¿Qué es la eutrofización?
[Editar este párrafo] Casos
(1) El lago Wuhan East, el lago Hangzhou West, el lago Nanjing Xuanwu, el lago Jinan Daming, el embalse Fushun Dahuofang, etc., se han visto afectados por Eutrofización. Influencia. En los últimos años, se han producido ocasionalmente mareas rojas a lo largo de la costa de mi país. Por ejemplo, de agosto a septiembre de 1989, se produjo una marea roja a gran escala, rara en el mundo, a más de 100 millas del condado de Huanghua en la provincia de Hebei. Tanggu en Tianjin, causando graves pérdidas a la industria camaronera.
(2) En los últimos años, con el aumento de la descarga de aguas residuales alrededor del lago Taihu, la eutrofización de los cuerpos de agua se ha vuelto cada vez más grave y la proliferación de algas ocurre con frecuencia en verano. En casos severos, las células de algas verdes cubren toda la superficie. El cuerpo de agua y las plantas de agua cierran, los residentes de las ciudades de agua beben las aguas residuales directamente. Al mismo tiempo, el contenido de materia orgánica y nitrógeno amoniacal en el cuerpo de agua excede seriamente el estándar, especialmente la proporción de materia orgánica DOC disuelta en el total orgánico. La DQO llega al 88%. Dado que el proceso convencional de tratamiento de agua potable en sí tiene la debilidad de no poder eliminar completa y eficazmente los microcontaminantes orgánicos y el nitrógeno amoniacal, y el proceso de cloración no puede eliminar eficazmente los parásitos patógenos antioxidantes y otros microorganismos patógenos en el agua viva, también causará Daño a la salud humana. Cloruros orgánicos más grandes, por lo que es difícil garantizar la seguridad del agua potable tratada. La tecnología de carbón activado biológico con ozono utiliza oxidación de ozono y filtros de carbón activado biológico para combinar la oxidación química del ozono, la adsorción física y química del carbón activado, la degradación oxidativa biológica y otras tecnologías para eliminar trazas de materia orgánica y subproductos desinfectantes de cloro y otros indicadores orgánicos en el agua cruda, mejorando la seguridad del agua potable.
[Editar este párrafo] Eutrofización de masas de agua
El proceso de eutrofización de masas de agua está estrechamente relacionado con el contenido de nitrógeno y fósforo y con la relación entre el contenido de nitrógeno y fósforo. Como conjunto de indicadores para controlar se utilizan indicadores de nitrógeno total y fósforo total que reflejan el contenido de nutrientes, indicadores de clorofila a que reflejan los tipos y cantidades de organismos, e indicadores de transparencia que reflejan el contenido de sólidos suspendidos y sustancias coloidales en el agua. Eutrofización de lagos. Se ha informado en la literatura que el crecimiento excesivo de algas ocurre cuando las concentraciones de fósforo total exceden los 0,1 mg/L (si el fósforo es el factor limitante) o las concentraciones de nitrógeno total exceden los 0,3 mg/L (si el nitrógeno es el factor limitante). La Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económico (OCDE) ha propuesto los siguientes indicadores para los lagos eutróficos: la concentración media de fósforo total es superior a 0,035 mg/l; la concentración media de clorofila es superior a 0,008 mg/l; la transparencia media es inferior a 0,008 mg/l; 3m.
[Editar este párrafo] Prevención
Para prevenir la eutrofización, primero debemos controlar la entrada de nutrientes a la masa de agua. Para controlar las masas de agua eutróficas, se pueden adoptar medidas como dragado de lodo del fondo, eliminación de algas y malas hierbas acuáticas, introducción de masas de agua con bajo contenido de nutrientes para dilución e implementación de aireación artificial.
[Editar este párrafo] Situación actual
La tendencia de desarrollo de eutrofización de lagos, embalses y ríos en mi país es muy rápida. De 1978 a 1980, la mayoría de los lagos estaban en estado mesotrófico, representando el 91,8% del área encuestada, el 3,2% de los lagos estaban en estado oligotrófico y el 5,0% estaban en estado eutrófico.
En sólo 10 años, la mayoría de los lagos en estado oligotrófico pasaron a un estado mesotrófico. La proporción de lagos oligotróficos en el área evaluada cayó rápidamente del 3,2% al 0,53%, mientras que los lagos en estado mesotrófico pasaron a un estado eutrófico. , la proporción de lagos en estado eutrófico que representan el área evaluada aumentó drásticamente del 5,0% al 55,01%[1]. En los últimos 10 años, la calidad del agua del curso inferior del río Han en Wuhan se ha deteriorado drásticamente, mostrando un estado de eutrofización. En la década de 1990, hubo dos "floraciones de algas" en el cuerpo de agua que provocaron una rápida reproducción de las algas. .
[Editar este párrafo]Peligros
El daño de la eutrofización de las masas de agua se manifiesta principalmente en tres aspectos.
(1) La eutrofización hace que la transparencia de las masas de agua disminuya, dificultando la penetración de la luz solar en la capa de agua, afectando así a la fotosíntesis y la liberación de oxígeno de las plantas en el agua. La reproducción masiva del plancton consume. una gran cantidad de oxígeno en el agua, lo que resulta en una grave escasez de oxígeno disuelto en el agua, y la fotosíntesis de las plantas de la superficie del agua puede causar una sobresaturación de oxígeno disuelto en áreas locales. La sobresaturación de oxígeno disuelto y un nivel demasiado bajo de oxígeno disuelto en el agua causarán daños a los animales acuáticos (principalmente a los peces), lo que provocará una muerte masiva de peces. (2) Los gases nocivos producidos por la descomposición de la materia orgánica acumulada en el fondo de masas de agua eutróficas en condiciones anaeróbicas, así como las biotoxinas (como la saxitoxina) producidas por parte del plancton, también pueden causar daños a los animales acuáticos.
(3) El agua eutrófica contiene nitrito y nitrato. Si los humanos y los animales beben agua con un contenido de estas sustancias que excede un cierto estándar durante un período prolongado, se producirá intoxicación.
La eutrofización de las masas de agua conduce a menudo al desequilibrio de los ecosistemas acuáticos, a la reducción de los tipos de vida acuática y a la destrucción de la diversidad. La calidad del agua del lago Dianchi en Kunming estaba en estado anaeróbico en la década de 1950 y en la década de 1980 estaba en estado eutrófico. El número de especies de macrobentos disminuyó de 44 especies en la década de 1950 a 20 especies, y el número de géneros de fitoplancton. Cayó de 87 géneros a 45 géneros, y el número de especies de peces autóctonos disminuyó de 15 a 4 especies. Después de las inundaciones del río Han en Wuhan en 1992, el índice de diversidad de las poblaciones de algas también mostró una tendencia a la baja. La eutrofización a gran escala ha dañado gravemente o incluso ha perdido por completo muchas funciones del agua. La planta de agua de Wuhan Hanchuan en el tramo inferior del río Han se vio obligada a suspender la producción debido a la aparición de floraciones de algas. La planta de agua de Zongguan encontró problemas como dificultades en el proceso de purificación, mayor lavado a contracorriente y mayores costos de producción de agua. Además, las algas tienen un claro olor a pescado, lo que también afecta a la calidad del agua potable. Por otro lado, las algas producen toxinas que pueden dañar la salud humana y animal.
[Editar este párrafo] Causas
Cuando se trata de eutrofización de masas de agua, la gente suele pensar en un exceso de nitrógeno total y fósforo total. Es cierto que nutrientes como el nitrógeno total y el fósforo total son condiciones necesarias para que se produzca la eutrofización. Si las concentraciones totales de nitrógeno y fósforo total en una masa de agua son muy bajas, es poco probable que se produzca eutrofización. Lo contrario también es cierto: un aumento de las concentraciones totales de nitrógeno y fósforo total en una masa de agua no conduce necesariamente a la eutrofización. La aparición y desarrollo de la eutrofización es un desequilibrio de todo el sistema ambiental del cuerpo de agua, lo que conduce a la reproducción masiva de algas. Por lo tanto, para estudiar el mecanismo y las condiciones de ocurrencia de la eutrofización, es esencialmente necesario comprender las muchas diferencias en la vida de las algas. Aparecerán diferentes síntomas de eutrofización, es decir, aparecerán diferentes poblaciones de algas dominantes y aparecerán varios tipos de organismos acuáticos. Desequilibrio de especies biológicas. Sin embargo, las condiciones necesarias para la eutrofización son básicamente las mismas y los factores más importantes se pueden resumir de la siguiente manera:
① Los elementos nutrientes como el nitrógeno total y el fósforo total son relativamente suficientes; >② Hierro, silicio, etc. El contenido es relativamente moderado;
③Temperatura adecuada, condiciones de luz y contenido de oxígeno disuelto;
④El patrón de flujo de agua es lento y el ciclo de renovación del cuerpo de agua es largo.
Sólo cuando las cuatro condiciones anteriores sean relativamente adecuadas, se producirá el fenómeno del "crecimiento loco" de ciertas algas dominantes, es decir, la eutrofización.
Dos teorías sobre la causa de la eutrofización
1. Teoría de la cadena alimentaria:
Esta fue propuesta por el científico holandés Martin Shorten en ácido fosfórico en junio de 1997. Presentada en el Simposio de Tecnología de la Sal.
Esta teoría cree que existen cadenas alimentarias acuáticas en aguas naturales. Si la cantidad de plancton disminuye o su capacidad de alimentación disminuye y las algas crecen más allá de su consumo, el equilibrio se altera y se produce la eutrofización. Esta teoría sugiere que el aumento de la carga de nutrientes no es la única causa de la eutrofización.
2. Teoría del ciclo de vida:
Esta es una teoría que ha sido generalmente aceptada en los últimos años.
Cree que se vierten demasiados compuestos que contienen nitrógeno y fósforo en el cuerpo de agua, destruyendo el equilibrio ecológico original, provocando la multiplicación de algas, consumiendo excesivamente oxígeno en el agua y provocando que los peces y el plancton se multipliquen. mueren de anoxia, cuyos cadáveres se pudrieron y provocaron la contaminación del agua. Según esta teoría, la descarga excesiva de nitrógeno y fósforo es la causa fundamental de la eutrofización. Las algas son el cuerpo principal de la eutrofización y su tasa de crecimiento afecta directamente la calidad del agua. En condiciones de luz, temperatura, pH, silicio y otros nutrientes suficientes, el crecimiento de las plantas debe depender de al menos uno o dos nutrientes proporcionados por el mundo exterior. Del C1o6H~0110N16P original de las algas, se puede ver que el La producción de 1 kilogramo de algas requiere 358 gramos de carbono, 74 gramos de hidrógeno, 496 gramos de oxígeno, 63 gramos de nitrógeno y 9 gramos de fósforo. Se puede observar que el nitrógeno y el fósforo son los factores limitantes. Por lo tanto, para controlar la eutrofización de las masas de agua, se debe controlar el contenido y la proporción de nutrientes como el nitrógeno y el fósforo en la masa de agua.
El foco de la teoría de la cadena alimentaria y la teoría del ciclo de vida es si el nitrógeno y el fósforo son las principales causas de la eutrofización de las masas de agua. Aún no hay ninguna conclusión sobre estas dos teorías.
Hasta el momento. . Sin embargo, a juzgar por la situación actual de eutrofización de las masas de agua en mi país, la causa de la eutrofización se explica principalmente por esta última (teoría del ciclo de vida).
Existen muchas razones para que se produzca la eutrofización de las masas de agua. Hoy en día, a medida que la eutrofización de las masas de agua se vuelve cada vez más grave, la investigación sobre las causas de la eutrofización ha logrado ciertos resultados, pero aún es necesario profundizar más en la investigación sobre sus causas. Hasta el momento, no existe ninguna teoría madura que pueda utilizarse para predecir la aparición de eutrofización en masas de agua reales; tampoco existe una definición cuantitativa estricta y ampliamente aceptada de los indicadores de eutrofización. Por lo tanto, un estudio sistemático y en profundidad de las causas de la eutrofización de las masas de agua tiene una importancia teórica importante y un valor práctico para una gestión y prevención integrales y efectivas de la eutrofización de las masas de agua.
El largo proceso de reproducción. Para diferentes aguas, existen diferentes razones, como características geográficas, condiciones climáticas naturales, ecosistemas acuáticos y características de contaminación de las aguas.
Las razones específicas son:
1 Fertilizantes agrícolas
Para promover el crecimiento de las plantas y aumentar el rendimiento de los productos agrícolas, la gente suele aplicar más nitrógeno y fósforo. Los fertilizantes y los fertilizantes nitrogenados y fosforados se pierden fácilmente durante la lluvia o el riego. Las principales formas en que se pierden los nutrientes de nitrógeno y fósforo son las siguientes: (1) ingresan al agua superficial con escorrentía superficial; (2) filtración descendente para formar un flujo subterráneo (flujo medio de loess), que se mueve lateralmente a través del suelo y luego se descarga en la superficie. agua; (3) Se filtra hacia abajo a través de la capa del suelo y entra al agua subterránea. Las dos primeras situaciones son las principales causas de la eutrofización de las aguas superficiales. Las últimas investigaciones muestran que el fósforo puede penetrar en corrientes subterráneas en forma de disolución de partículas o adsorción en el suelo a través del movimiento de la estructura de microporos del suelo, y luego ingresar a ríos, arroyos, lagos o bahías, mientras que el nitrógeno (nitrato de nitrógeno) tiene un fuerte efecto La capacidad de penetración puede penetrar en el agua subterránea y contaminarla [3]. Durante el proceso de adsorción y desorción del nitrógeno y fósforo por el suelo, una parte del mismo se disuelve en el agua, y la otra parte continúa adsorbida durante el movimiento, incluso puede depositarse con las partículas del suelo y pasar a formar parte de ella. los sedimentos de lagos, ríos o fondos marinos. Cuando cambian el flujo, la temperatura del agua y la estructura microbiana de los contaminantes depositados en el sedimento, regresarán al agua en forma de resuspensión y disolución, provocando una contaminación secundaria de la fuente de agua. Según las encuestas, el nitrógeno total y el fósforo total liberados por los sedimentos del lago Taihu cada año representan alrededor del 25% al 35% de la carga total [4].
2 Estiércol de ganado
Las aves y el ganado confinados, especialmente los cerdos, producirán una gran cantidad de estiércol rico en nutrientes y bacterias, que pueden ingresar fácilmente a ríos y lagos con escorrentía superficial y subterránea. agua para la contaminación del cuerpo de agua. Además, la aplicación excesiva de estiércol de ganado en tierras de cultivo también provocará que los nutrientes del estiércol se pierdan con la escorrentía superficial y el flujo de agua subterránea, contaminando así los cuerpos de agua. El pastoreo excesivo en los pastizales hace que grandes cantidades de estiércol del ganado permanezcan en los pastizales, lo que provoca un exceso de nutrientes y destruye la vegetación de los pastizales. Cuando las lluvias producen escorrentía superficial, la destrucción de la vegetación intensificará la erosión del suelo, lo que provocará que se pierdan más nutrientes del estiércol, lo que agravará la situación. contaminación.
3 Riego con aguas residuales
Las aguas residuales se utilizan para regar tierras de cultivo como fuente de agua confiable y fertilizante económico. Es un método agrícola recomendado de aguas residuales con el propósito de purificar el suelo, lo que permite. cultivos para absorber nutrientes. Sin embargo, debido al alto contenido de nutrientes de algunas aguas residuales o por razones técnicas, a menudo causan contaminación del suelo y de las aguas superficiales. Según un estudio realizado en 37 zonas de riego con aguas residuales, se encontró que la calidad del agua en 32 zonas de riego no cumplía con los requisitos.
4 Escorrentía superficial urbana
La mayoría de los pavimentos urbanos son pavimentos impermeables, y los nutrientes de nitrógeno y fósforo entran principalmente en las aguas superficiales a través de la escorrentía superficial.
Los nutrientes de nitrógeno y fósforo en ciudades y pueblos provienen principalmente de excrementos humanos, aguas residuales domésticas y ciertas aguas residuales comerciales e industriales (como las de mataderos, alimentos, papel, estacionamientos, etc.). La Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos clasifica la escorrentía superficial urbana como la tercera fuente más grande de contaminación en ríos y lagos en todo Estados Unidos [5].
Escorrentía superficial en 5 zonas mineras
En las zonas mineras de fosfato, debido a las actividades humanas, la estructura original del suelo y la apariencia de la vegetación han sido destruidas, quedando la superficie del suelo expuesta y dispersada por las lluvias. Los contaminantes como escorias, sedimentos y fosfatos en las áreas mineras ingresarán a lagos, embalses, ríos y bahías junto con la escorrentía superficial y contaminarán los cuerpos de agua.
6. Deposición atmosférica
La deposición atmosférica no es solo una de las fuentes de partículas en suspensión y gases nocivos, sino también una de las fuentes de nitrógeno. Cuando se quema combustible, el nitrógeno ingresa al aire en forma de óxidos de nitrógeno y cae al suelo o a la superficie del agua con la lluvia y la nieve, contaminando las fuentes de agua superficial.
7 Masas de agua para reproducción artificial
Muchas masas de agua son tanto fuentes de agua como lugares de reproducción artificial. Con el desarrollo de la acuicultura, los cebos artificiales y los excrementos de peces han aportado grandes cantidades de nitrógeno y fósforo a los cuerpos de agua. Actualmente, el coeficiente de alimentación de la cría artificial en las zonas de lagos y embalses domésticos alcanza entre 3,0 y 4,0, convirtiéndose en otra fuente de eutrofización de las masas de agua.