¿Qué es la eutrofización?
[Editar este párrafo] Casos
(1) El lago Wuhan Este, el lago Oeste Hangzhou, el lago Nanjing Xuanwu, el lago Jinan Daming y el embalse Fushun Dahuofang de China se han visto afectados por la eutrofización . Influencia. En los últimos años, también se han producido mareas rojas en las zonas costeras de China. Por ejemplo, de agosto a septiembre de 1989, se produjo una marea roja a gran escala, poco común en el mundo, a lo largo de la costa desde el condado de Huanghua en la provincia de Hebei hasta Tanggu en Tianjin, causando graves pérdidas a la industria camaronera.
(2) En los últimos años, con el aumento de la descarga de aguas residuales en las áreas 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 masa de agua, las plantas acuáticas dejan de suministrar agua y los residentes de las aldeas beben aguas residuales. Al mismo tiempo, el contenido de materia orgánica y nitrógeno amoniacal en el agua superó considerablemente el estándar, especialmente la proporción de materia orgánica DOC disuelta en la materia orgánica total DQO llegó al 88%. Porque el propio proceso convencional de tratamiento de agua potable tiene debilidades en microcontaminantes orgánicos, nitrógeno amoniacal, etc. No se puede eliminar completa y eficazmente. El proceso de cloración no puede eliminar eficazmente los microorganismos patógenos, como los parásitos patógenos resistentes al oxígeno, en el agua viva. También conduce a la formación de cloruros orgánicos que son más perjudiciales para la salud humana. es difícil de garantizar. La tecnología de carbón activado biológico con ozono utiliza oxidación de ozono y filtros de carbón activado biológico, combinados con oxidación química de ozono, adsorción física y química de carbón activado, degradación oxidativa biológica y otras tecnologías, para eliminar trazas de materia orgánica, subproductos desinfectantes que contienen cloro y otros productos orgánicos. Indicadores en agua cruda para mejorar 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. El nitrógeno total y el fósforo total, la clorofila a y la transparencia reflejan el nivel de nutrientes, el tipo y la cantidad de organismos respectivamente, y se utilizan como un conjunto de indicadores para controlar la eutrofización de los lagos. Se ha informado en la literatura que cuando la concentración de fósforo total excede 0,1 mg/l (si el fósforo es el factor limitante) o la concentración de nitrógeno total excede los 0,3 mg/l (si el nitrógeno es el factor limitante), las algas se producirán en exceso. La Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económico (OCDE) ha propuesto varios indicadores de 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 y la transparencia media es inferior a 0,008 mg/L; 3 metros.
[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 utilizar medidas como dragar el lodo del fondo, eliminar plantas y algas acuáticas, introducir agua con bajo contenido de nutrientes para la dilución e implementar aireación artificial.
[Editar este párrafo] Situación
La tendencia a la eutrofización en los lagos, embalses y ríos de China es muy rápida. De 1978 a 1980, la mayoría de los lagos se encontraban en estado mesotrófico, representando el 91,8% del área encuestada, el 3,2% en estado oligotrófico y el 5,0% en estado eutrófico. En sólo 10 años, la mayoría de los lagos en un estado trófico pobre han pasado a ser lagos en un estado mesotrófico. La proporción de lagos en un estado trófico pobre ha disminuido rápidamente del 3,2% al 0,53%, mientras que los lagos en un estado mesotrófico han pasado a un estado eutrófico. En este estado, la proporción de lagos en estado eutrófico aumentó drásticamente del 5,0% al 55,01%[1].
En los últimos 10 años, la calidad del agua en el 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 las que las algas se reprodujeron rápidamente.
[Editar este párrafo] Daños
Los daños de la eutrofización de las masas de agua se manifiestan principalmente en tres aspectos.
(1) La eutrofización reduce la transparencia del agua y dificulta que la luz solar penetre en la capa de agua, afectando así a la fotosíntesis y la liberación de oxígeno de las plantas en el agua. Al mismo tiempo, la reproducción del plancton consume una gran cantidad de oxígeno en el agua, provocando una grave escasez de oxígeno disuelto en el agua, y la fotosíntesis de las plantas de la superficie puede provocar una sobresaturación local de oxígeno disuelto. La sobresaturación de oxígeno disuelto y el nivel bajo de oxígeno disuelto en el agua son perjudiciales para los animales acuáticos (principalmente los peces) y provocan la 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, y las biotoxinas (como la saxitoxina) producidas por parte del plancton también pueden causar daños a los animales acuáticos.
(3) El agua eutrófica contiene nitritos y nitratos. Las personas y los animales se envenenarán y enfermarán si beben agua con estas sustancias por encima de un determinado nivel durante un tiempo prolongado.
La eutrofización de masas de agua a menudo conduce al desorden de los ecosistemas acuáticos, la reducción de las especies acuáticas y la destrucción de la diversidad. La calidad del agua del lago Dianchi en Kunming se encontraba en un estado oligotrófico en la década de 1950 y en un estado eutrófico en la década de 1980. El número de especies de macrófitos ha disminuido de 44 en la década de 1950 a 20, el número de especies de fitoplancton ha disminuido de 87 a 45 y el número de especies de peces autóctonos ha disminuido de 15 a 4. Cuando se produjo una proliferación de algas en el río Hanjiang en Wuhan en 1992, el índice de diversidad de la población de algas también mostró una tendencia a la baja. La eutrofización generalizada ha causado graves daños o incluso la pérdida total de diversas funciones del agua. Debido a la proliferación de algas en el tramo inferior del río Hanjiang en Wuhan, la planta de agua de Hanchuan se vio obligada a cerrar. El proceso de purificación de la planta de agua de Zongguan fue difícil, el retrolavado aumentó y los costos de producción de agua aumentaron. Además, las algas tienen un olor característico a pescado, lo que afecta a la calidad del agua potable. Las toxinas producidas por las algas pueden dañar la salud humana y animal.
[Editar este párrafo] Razones
Cuando se trata de eutrofización del 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 la eutrofización. Si la concentración de nitrógeno total y fósforo total en el agua es muy baja, es poco probable que se produzca eutrofización. Por el contrario, los aumentos de las concentraciones totales de nitrógeno y fósforo total en las masas de agua no conducen necesariamente a la eutrofización. La aparición y desarrollo de la eutrofización es un proceso en el que todo el sistema ambiental de una masa de agua está desequilibrado, lo que conduce al crecimiento y reproducción masivos de ciertas algas dominantes. Por lo tanto, para estudiar los mecanismos y condiciones de la eutrofización, es esencial comprender las muchas diferencias entre las algas. La eutrofización puede tener diferentes síntomas, es decir, la aparición de diferentes poblaciones de algas dominantes y desequilibrios entre los distintos tipos de vida acuática. Sin embargo, las condiciones necesarias para la eutrofización son básicamente las mismas y los factores que influyen más importantes se pueden resumir de la siguiente manera:
① El nitrógeno total, el fósforo total y otros nutrientes son relativamente suficientes;
② Hierro, silicio Contenido moderado;
③Temperatura adecuada, condiciones de luz y contenido de oxígeno disuelto
(4) El patrón de flujo de agua es lento y el ciclo de cambio de agua es largo.
Sólo cuando las cuatro condiciones anteriores sean adecuadas, se producirá el fenómeno de "crecimiento loco" y eutrofización de algunas especies de algas dominantes.
Dos teorías sobre las causas de la eutrofización
1. Teoría de la cadena alimentaria:
Esto dijo el científico holandés Martin Shaw Dunn en junio de 1997. Presentado en el "Simposio de Tecnología del Fosfato".
Según esta teoría, existen cadenas alimentarias acuáticas en las aguas naturales. Si disminuye la cantidad de plancton o disminuye su capacidad depredadora, el crecimiento de algas excederá el consumo, se romperá el equilibrio y se producirá 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 ampliamente 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 demasiado oxígeno en el agua y causando peces y plancton. Muerte por falta de oxígeno, pudrición del cuerpo, provocando contaminación del agua. Según esta teoría, la descarga excesiva de nitrógeno y fósforo es la causa fundamental de la eutrofización, y las algas son el cuerpo principal de la eutrofización y su tasa de crecimiento afecta directamente la calidad del agua. En condiciones adecuadas de luz, temperatura, pH, silicio y otros nutrientes, el crecimiento de las plantas depende de al menos uno o dos nutrientes que les proporciona el mundo exterior. Se puede ver en la fuente de algas c 65438+OO6h ~ 0110n 16P que se requieren 358 g de carbono para producir 1 kg de algas.
Por tanto, para controlar la eutrofización de las masas de agua, es necesario controlar el contenido y proporción de nutrientes como el nitrógeno y el fósforo en las masas de agua.
El foco del debate entre 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.
El jurado aún no ha decidido. 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).
Hay muchas razones para 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 de las masas de agua ha logrado ciertos resultados, pero aún es necesario profundizar más 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; no 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 es de gran importancia teórica y valor práctico para llevar a cabo eficazmente una prevención y control integrales de la eutrofización de las masas de agua.
Un largo proceso de reproducción. Para diferentes aguas, debido a las características geográficas de las aguas, condiciones climáticas naturales, ecosistemas acuáticos y características de contaminación, etc.
Las razones específicas son:
1 Fertilizantes químicos para tierras agrícolas
Para promover el crecimiento de las plantas y aumentar el rendimiento de los productos agrícolas, la gente tiende a aplicar más fertilizantes de nitrógeno y fósforo, y Estos fertilizantes se escurren fácilmente durante la lluvia o el riego. El patrón de pérdida de nutrientes de nitrógeno y fósforo es: (1) Ingreso al cuerpo de agua superficial con escorrentía superficial (2) La corriente subterránea (flujo franco) se forma por infiltración, se mueve lateralmente a través del suelo y luego se descarga en el cuerpo de agua superficial; (3) Infiltración a través de la capa de agua subterránea. Los dos primeros tipos son las principales causas de la eutrofización de las aguas superficiales. Investigaciones recientes muestran que el fósforo puede penetrar en el flujo de agua subterránea a través del movimiento de la estructura de microporos del suelo en forma de partículas disueltas o adsorbidas en el suelo, y luego ingresar a ríos, ríos, lagos o bahías, mientras que el nitrógeno (nitrato de nitrógeno) tiene una fuerte permeabilidad. Puede filtrarse en las aguas subterráneas y contaminarlas [3]. Durante el proceso de adsorción y desorción del nitrógeno y fósforo en el suelo, una parte se disuelve en el agua y la otra parte permanece adsorbida, o incluso se deposita junto con las partículas del suelo durante el movimiento, pasando a formar parte de lagos, ríos o sedimentos del fondo marino. Cuando el caudal, la temperatura del agua y la estructura microbiana cambian, los contaminantes depositados en el sedimento pueden regresar al agua mediante resuspensión y disolución, causando 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 de corral y el ganado confinados, especialmente los cerdos, producen una gran cantidad de excrementos ricos en nutrientes y bacterias, y estos excrementos pueden fluir fácilmente con la escorrentía superficial y El flujo de agua subterránea. Los ríos y lagos contaminan los cuerpos de agua. Además, la aplicación excesiva de estiércol de ganado y aves de corral en las tierras de cultivo provocará que los nutrientes del estiércol se pierdan a través de 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 cubierta vegetal de los pastizales; cuando las lluvias producen escorrentía superficial, la destrucción de la cubierta vegetal intensificará la erosión del suelo y el estiércol, provocando más pérdida de nutrientes y contaminación; .
3 Riego con aguas residuales
Las aguas residuales se utilizan como fuente confiable de agua y fertilizante económico para regar tierras de cultivo, y son una forma recomendada de utilizar las aguas residuales en la agricultura. El objetivo es depurar las aguas residuales mediante la depuración del suelo y la absorción de nutrientes por los cultivos. Sin embargo, el suelo y las aguas superficiales suelen estar contaminados debido al alto contenido de nutrientes de algunas aguas residuales o por razones técnicas. 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 las vías urbanas son impermeables y los nutrientes de nitrógeno y fósforo ingresan principalmente a los cuerpos de agua superficiales a través de la escorrentía superficial. Los nutrientes urbanos de nitrógeno y fósforo provienen principalmente de la basura doméstica humana, las aguas residuales domésticas y algunas aguas residuales industriales y comerciales (como las de mataderos, alimentos, papel, estacionamientos, etc.). La Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. clasifica la escorrentía superficial urbana como la tercera fuente más grande. de ríos y lagos en los Estados Unidos [5].
Escorrentía superficial en 5 zonas mineras
En las zonas de minería de fosfatos, las actividades humanas han destruido la estructura original del suelo y la vegetación, dejando la superficie del suelo expuesta. En condiciones de lluvia, los contaminantes como escorias, limos y fosfatos esparcidos en el área minera ingresarán a lagos, embalses, ríos y bahías junto con la escorrentía superficial, contaminando los cuerpos de agua.
6 Deposición atmosférica
La deposición atmosférica no es solo una de las fuentes de partículas suspendidas 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 de 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. En la actualidad, el coeficiente de alimentación de la cría artificial en lagos y embalses de mi país es de 3,0 ~ 4,0, lo que se ha convertido en otra fuente de eutrofización de las masas de agua.