Eutrofização - Eutrophication

Flor de algas em um rio perto de Chengdu , Sichuan, China.

A eutrofização (do grego eutrofos , "bem nutrido") é o processo pelo qual um corpo inteiro de água , ou partes dele, torna-se progressivamente enriquecido com minerais e nutrientes . Também foi definido como "aumento da produtividade do fitoplâncton induzido por nutrientes ". Corpos d'água com níveis muito baixos de nutrientes são denominados oligotróficos e aqueles com níveis moderados de nutrientes são denominados mesotróficos . A eutrofização avançada também pode ser referida como condições distróficas e hipertróficas . A eutrofização em ecossistemas de água doce quase sempre é causada pelo excesso de fósforo.

Antes da interferência humana, esse era, e continua sendo, um processo natural muito lento no qual nutrientes, especialmente compostos de fósforo e matéria orgânica, se acumulam nos corpos d'água. Esses nutrientes são derivados da degradação e da solução de minerais nas rochas e pelo efeito de líquenes, musgos e fungos que eliminam ativamente os nutrientes das rochas. Antropogênica ou eutrofização cultural é muitas vezes um processo muito mais rápido na qual os nutrientes são adicionados a uma massa de água a partir de qualquer um de uma grande variedade de poluentes, incluindo as entradas não tratado ou parcialmente tratado de esgotos , águas residuais industriais e de fertilizantes a partir de práticas agrícolas. A poluição por nutrientes , uma forma de poluição da água , é a principal causa da eutrofização das águas superficiais , na qual o excesso de nutrientes, geralmente nitrogênio ou fósforo , estimula o crescimento de algas e plantas aquáticas .

O efeito visível da eutrofização é muitas vezes a proliferação de algas incômodas que podem causar degradação ecológica substancial em corpos d'água e riachos associados. Este processo pode resultar no esgotamento do oxigênio do corpo d'água após a degradação bacteriana das algas.

As abordagens para prevenção e reversão da eutrofização incluem: minimizar a poluição de fonte pontual de esgoto e minimizar a poluição de nutrientes da agricultura e outras fontes de poluição difusa . Também estão sendo utilizados mariscos em estuários, cultivo de algas e geoengenharia em lagos, alguns em fase experimental.

Mecanismo e localização da eutrofização

A eutrofização é um processo de aumento da geração de biomassa em um corpo d'água causado pelo aumento das concentrações de nutrientes para as plantas, mais comumente fosfato e nitrato . O aumento das concentrações de nutrientes leva ao aumento da fecundidade das plantas aquáticas , tanto macrófitas quanto fitoplâncton . À medida que mais material vegetal se torna disponível como recurso alimentar, há aumentos associados em invertebrados e espécies de peixes . Conforme o processo continua, a biomassa do corpo d'água aumenta, mas a diversidade biológica diminui. Com a eutrofização mais severa, a degradação bacteriana do excesso de biomassa resulta no consumo de oxigênio, que pode criar um estado de hipóxia pelo menos no sedimento de fundo e nas camadas mais profundas da água. Zonas hipóxicas são comumente encontrados em lagos de águas profundas na temporada de verão devido à estratificação no frio pobre em oxigênio hypolimnion eo calor rico em oxigênio epilímnio . Águas doces fortemente eutróficas podem tornar-se hipóxicas em toda a sua profundidade após severas florações de algas ou crescimento excessivo de macrófitas.

De acordo com a Enciclopédia de Ullmann, "o principal fator limitante da eutrofização é o fosfato". A disponibilidade de fósforo geralmente promove o crescimento excessivo e a decomposição das plantas, causando uma severa redução na qualidade da água. O fósforo é um nutriente necessário para as plantas viverem e é o fator limitante para o crescimento das plantas na maioria dos ecossistemas de água doce. O fosfato adere firmemente às partículas do solo, por isso é transportado principalmente por erosão e escoamento. Uma vez translocado para lagos, a extração do fosfato na água é lenta, daí a dificuldade de reverter os efeitos da eutrofização. Em ecossistemas marinhos, nitrogênio e ferro são os principais nutrientes limitantes para o acúmulo de biomassa de algas.

As fontes de fosfato em excesso são os fosfatos em detergentes , resíduos industriais / domésticos e fertilizantes. Com a eliminação dos detergentes contendo fosfato na década de 1970, o escoamento industrial / doméstico e a agricultura surgiram como os principais contribuintes para a eutrofização.

A eutrofização foi reconhecida como um problema de poluição da água em lagos e reservatórios europeus e norte-americanos em meados do século XX. Uma pesquisa inovadora realizada na Experimental Lakes Area (ELA) em Ontário, Canadá, na década de 1970, forneceu evidências de que os corpos de água doce são limitados pelo fósforo. A ELA usa a abordagem de todo o ecossistema e investigações de longo prazo em todo o lago de água doce com foco na eutrofização cultural.

O trifosfato de sódio , que já foi um componente de muitos detergentes, foi um dos principais contribuintes para a eutrofização.
1. O excesso de nutrientes é aplicado ao solo. 2. Alguns nutrientes são lixiviados para o solo e, posteriormente, drenados para as águas superficiais. 3. Alguns nutrientes escorrem do solo para a massa de água. 4. O excesso de nutrientes causa uma proliferação de algas. 5. A proliferação de algas reduz a penetração da luz. 6. As plantas abaixo da proliferação de algas morrem porque não podem receber luz solar para realizar a fotossíntese. 7. Eventualmente, a proliferação de algas morre e afunda no fundo do lago. Comunidades bacterianas começam a decompor os restos mortais, consumindo oxigênio para a respiração. 8. A decomposição faz com que a água fique sem oxigênio. Formas de vida maiores, como peixes morrem.
Eutrofização em um canal

Eutrofização natural

Embora a eutrofização seja comumente causada por atividades humanas, também pode ser um processo natural, especialmente em lagos. Os paleolimnologistas agora reconhecem que a mudança climática, a geologia e outras influências externas também são críticas na regulação da produtividade natural dos lagos. Alguns lagos também demonstram o processo reverso ( meiotroficação ), tornando-se menos ricos em nutrientes com o tempo, à medida que entradas pobres em nutrientes lentamente eluem a massa de água mais rica em nutrientes do lago. Este processo pode ser visto em lagos artificiais e reservatórios que tendem a ser altamente eutróficos no primeiro enchimento, mas podem se tornar mais oligotróficos com o tempo. A principal diferença entre a eutrofização natural e a antropogênica é que o processo natural é muito lento, ocorrendo em escalas de tempo geológicas.

Eutrofização cultural

A eutrofização cultural é causada pelo excesso de nutrientes na água, causando crescimento excessivo de algas que podem bloquear a luz e as trocas de ar. As algas, eventualmente, são decompostas por bactérias, causando condições anóxicas e "zonas mortas".

A eutrofização cultural ou antropogênica é o processo que acelera a eutrofização natural devido à atividade humana. Devido ao desmatamento e à construção de vilas e cidades, o escoamento superficial é acelerado e mais nutrientes, como fosfatos e nitratos, são fornecidos aos lagos e rios e, em seguida, aos estuários e baías costeiras . A eutrofização cultural ocorre quando os nutrientes excessivos das atividades humanas acabam nos corpos d'água, criando poluição por nutrientes e também acelerando o processo natural de eutrofização. O problema tornou-se mais aparente após a introdução de fertilizantes químicos na agricultura (revolução verde de meados dos anos 1900). O fósforo e o nitrogênio são os dois principais nutrientes que causam a eutrofização cultural à medida que enriquecem a água, permitindo que algumas plantas aquáticas, especialmente as algas, cresçam rapidamente. As algas têm tendência a florescer em altas densidades e, quando morrem, sua degradação pelas bactérias remove o oxigênio, gerando condições anóxicas . Este ambiente anóxico mata organismos aeróbicos (por exemplo, peixes e invertebrados) no corpo d'água. Isso também afeta os animais terrestres, restringindo seu acesso à água afetada (por exemplo, como fontes de bebida). A seleção de espécies de algas e plantas aquáticas que podem prosperar em condições ricas em nutrientes pode causar perturbações estruturais e funcionais em ecossistemas aquáticos inteiros e suas cadeias alimentares, resultando na perda de habitat e biodiversidade de espécies.

Existem várias fontes de nutrientes excessivos provenientes da atividade humana, incluindo o escoamento de campos fertilizados, gramados e campos de golfe, esgoto e águas residuais não tratadas e combustão interna de combustíveis. A eutrofização cultural pode ocorrer em corpos de água doce e salgada, sendo as águas rasas as mais suscetíveis. Em linhas costeiras e lagos rasos, os sedimentos são freqüentemente ressuspensos pelo vento e pelas ondas, o que pode resultar na liberação de nutrientes para as águas superficiais, aumentando a eutrofização. A deterioração da qualidade da água causada pela eutrofização cultural pode, portanto, impactar negativamente os usos humanos, incluindo o abastecimento potável para consumo, usos industriais e recreação.

Fontes de poluição de nutrientes antropogênicos

Vista aérea do Lago Valencia experimentando um grande fluxo de eutrofização cultural devido ao despejo de águas residuais não tratadas no lago.
Poluição de nutrientes causada pelo escoamento superficial do solo e fertilizantes durante uma tempestade

A poluição por nutrientes, uma forma de poluição da água , refere-se à contaminação por entradas excessivas de nutrientes . É a principal causa da eutrofização das águas superficiais , nas quais o excesso de nutrientes, geralmente nitrogênio ou fósforo , estimula o crescimento de algas . Fontes de poluição de nutrientes incluem escoamento superficial de campos agrícolas e pastagens, descargas de fossas sépticas e confinamentos e emissões de combustão. O esgoto bruto é um grande contribuinte para a eutrofização cultural, uma vez que o esgoto é rico em nutrientes. Lançar esgoto bruto em um grande corpo d'água é conhecido como despejo de esgoto e ainda ocorre em todo o mundo. O excesso de compostos reativos de nitrogênio no meio ambiente está associado a muitas preocupações ambientais em grande escala. Isso inclui a eutrofização das águas superficiais , proliferação de algas nocivas , hipóxia , chuva ácida , saturação de nitrogênio nas florestas e mudanças climáticas .

Desde o boom agrícola na década de 1910 e novamente na década de 1940 para atender ao aumento da demanda por alimentos, a produção agrícola depende fortemente do uso de fertilizantes. O fertilizante é uma substância natural ou quimicamente modificada que ajuda o solo a se tornar mais fértil. Esses fertilizantes contêm grandes quantidades de fósforo e nitrogênio, o que resulta em quantidades excessivas de nutrientes que entram no solo. Nitrogênio , fósforo e potássio são os "três grandes" nutrientes primários em fertilizantes comerciais, cada um desses nutrientes fundamentais desempenha um papel fundamental na nutrição das plantas. Quando o nitrogênio e o fósforo não são totalmente utilizados pelas plantas em crescimento, eles podem ser perdidos dos campos agrícolas e impactar negativamente a qualidade do ar e da água a jusante. Esses nutrientes podem acabar nos ecossistemas aquáticos e contribuem para o aumento da eutrofização. Quando os agricultores espalham seu fertilizante, seja ele orgânico ou sintético, a maior parte do fertilizante se transforma em escoamento que é coletado a jusante, gerando eutrofização cultural.

As abordagens de mitigação para reduzir as descargas de nutrientes poluentes incluem remediação de nutrientes, comercialização de nutrientes e distribuição de fontes de nutrientes.

Efeitos

Sistemas de água doce

Uma resposta a quantidades adicionais de nutrientes nos ecossistemas aquáticos é o rápido crescimento de algas microscópicas, criando uma proliferação de algas . Em ecossistemas de água doce , a formação de florescências de algas flutuantes são comumente cianobactérias fixadoras de nitrogênio (algas azul-esverdeadas). Este resultado é favorecido quando o nitrogênio solúvel se torna limitante e as entradas de fósforo permanecem significativas. A poluição por nutrientes é a principal causa da proliferação de algas e do crescimento excessivo de outras plantas aquáticas, levando à competição da superlotação por luz solar, espaço e oxigênio. O aumento da competição pelos nutrientes adicionados pode causar perturbação potencial para ecossistemas inteiros e cadeias alimentares, bem como uma perda de habitat e biodiversidade de espécies.

A eutrofização do Lago Mono, um lago Soda rico em cianobactérias .

Quando macrófitas e algas morrem em lagos, rios e riachos eutróficos superprodutivos, elas se decompõem e os nutrientes contidos nessa matéria orgânica são convertidos em forma inorgânica por microrganismos. Esse processo de decomposição consome oxigênio, o que reduz a concentração de oxigênio dissolvido. Os níveis de oxigênio esgotados, por sua vez, podem levar à morte de peixes e uma série de outros efeitos que reduzem a biodiversidade. Os nutrientes podem ficar concentrados em uma zona anóxica e só podem ser disponibilizados novamente durante a virada do outono ou em condições de fluxo turbulento. As algas mortas e a carga orgânica carregada pelos influxos de água em um lago assentam no fundo e passam por digestão anaeróbica, liberando gases de efeito estufa , como metano e CO 2 . Parte do gás metano pode ser oxidado por bactérias anaeróbicas de oxidação de metano , como Methylococcus capsulatus, que por sua vez pode fornecer uma fonte de alimento para o zooplâncton . Assim, um processo biológico autossustentável pode ocorrer para gerar uma fonte alimentar primária para o fitoplâncton e o zooplâncton, dependendo da disponibilidade de oxigênio dissolvido adequado no corpo d'água.

O aumento do crescimento da vegetação aquática, do fitoplâncton e da proliferação de algas perturba o funcionamento normal do ecossistema, causando uma variedade de problemas, como a falta de oxigênio necessário para a sobrevivência de peixes e crustáceos . A eutrofização também diminui o valor dos rios, lagos e do prazer estético. Podem ocorrer problemas de saúde onde as condições eutróficas interferem no tratamento da água potável .

As atividades humanas podem acelerar a taxa na qual os nutrientes entram nos ecossistemas . O escoamento da agricultura e do desenvolvimento, a poluição dos sistemas sépticos e esgotos , a disseminação de lodo de esgoto e outras atividades relacionadas ao homem aumentam o fluxo de nutrientes inorgânicos e substâncias orgânicas para os ecossistemas. Níveis elevados de compostos atmosféricos de nitrogênio podem aumentar a disponibilidade de nitrogênio. O fósforo é frequentemente considerado o principal culpado em casos de eutrofização em lagos sujeitos à poluição de "fonte pontual" de canos de esgoto. A concentração de algas e o estado trófico dos lagos correspondem bem aos níveis de fósforo na água. Estudos conduzidos na Área Experimental de Lagos em Ontário mostraram uma relação entre a adição de fósforo e a taxa de eutrofização. Estágios posteriores de eutrofização levam ao florescimento de cianobactérias fixadoras de nitrogênio, limitadas apenas pela concentração de fósforo.

Águas costeiras

A eutrofização é um fenômeno comum nas águas costeiras . Em contraste com os sistemas de água doce, onde o fósforo é frequentemente o nutriente limitante, o nitrogênio é mais comumente o principal nutriente limitante das águas marinhas ; assim, os níveis de nitrogênio têm maior importância para a compreensão dos problemas de eutrofização na água salgada. Os estuários , como a interface entre a água doce e a salgada, podem ser limitados em fósforo e nitrogênio e comumente exibem sintomas de eutrofização. A eutrofização em estuários freqüentemente resulta em hipóxia / anoxia das águas do fundo, levando à morte de peixes e degradação do habitat. A ressurgência em sistemas costeiros também promove o aumento da produtividade ao transportar águas profundas e ricas em nutrientes para a superfície, onde os nutrientes podem ser assimilados pelas algas . Exemplos de fontes antropogênicas de poluição rica em nitrogênio para as águas costeiras incluem a criação de peixes em gaiolas e descargas de amônia da produção de coque de carvão.

O World Resources Institute identificou 375 zonas costeiras hipóxicas no mundo, concentradas em áreas costeiras na Europa Ocidental, nas costas oriental e meridional dos Estados Unidos e no Leste Asiático , particularmente no Japão .

Além do escoamento da terra, resíduos da piscicultura e descargas de amônia industrial, o nitrogênio fixo atmosférico pode ser uma importante fonte de nutrientes em oceano aberto. Um estudo em 2008 descobriu que isso poderia ser responsável por cerca de um terço do suprimento externo de nitrogênio (não reciclado) do oceano e até 3% da nova produção biológica marinha anual. Foi sugerido que o acúmulo de nitrogênio reativo no meio ambiente pode ser tão sério quanto colocar dióxido de carbono na atmosfera.

Ecossistemas terrestres

Os ecossistemas terrestres estão sujeitos a impactos adversos da eutrofização. Nitratos aumentados no solo são freqüentemente indesejáveis ​​para as plantas. Muitas espécies de plantas terrestres estão ameaçadas de extinção como resultado da eutrofização do solo, como a maioria das espécies de orquídeas na Europa. Prados, florestas e pântanos são caracterizados por baixo conteúdo de nutrientes e espécies de crescimento lento adaptadas a esses níveis, de modo que podem ser cobertos por espécies de crescimento mais rápido e mais competitivas. Em prados, gramíneas altas que podem tirar proveito de níveis mais altos de nitrogênio podem alterar a área de forma que espécies naturais podem ser perdidas. Espécies-ricos pântanos pode ser ultrapassado por cana ou reedgrass espécies. A vegetação rasteira afetada pelo escoamento de um campo fertilizado próximo pode ser transformada em um matagal de urtigas e amoreiras .

As formas químicas de nitrogênio são mais frequentemente preocupantes no que diz respeito à eutrofização, porque as plantas têm grandes necessidades de nitrogênio, de modo que a adição de compostos de nitrogênio estimula o crescimento das plantas. O nitrogênio não está prontamente disponível no solo porque o N 2 , uma forma gasosa de nitrogênio, é muito estável e não está disponível diretamente para as plantas superiores. Os ecossistemas terrestres dependem da fixação de nitrogênio microbiano para converter o N 2 em outras formas, como nitratos . No entanto, há um limite de quanto nitrogênio pode ser utilizado. Os ecossistemas que recebem mais nitrogênio do que as plantas requerem são chamados de saturados com nitrogênio. Ecossistemas terrestres saturados podem contribuir com nitrogênio inorgânico e orgânico para a eutrofização de água doce, costeira e marinha, onde o nitrogênio também é um nutriente limitante . Este também é o caso com níveis aumentados de fósforo. No entanto, como o fósforo é geralmente muito menos solúvel do que o nitrogênio, ele é lixiviado do solo a uma taxa muito mais lenta do que o nitrogênio. Consequentemente, o fósforo é muito mais importante como um nutriente limitante em sistemas aquáticos.

Efeitos ecológicos gerais

A eutrofização é aparente como aumento da turbidez na parte norte do Mar Cáspio , fotografada da órbita.

Muitos efeitos ecológicos podem surgir do estímulo à produção primária , mas existem três impactos ecológicos particularmente preocupantes: diminuição da biodiversidade, mudanças na composição e dominância das espécies e efeitos de toxicidade.

Diminuição da biodiversidade

Quando um ecossistema experimenta um aumento de nutrientes, os produtores primários colhem os benefícios primeiro. Em ecossistemas aquáticos, espécies como as algas experimentam um aumento populacional (chamado de proliferação de algas ). A proliferação de algas limita a luz solar disponível para os organismos que vivem no fundo e causa grandes oscilações na quantidade de oxigênio dissolvido na água. O oxigênio é necessário para todas as plantas e animais que respiram aerobicamente e é reabastecido à luz do dia pela fotossíntese de plantas e algas. Em condições eutróficas, o oxigênio dissolvido aumenta muito durante o dia, mas é muito reduzido à noite pelas algas que respiram e por microorganismos que se alimentam da massa crescente de algas mortas. Quando os níveis de oxigênio dissolvido caem para níveis hipóxicos , peixes e outros animais marinhos sufocam. Como resultado, criaturas como peixes, camarões e, especialmente, os habitantes imóveis do fundo morrem. Em casos extremos, surgem condições anaeróbicas , promovendo o crescimento de bactérias. As zonas onde isso ocorre são conhecidas como zonas mortas .

Invasão de novas espécies

A eutrofização pode causar liberação competitiva ao tornar abundante um nutriente normalmente limitante . Esse processo causa mudanças na composição de espécies dos ecossistemas. Por exemplo, um aumento no nitrogênio pode permitir que novas espécies competitivas invadam e superem as espécies habitantes originais. Foi demonstrado que isso ocorre nos pântanos salgados da Nova Inglaterra . Na Europa e na Ásia, a carpa comum freqüentemente vive em áreas naturalmente Eutróficas ou Hipereutróficas e está adaptada para viver nessas condições. A eutrofização de áreas fora de sua área natural explica parcialmente o sucesso dos peixes em colonizar essas áreas após a introdução.

Toxicidade

Algumas proliferações de algas resultantes da eutrofização, também chamadas de "proliferações de algas nocivas", são tóxicas para plantas e animais. Os compostos tóxicos podem subir na cadeia alimentar , resultando na mortalidade animal. A proliferação de algas de água doce pode representar uma ameaça para o gado. Quando as algas morrem ou são comidas, são liberadas neuro - e hepatotoxinas que podem matar animais e representar uma ameaça para os humanos. Um exemplo de toxinas de algas que atuam em humanos é o caso do envenenamento por moluscos . As biotoxinas criadas durante a proliferação de algas são absorvidas pelos crustáceos (mexilhões, ostras), fazendo com que esses alimentos humanos adquiram a toxicidade e envenenem os humanos. Os exemplos incluem envenenamento por moluscos paralítico , neurotóxico e diarreico . Outros animais marinhos podem ser vetores dessas toxinas, como no caso da ciguatera , onde normalmente é um peixe predador que acumula a toxina e envenena os humanos.

Avaliação

Nos níveis mais extremos, a eutrofização é identificável pela visão e pelo olfato.

Quando as condições se tornam repulsivas e medidas drásticas são necessárias para controlar o crescimento desagradável de algas, não há mais necessidade de reunir especialistas ou equipamento científico para explicar o que aconteceu.

No entanto, à medida que os corpos d'água mudam de estado químico e biológico, identificar a escala e as causas do problema são pré-requisitos para identificar uma estratégia de remediação.

Em corpos d'água eutróficos, os nutrientes estão em fluxo constante e a determinação das concentrações de N e P pode não fornecer boas evidências do estado eutrófico atual. Nos primeiros estudos sobre os Grandes Lagos , sólidos totais, cálcio, sódio, potássio, sulfato e cloreto forneceram boas evidências de eutrofização, embora eles próprios não estivessem implicados. Esses íons eram indicativos de entradas antropogênicas gerais e forneciam bons substitutos para as entradas de nutrientes.

Avaliações qualitativas da água com base em sinais óbvios de eutrofização, como mudanças nas espécies de algas presentes ou em sua abundância relativa, normalmente serão tarde demais para evitar os danos causados ​​pela eutrofização à diversidade biótica.

Avaliações quantitativas em intervalos regulares dos principais indicadores químicos e biológicos podem fornecer dados estatisticamente válidos para identificar o início mais precoce da eutrofização e monitorar seu progresso. Os parâmetros típicos usados ​​incluem clorofila-a, nitrogênio total, fósforo total e dissolvido, demanda biológica ou química de oxigênio e nível de profundidade de secchi .

Extensão do problema

Pesquisas mostraram que 54% dos lagos da Ásia são eutróficos ; na Europa , 53%; na América do Norte , 48%; na América do Sul , 41%; e na África , 28%. Na África do Sul, um estudo do CSIR usando sensoriamento remoto mostrou que mais de 60% dos reservatórios pesquisados ​​eram eutróficos. Alguns cientistas sul-africanos acreditam que esse número pode ser maior, com a principal fonte sendo instalações de esgoto disfuncionais que produzem mais de 4 bilhões de litros por dia de efluente de esgoto não tratado, ou na melhor das hipóteses parcialmente tratado, que descarrega em rios e reservatórios.

Objetivos globais

A estrutura das Nações Unidas para os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável reconhece os efeitos prejudiciais da eutrofização sobre os ambientes marinhos e estabeleceu um cronograma para a criação de um Índice de Eutrofização Costeira e Densidade de Detritos Plásticos Flutuantes (ICEP).

O Objetivo de Desenvolvimento Sustentável 14 tem como objetivo específico prevenir e reduzir significativamente a poluição de todos os tipos, incluindo poluição por nutrientes (eutrofização) até 2025.

Prevenção e reversão

A eutrofização representa um problema não apenas para os ecossistemas , mas também para os humanos. A redução da eutrofização deve ser uma preocupação fundamental ao se considerar políticas futuras, e uma solução sustentável para todos, incluindo os agricultores, é viável. Embora a eutrofização represente problemas, os humanos devem estar cientes de que o escoamento natural (que causa a proliferação de algas na natureza) é comum nos ecossistemas e, portanto, não deve reverter as concentrações de nutrientes além dos níveis normais.

Minimizando a poluição da fonte pontual de esgoto

As medidas finlandesas de remoção de fósforo começaram em meados da década de 1970 e visaram rios e lagos poluídos por descargas industriais e municipais. Esses esforços tiveram uma eficiência de remoção de 90%. Ainda assim, algumas fontes pontuais direcionadas não mostraram uma diminuição no escoamento, apesar dos esforços de redução.

Existem várias maneiras diferentes de consertar a eutrofização cultural, com o esgoto bruto sendo uma fonte pontual de poluição. Por exemplo, as estações de tratamento de esgoto podem ser atualizadas para a remoção biológica de nutrientes para que descarreguem muito menos nitrogênio e fósforo no corpo de água receptor. No entanto, mesmo com um bom tratamento secundário , a maioria dos efluentes finais das estações de tratamento de esgoto contém concentrações substanciais de nitrogênio como nitrato, nitrito ou amônia. A remoção desses nutrientes é um processo caro e geralmente difícil.

As leis que regulam a descarga e o tratamento de esgoto levaram a reduções dramáticas de nutrientes nos ecossistemas vizinhos. Como um dos principais contribuintes para a carga difusa de nutrientes em corpos d'água é o esgoto doméstico não tratado, é necessário fornecer instalações de tratamento para áreas altamente urbanizadas, particularmente aquelas em países em desenvolvimento , nas quais o tratamento de águas residuais domésticas é uma escassez. A tecnologia para reutilizar com segurança e eficiência as águas residuais , tanto de fontes domésticas quanto industriais, deve ser uma preocupação primária para a política de eutrofização.

Minimizando a poluição de nutrientes pela agricultura

Existem muitas maneiras de ajudar a consertar a eutrofização cultural causada pela agricultura. Práticas agrícolas seguras são a maneira número um de resolver o problema. Algumas precauções de segurança são:

  1. Técnicas de manejo de nutrientes - qualquer pessoa que usa fertilizantes deve aplicar fertilizantes na quantidade correta, na época certa do ano, com o método e colocação corretos.
  2. Cobertura do solo o ano todo - uma cultura de cobertura evitará períodos de solo descoberto, eliminando assim a erosão e o escoamento de nutrientes, mesmo após a estação de crescimento ter ocorrido.
  3. Plantando amortecedores de campo - plantando árvores, arbustos e gramíneas ao longo das bordas dos campos para ajudar a coletar o escoamento e absorver alguns nutrientes antes que a água chegue a um corpo d'água próximo.
  4. Lavoura de Conservação - Reduzindo a frequência e intensidade da lavoura da terra aumentará a chance de absorção de nutrientes no solo.

Minimizando a poluição difusa

A poluição difusa é a fonte de nutrientes mais difícil de gerenciar. A literatura sugere, porém, que quando essas fontes são controladas, a eutrofização diminui. As etapas a seguir são recomendadas para minimizar a quantidade de poluição que pode entrar nos ecossistemas aquáticos de fontes ambíguas.

Zonas tampão ribeirinhas

Estudos mostram que interceptar a poluição difusa entre a fonte e a água é um meio de prevenção bem-sucedido. Zonas de amortecimento ciliar são interfaces entre um corpo de água corrente e a terra, e foram criadas perto de cursos de água na tentativa de filtrar poluentes; sedimentos e nutrientes são depositados aqui em vez de na água. A criação de zonas tampão perto de fazendas e estradas é outra forma possível de evitar que os nutrientes viajem para muito longe. Ainda assim, estudos mostraram que os efeitos da poluição do nitrogênio atmosférico podem ir muito além da zona tampão. Isso sugere que o meio mais eficaz de prevenção vem da fonte primária.

Política de prevenção

Deve ser imposta uma política que regule o uso agrícola de fertilizantes e dejetos animais. No Japão, a quantidade de nitrogênio produzida pelo gado é adequada para atender às necessidades de fertilizantes da indústria agrícola. Assim, não é absurdo ordenar aos proprietários de gado que coletem os dejetos dos animais do campo, que quando deixados estagnados irão vazar para o lençol freático.

A política de prevenção e redução da eutrofização pode ser dividida em quatro setores: tecnologias, participação pública, instrumentos econômicos e cooperação. O termo tecnologia é usado vagamente, referindo-se a um uso mais amplo dos métodos existentes, ao invés de uma apropriação de novas tecnologias. Como mencionado antes, as fontes difusas de poluição são os principais contribuintes para a eutrofização e seus efeitos podem ser facilmente minimizados por meio de práticas agrícolas comuns. A redução da quantidade de poluentes que atingem uma bacia hidrográfica pode ser alcançada por meio da proteção de sua cobertura florestal, reduzindo a quantidade de erosão que penetra em uma bacia hidrográfica. Além disso, por meio do uso eficiente e controlado da terra usando práticas agrícolas sustentáveis ​​para minimizar a degradação da terra , a quantidade de escoamento do solo e fertilizantes à base de nitrogênio que chega a uma bacia hidrográfica pode ser reduzida. A tecnologia de descarte de resíduos constitui outro fator na prevenção da eutrofização.

O papel do público é um fator importante para a prevenção eficaz da eutrofização. Para que uma política tenha algum efeito, o público deve estar ciente de sua contribuição para o problema e das maneiras pelas quais pode reduzir seus efeitos. Programas instituídos para promover a participação na reciclagem e eliminação de resíduos, bem como educação sobre a questão do uso racional da água, são necessários para proteger a qualidade da água em áreas urbanizadas e corpos d'água adjacentes.

Instrumentos econômicos, "que incluem, entre outros, direitos de propriedade, mercados de água, instrumentos fiscais e financeiros, sistemas de cobrança e sistemas de responsabilidade, estão gradualmente se tornando um componente substantivo do conjunto de ferramentas de gestão usado para controle de poluição e decisões de alocação de água." Os incentivos para aqueles que praticam tecnologias limpas e renováveis ​​de gerenciamento de água são um meio eficaz de estimular a prevenção da poluição. Ao internalizar os custos associados aos efeitos negativos sobre o meio ambiente, os governos são capazes de incentivar uma gestão mais limpa da água.

Como um corpo d'água pode ter um efeito sobre uma gama de pessoas indo muito além da bacia hidrográfica, a cooperação entre diferentes organizações é necessária para prevenir a intrusão de contaminantes que podem levar à eutrofização. Agências que vão desde governos estaduais até as de gestão de recursos hídricos e organizações não governamentais, indo tão baixo quanto a população local, são responsáveis ​​por prevenir a eutrofização de corpos d'água. Nos Estados Unidos, o esforço interestadual mais conhecido para prevenir a eutrofização é a Baía de Chesapeake .

Teste e modelagem de nitrogênio

O Teste de Nitrogênio do Solo (N-Testing) é uma técnica que ajuda os agricultores a otimizar a quantidade de fertilizante aplicado às plantações. Ao testar os campos com este método, os agricultores observaram uma diminuição nos custos de aplicação de fertilizantes, uma diminuição na perda de nitrogênio para as fontes vizinhas, ou ambos. Ao testar o solo e modelar a quantidade mínima de fertilizante necessária, os agricultores colhem benefícios econômicos enquanto reduzem a poluição.

Agricultura orgânica

Houve um estudo que descobriu que os campos fertilizados organicamente "reduzem significativamente a lixiviação de nitrato prejudicial" em comparação com os campos fertilizados convencionalmente. No entanto, um estudo mais recente descobriu que os impactos da eutrofização são, em alguns casos, maiores da produção orgânica do que da produção convencional.

Marisco em estuários

Uma solução proposta para interromper e reverter a eutrofização em estuários é restaurar as populações de crustáceos, como ostras e mexilhões . Os recifes de ostras removem o nitrogênio da coluna de água e filtram os sólidos suspensos, reduzindo subsequentemente a probabilidade ou extensão da proliferação de algas prejudiciais ou condições anóxicas. A atividade de alimentação do filtro é considerada benéfica para a qualidade da água, controlando a densidade do fitoplâncton e sequestrando nutrientes, que podem ser removidos do sistema por meio da colheita de moluscos, enterrados nos sedimentos ou perdidos por desnitrificação . O trabalho de base com a ideia de melhorar a qualidade da água do mar por meio do cultivo de moluscos foi conduzido por Odd Lindahl et al., Usando mexilhões na Suécia. Nos Estados Unidos, projetos de restauração de moluscos têm sido conduzidos nas costas leste, oeste e do Golfo. Consulte poluição de nutrientes para uma explicação estendida de remediação de nutrientes usando crustáceos.

Cultivo de algas marinhas

A aquicultura de algas marinhas oferece uma oportunidade para mitigar e se adaptar às mudanças climáticas. As algas marinhas, como as algas, também absorvem fósforo e nitrogênio e, portanto, são úteis para remover o excesso de nutrientes das partes poluídas do mar. Algumas algas cultivadas têm uma produtividade muito elevada e podem absorver grandes quantidades de N, P, CO2, produzindo grande quantidade de O2, têm um excelente efeito na diminuição da eutrofização. Acredita-se que o cultivo de algas marinhas em larga escala deva ser uma boa solução para o problema da eutrofização em águas costeiras.

Geoengenharia em lagos

Aplicação de um adsorvente de fósforo em um lago - Holanda

A geoengenharia é a manipulação de processos biogeoquímicos , geralmente o ciclo do fósforo , para alcançar uma resposta ecológica desejada no ecossistema . As técnicas de geoengenharia normalmente usam materiais capazes de inativar quimicamente o fósforo disponível para os organismos (ou seja, fosfato) na coluna de água e também bloquear a liberação de fosfato do sedimento (carga interna). O fosfato é um dos principais fatores que contribuem para o crescimento das algas, principalmente cianobactérias, portanto, uma vez que o fosfato é reduzido, as algas não são capazes de crescer demais. Assim, materiais de geoengenharia são usados ​​para acelerar a recuperação de corpos d'água eutróficos e gerenciar a proliferação de algas. Existem vários sorventes de fosfato na literatura, desde sais de metal (por exemplo , alúmen , sulfato de alumínio ), minerais, argilas naturais e solos locais, produtos residuais industriais, argilas modificadas (por exemplo, bentonita modificada com lantânio ) e outros. O absorvente de fosfato é comumente aplicado na superfície do corpo d'água e afunda no fundo do lago, reduzindo o fosfato. Esses absorventes têm sido aplicados em todo o mundo para controlar a eutrofização e a proliferação de algas.

Veja também

Referências

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