EUTROFIZZAZIONE: PROCESSO, CAUSE, CONSEGUENZE, SOLUZIONI - AMBIENTE - 2024

L' eutrofizzazione è un eccesso di nutrienti che contribuiscono a un corpo idrico, creando un'esplosione demografica di alghe, cianobatteri e piante acquatiche. Questo fenomeno, a sua volta, provoca la diminuzione dell'ossigeno disciolto nell'acqua e, quindi, influisce sulla vita sottomarina.

L'ossigeno disciolto diminuisce a causa della ridotta fotosintesi da parte di alghe e piante sommerse. Ciò si verifica sia per il blocco della luce solare dovuto alla proliferazione delle piante superficiali, sia per il più alto tasso di consumo di ossigeno da parte di queste popolazioni.

Accumulo di alghe mediante eutrofizzazione.

L'eutrofizzazione può verificarsi per cause naturali quando la dimensione o il flusso di un corpo idrico è ridotto o piogge eccezionali che trasportano carichi nutrizionali ai corpi idrici. Tuttavia, nella maggior parte dei casi l'eutrofizzazione avviene per cause (antropiche) generate dall'uomo.

Il problema dell'eutrofizzazione sta crescendo in tutto il mondo e più della metà dei laghi del mondo ne soffre a un certo livello. Allo stesso modo, le zone morte proliferano nei mari a causa del verificarsi di questo fenomeno, identificandone più di 700.

Processo di

L'eutrofizzazione inizia con l'apporto all'acqua di quantità insolite di nutrienti, in particolare azoto (N) e fosforo (P). Questi contributi possono provenire sia da fonti naturali che umane (antropiche), ma in ogni caso sono il prodotto e la causa di uno squilibrio ecologico.

Gli organismi favoriti

L'eccezionale apporto di nutrienti essenziali per la crescita delle piante favorisce lo sviluppo di piante acquatiche invasive e alghe. Può essere sia fitoplancton che macroalghe e si verifica anche la proliferazione di cianobatteri.

Proliferazione delle alghe mediante eutrofizzazione. Fonte: Felix Andrews (Floybix)

Questi organismi hanno tassi riproduttivi elevati e sono in rapida crescita, quindi con abbastanza nutrienti hanno vantaggi competitivi. Crescono sulla superficie del corpo idrico e coprono l'intera superficie.

La luce

Alghe galleggianti e piante acquatiche che ricoprono la superficie impediscono alla luce solare di penetrare negli strati inferiori dell'acqua. Per questo motivo, le alghe e le piante sommerse non possono fotosintetizzare e iniziare a morire.

Ossigeno dissolto

Il blocco della fotosintesi subacquea da parte di questa proliferazione superficiale della massa vegetale implica anche la diminuzione dell'ossigeno disciolto nell'acqua. Inoltre, altre fonti di ossigeno disciolto, come lo scambio con l'atmosfera, sono limitate a causa del blocco esercitato dalla massa vegetale superficiale.

Domanda di ossigeno

Sotto la superficie aumenta l'attività degli organismi in decomposizione, in particolare batteri e archei. Ciò implica un aumento della domanda di ossigeno disciolto, che viene ridotta.

L'aumento dell'attività di decomposizione è una conseguenza del maggior apporto di materia organica a seguito dell'esplosione della popolazione superficiale. Anche l'aumento della morte degli organismi sottomarini influisce.

L'apporto interno della materia organica e quello esterno degli effluenti contaminati richiede più ossigeno per la sua stabilizzazione biochimica (Biochemical Oxygen Demand). Quando l'ossigeno scarseggia, si accumula materia organica semi-decomposta, l'intero ecosistema va in crisi e la vita scompare.

Le cause

L'eutrofizzazione è causata da un apporto di nutrienti superiore al normale equilibrio dell'ecosistema. Ciò può accadere sia per cause naturali che artificiali, sebbene le prime siano rare.

- Cause naturali

Al mare

Le correnti di acque fredde profonde possono causare esplosioni di popolazione di fitoplancton attirando sostanze nutritive dal fondo dell'oceano alla superficie (upwelling). Allo stesso modo le fioriture o fioriture algali sono fenomeni naturali causati da diversi fattori che favoriscono la crescita del fitoplancton.

In tali condizioni favorevoli, si verificano insoliti aumenti della popolazione di dinoflagellati e diatomee. Alcune specie di microalghe sono innocue e benefiche, ma altre sono alghe tossiche, come i dinoflagellati del genere Alexandrium.

Questa tossicità è dovuta all'emissione da parte di microalghe di tossine quali saxitossina, ciguatossina e gonatossine.

In acqua dolce

I fiumi nella loro derivazione lungo il canale generano meandri o curve marcate, che talvolta rimangono isolate. In questo modo si producono lagune a ferro di cavallo, che vengono alimentate dalle acque piovane, dai deflussi o dai periodici trabocchi del fiume.

In questi serbatoi d'acqua c'è una maggiore concentrazione di nutrienti rispetto al fiume, perché non c'è deflusso. Pertanto, fenomeni naturali di eutrofizzazione si verificano con la proliferazione di alghe e vegetazione acquatica.

- Cause antropiche

La causa più importante dell'eutrofizzazione oggi è la contaminazione dei corpi idrici da parte delle attività umane. Soprattutto le acque reflue senza un trattamento adeguato e l'inquinamento diffuso dall'agricoltura, che è il più importante al mondo.

Fertilizzanti e pesticidi

I fertilizzanti chimici sono composti da composti appositamente formulati per fornire nutrienti essenziali per la crescita delle piante. La formula principale del fertilizzante include azoto (N), fosforo (P) e potassio (K).

L'eutrofizzazione. Fonte: F. lamiot (opera propria)

Nei sistemi agricoli l'applicazione di questi prodotti è inefficiente, tanto che quasi il 60% viene lavato dall'acqua di ruscellamento. Questi nutrienti finiscono in corpi idrici come fiumi o infine laghi e oceani, trasportati dall'acqua di ruscellamento.

Effluenti urbani

Le acque reflue di case, uffici e fabbriche forniscono una grande quantità di materia organica e sostanze inorganiche che promuovono l'eutrofizzazione. Le acque reflue domestiche trasportano un elevato carico di materia organica che, se non trattata, raggiunge i corpi idrici.

Saponi e detergenti utilizzati per l'igiene personale, la casa e altre strutture, includono anche fosfati e nitrati.

Pioggia acida

Le industrie emettono gas contenenti ossidi di azoto tra gli altri composti nell'atmosfera. Questi gas quando reagiscono con il vapore acqueo producono acidi che precipitano e raggiungono i corpi d'acqua.

Questi composti sono ulteriori fonti di nitrati che sono uno dei principali nutrienti che promuovono la crescita delle piante.

Riscaldamento globale

L'aumento delle temperature globali favorisce l'eutrofizzazione, poiché le acque calde favoriscono la proliferazione di alghe e piante acquatiche. D'altra parte, la quantità di ossigeno disciolto diminuisce in proporzione all'aumento della temperatura dell'acqua.

- Fattori contribuenti

Altri fattori contribuiscono allo sviluppo dell'eutrofizzazione, tra cui mancanza di mobilità dell'acqua, profondità ridotta, flusso basso e temperature dell'acqua elevate. Meno acqua c'è nell'ecosistema acquatico o più lento è il suo tasso di rinnovamento, più velocemente raggiunge la saturazione dei nutrienti.

conseguenze

L'eutrofizzazione è un grave problema che colpisce principalmente gli ecosistemi di acqua dolce, ma si verifica anche negli ecosistemi marini. In tutto il mondo, circa la metà dei laghi ha un certo livello di eutrofizzazione e molti fiumi e aree costiere hanno aree morte a causa di questa causa.

- La scomparsa della vita nell'ecosistema

La principale conseguenza dell'eutrofizzazione è la diminuzione della biodiversità nell'ecosistema e infine la scomparsa della vita acquatica. Nelle fasi iniziali, l'eccesso di nutrienti favorisce la proliferazione di organismi invasori che mostrano una rapida crescita e riproduzione in queste condizioni.

Eutrofizzazione nel fiume Potomac (Stati Uniti). Fonte: Alexandr Trubetskoy

Nella misura in cui queste specie predominano, spostano il resto delle specie nell'ecosistema, diminuendo la loro diversità biologica. Con il procedere dell'eutrofizzazione, le condizioni a livello sottomarino diventano sfavorevoli alla vita e gli organismi muoiono.

In questo modo scompaiono pesci, alghe e piante sommersi, così come altri organismi acquatici per mancanza di ossigeno e luce. La destinazione finale, se l'eutrofizzazione continua, è la quasi totale scomparsa della vita acquatica.

Gas tossici

L'attività dei batteri anaerobici produce gas tossici come l'idrogeno solforato, causando grandi morti di organismi acquatici.

Impatto in tutta l'area

L'impatto si estende agli ecosistemi terrestri, poiché anche quegli esseri viventi che dipendono dallo specchio d'acqua muoiono o migrano. Ciò è dovuto sia alla perdita della fonte di cibo che al degrado della qualità potabile dell'acqua.

- Diminuzione della produzione alimentare

Nelle zone eutrofizzate, la produzione di cibo diminuisce con la diminuzione della pesca perché i primi organismi ad essere colpiti sono i pesci. Questi, nel caso di fiumi e mari, sono costretti a lasciare la zona, mentre nei laghi finiscono per scomparire.

- Perdita di fonti di acqua potabile

L'acqua potabile deve soddisfare le condizioni di qualità, compreso il livello di ossigeno disciolto, il pH e l'assenza di impurità organiche e inorganiche. Quando si verifica l'eutrofizzazione, l'acqua nell'ecosistema riduce il suo contenuto di ossigeno disciolto e accumula grandi quantità di materia organica in decomposizione.

Questo a sua volta è dannoso per la salute e provoca cattivi odori e variazioni di colore, incompatibili con il suo utilizzo come acqua potabile. Il pH dell'acqua viene alterato, diventando più acido per la presenza di acidi organici.

Condizioni di salute

La salute pubblica può essere influenzata dal consumo di acqua non potabile proveniente da corpi idrici eutrofici. Inoltre, la proliferazione di alcune microalghe apportano tossine all'acqua e agli organismi che la consumano.

Allo stesso modo, l'aumento dei batteri anaerobici genera l'emissione di gas tossici come l'idrogeno solforato e il metano.

- Diminuzione dell'attività turistica

Gli ecosistemi acquatici sono importanti poli di attrazione turistica, generano fonti di lavoro e sviluppo locale. Questi benefici sono minacciati dall'eutrofizzazione, poiché influisce sia sulla biodiversità che sui valori paesaggistici dell'area.

- Perdite economiche

Come conseguenza di tutto quanto sopra, l'eutrofizzazione porta a grandi perdite economiche in termini di diminuzione della pesca, reddito del turismo e utilizzo dell'acqua.

soluzioni

Le soluzioni al problema dell'eutrofizzazione devono essere affrontate nell'ottica della prevenzione del fenomeno e della sua bonifica.

- Prevenzione

Il punto di partenza per la prevenzione dell'eutrofizzazione è la consapevolezza dei cittadini della sua esistenza, cause e conseguenze. In questo modo, i cittadini possono fare pressioni affinché vengano adottate le misure necessarie.

Evita la contaminazione dell'acqua

La soluzione fondamentale al problema dell'eutrofizzazione per cause antropiche è la riduzione dell'inquinamento idrico. Per questo, è necessario attuare l'adeguato trattamento dei liquami domestici e industriali prima di essere scaricati nei corpi idrici.

È inoltre necessario controllare altre fonti indirette di inquinamento dell'acqua, come le emissioni di gas che generano piogge acide.

Nuovo modello agricolo e zootecnico

L'inquinamento idrico causato dalle attività agricole e zootecniche è diffuso, ovvero le fonti inquinanti non sono identificabili con esattezza. In modo tale che la soluzione al problema del contributo degli inquinanti da parte di queste attività sia quella di modificare gli schemi tecnologici di produzione.

È necessaria un'agricoltura che utilizzi meno input, in particolare fertilizzanti ed erbicidi, composti che apportano nitriti e fosfati all'acqua. Pertanto, i sistemi agricoli con circolazione chiusa di nutrienti come l'idroponica sono meno inquinanti in termini di contributi agli ecosistemi.

Si richiede inoltre attenzione alla gestione dei rifiuti organici, alla raccolta e al trattamento delle acque reflue negli impianti di produzione animale.

- Bonifica

Una volta che il processo di eutrofizzazione di un corpo idrico è in corso, esistono diverse alternative per rimediare al problema.

Estrazione della massa vegetale

Data la proliferazione di piante acquatiche galleggianti come la lenna (Lennaceae), la bora (Eichhornia crassipes) o altre, è possibile attuare programmi di raccolta. Consiste nel rimuovere massicciamente le piante dalla superficie del corpo idrico usando il trascinamento delle maya.

Purificazione dell'acqua

Nei casi più gravi di contaminazione l'acqua può subire trattamenti di depurazione ricircolando dal corpo idrico agli impianti di depurazione.

Controllo biologico

Ci sono alcuni organismi che consumano le alghe e le piante acquatiche che proliferano in eutrofizzazione. Sono stati utilizzati protisti al pascolo eterotrofi, cioè consumano microalghe per ridurre le popolazioni che proliferano nell'eutrofizzazione.

Allo stesso modo, il fungo Cercospora piaropi è stato utilizzato per controllare l'Eichhornia crassipes, un'angiosperma galleggiante che prolifera in condizioni eutrofiche.

Controllo chimico

Causare la flocculazione e la precipitazione delle microalghe è un'alternativa, soprattutto in caso di proliferazioni algali tossiche. Ciò si ottiene aggiungendo prodotti come ipoclorito di sodio (NaOCl), argille (caolinite) o combinazioni come il cloruro di polialluminio con la bentonite. Questi prodotti attraggono e aderiscono alle microalghe, formando fiocchi o masse che poi precipitano sul fondo.

Esempi di aree con eutrofizzazione

Eutrofizzazione nel Mar Caspio. Fonte: Jeff Schmaltz, MODIS Rapid Response Team, NASA / GSFC

- Zone o aree morte marine

Il Programma delle Nazioni Unite per l'ambiente indica l'esistenza di oltre 700 aree morte negli oceani del mondo. Queste zone morte sono dovute a una bassa concentrazione di ossigeno disciolto dovuto all'eutrofizzazione e la loro area stimata è superiore a 240.000 km².

La zona morta del Golfo del Messico

Una delle zone morte marine più estese al mondo è la cosiddetta zona morta del Golfo del Messico. Sono oltre 20.700 km² di mare che soffrono di gravi problemi di eutrofizzazione, con la proliferazione di macro e microalghe galleggianti.

La causa centrale dell'eutrofizzazione di quest'area sono le acque inquinate del fiume Mississippi che ha la sua foce nel Golfo. Il Mississippi attraversa gran parte della zona agricola del Nord America, essendo un bacino idrografico con un alto carico di inquinanti agricoli.

- Il mare nero

In questo mare interno situato tra l'Europa e l'Asia, è stato segnalato un aumento della proliferazione algale dagli anni '70. Ciò ha comportato il declino delle popolazioni di specie di acque poco profonde.

Secondo le informazioni dell'Agenzia europea dell'ambiente, ogni estate si verificano fenomeni ipossici e anossici a causa dell'attività delle alghe. Tutto ciò a causa dell'eutrofizzazione dei nutrienti forniti dalle attività agricole e industriali nel bacino di questo mare.

Sensibilità all'eutrofizzazione

Essendo un mare interno il cui unico collegamento oceanico indiretto è il canale del Bosforo, il rinnovo delle acque è molto lento. Questo, insieme agli alti livelli di contaminazione nei bacini che lo alimentano, lo rende particolarmente suscettibile all'eutrofizzazione.

Infatti, le concentrazioni medie di nitrati e fosfati sono aumentate di 18 volte dal 1960 al 1992. I maggiori contributi di inquinanti provengono dai bacini dei fiumi Danubio, Dnepr e Dniester.

- Il lago di Valencia

Questo lago, chiamato anche lago Los Tacariguas, si trova nel centro nord del Venezuela con una superficie di 344 km². Forma un bacino endoreico, cioè chiuso, di 3.140 km². Molti dei suoi affluenti attraversano città nel centro del paese come Valencia e Maracay, con alte popolazioni e zone industriali.

Bacino del Lago di Valencia (Venezuela). Fonte: Fev

La maggior parte delle acque reflue urbane e industriali viene scaricata nei fiumi convertiti in canali di drenaggio senza un trattamento adeguato. Ciò ha portato all'accumulo di enormi quantità di inquinanti nel corso dei decenni, compresi i nutrienti organici e inorganici.

Dal 1974 le concentrazioni di azoto sono raddoppiate e il fosforo triplicato nel lago. Trovandosi al di sopra di quanto ammesso nel 146% per l'azoto e nel 250% per il fosforo. Tutto ciò ha causato un vasto fenomeno di eutrofizzazione che è ormai a buon punto.

Riferimenti

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