Processus d'eutrophisation, causes, conséquences, solutions

La eutrophisation Il s'agit d'un excès de nutriments contribué à un plan d'eau, générant une explosion de population d'algues, de cyanobactéries et de plantes aquatiques. Ce phénomène provoque à son tour la diminution de l'oxygène dissous dans l'eau et, par conséquent, affecte la vie sous l'eau.

L'oxygène dissous diminue en raison de la réduction de la photosynthèse par des algues et des plantes submergées. Cela se produit à la fois par le blocage de la lumière du soleil en raison de la prolifération superficielle des plantes et par le taux de consommation d'oxygène le plus élevé pour ces populations.

Accumulation d'eutrophisation.

L'eutrophicisation peut se produire en raison des causes naturelles en réduisant les dimensions ou l'écoulement d'un corps ou d'un corps exceptionnel qui entraîne des charges nutritionnelles vers le corps d'eau. Cependant, dans la plupart des cas, l'eutrophisation se produit en raison des causes générées par l'être humain (anthropique).

Le problème de l'eutrophisation se développe dans le monde et plus de la moitié des lacs du monde souffrent à un certain niveau. De même, les zones mortes prolifèrent dans les mers en raison de la survenue de ce phénomène, identifiant plus de 700 d'entre eux.

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Le processus de eutrophisation

L'eutrophisation commence par la contribution en eau des quantités de nutriments inhabituels, en particulier l'azote (N) et le phosphore (P). Ces contributions peuvent provenir de sources naturelles et humaines (anthropiques), mais en tout cas, elles sont un produit et une cause d'un déséquilibre écologique.

Organismes favorisés

Le revenu exceptionnel des nutriments essentiels pour la croissance des plantes favorise le développement d'algues et de plantes aquatiques invasives. Il peut être à la fois phytoplancton et macroalgas ainsi que la prolifération des cyanobactéries également.

Prolifération d'algues d'eutrophisation. Source: Felix Andrews (Floybix) [CC By-S (http: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 3.0 /]]

Ces organismes ont des taux de reproduction élevés et se développent rapidement, donc compter suffisamment de nutriments, ils ont des avantages compétitifs. Ils poussent à la surface du corps d'eau et couvrent toute la surface.

La lumière

Les algues aquatiques flottantes et les plantes qui couvrent la surface Empêcher la lumière du soleil peuvent pénétrer aux couches inférieures d'eau. Pour cette raison, les algues et les plantes submergées ne peuvent pas effectuer la photosynthèse et commencer à mourir.

Oxygène dissous

Le blocage de la photosynthèse sous-marine due à cette prolifération de surface de la masse végétale, implique également la diminution de l'oxygène dissous dans l'eau. De plus, d'autres sources d'oxygène dissous sont limitées comme l'échange avec l'atmosphère en raison du blocage que la masse de la plante de surface exerce.

Demande d'oxygène

Sous la surface, l'activité des organismes décomposants, en particulier les bactéries et les arches augmente. Cela implique une augmentation de la demande dissous en oxygène, qui est réduite.

L'augmentation de l'activité en décomposition est la conséquence de la plus grande fourniture de produit de matière organique de l'éclatement de la population superficielle. Cela influence également l'augmentation de la mort des organismes sous-marins.

La contribution interne de la matière organique et externe par des effluents contaminés nécessite plus d'oxygène pour la stabilisation biochimique (demande biochimique de l'oxygène). Lorsque l'oxygène est rare, la matière organique semi-disposée s'accumule, l'ensemble de l'écosystème entre la crise et la vie disparaît.

Causes

L'eutrophisation est causée par une substance des nutriments supérieure à l'équilibre habituel de l'écosystème. Ce qui peut se produire pour les causes naturelles et artificielles, bien que les premiers soient rares.

- Causes naturelles

Dans la mer

Les courants en eau froide profonds peuvent provoquer des éclats de population de phytoplancton en traînant les nutriments du lit océanique à la surface (urgences). De même, les proliférations des algues ou affleurement sont des phénomènes naturels causés par différents facteurs favorables à la croissance du phytoplancton.

Dans ces conditions favorables, une augmentation de la population inhabituelle dans le dinoflagellé et les diatomées se produisent. Certaines espèces de microalgues sont inoffensives et bénéfiques, mais d'autres sont des algues toxiques, comme le genre Dinoflagellate Alexandrium. 

Cette toxicité est due à l'émission par les microalgues des toxines telles que la saxitoxine, la ciguatoxine et les gonyatoxines.

En eau douce

Les rivières dans leur dérivation le long du canal génèrent des méandres ou des courbes marquées, qui restent parfois isolées. De cette façon, des lagunes en fer à cheval se produisent, qui se nourrissent d'eau de pluie, de ruissellement ou de débordements périodiques de la rivière.

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Dans ces dépôts d'eau, il y a une concentration de nutriments supérieure à celle de la rivière, car il n'y a pas de débit de sortie. Par conséquent, des phénomènes d'eutrophisation naturels avec prolifération d'algues et végétation aquatique se produisent.

- Causes anthropiques

La cause la plus importante de l'eutrophisation aujourd'hui est la contamination des corps d'eau par les activités humaines. En particulier les eaux usées sans traitement adéquat et contamination diffuse de l'agriculture qui est le plus important dans le monde.

Engrais et pesticides

Les engrais chimiques sont constitués de composés spécialement formulés pour fournir des nutriments essentiels à la croissance des plantes. La formule principale d'engrais comprend l'azote (N), le phosphore (P) et le potassium (K).

Eutrophisation. Source: F. Lamiot (propre travail) [cc by-sa (https: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 2.5)]

Dans les systèmes agricoles, l'application de ces produits est inefficace, donc environ 60% sont lavés par l'eau du ruissellement. Ces nutriments se terminent dans le corps d'eau comme les rivières ou enfin les lacs et les océans, transportés par eau de ruissellement.

Effluents urbains

Les ménages, les bureaux et les usines contribuent une grande quantité de matière organique et de substances inorganiques qui favorisent l'eutrophisation. Les eaux usées domestiques portent une charge élevée de matière organique qui, si elle n'est raffinée, atteint les plans d'eau.

Les savons et détergents utilisés dans l'hygiène personnelle, la maison et d'autres installations, comprennent également des phosphates et des nitrates.

Pluie acide

Les industries émettent des gaz qui contiennent des oxydes d'azote parmi d'autres composés. Ces gaz lorsqu'ils réagissent avec la vapeur d'eau produisent des acides qui précipitent et atteignent les corps d'eau.

Ces composés sont des sources supplémentaires de nitrates qui sont l'un des principaux nutriments qui favorisent la prolifération des plantes.

Le réchauffement global

L'augmentation des températures mondiales favorise l'eutrophisation, car les eaux chaudes favorisent la prolifération des algues et des plantes aquatiques. En revanche, la quantité d'oxygène dissous diminue proportionnellement à l'augmentation de la température de l'eau.

- Facteurs adjuvants

D'autres facteurs contribuent au développement de l'eutrophisation, notamment le manque de mobilité de l'eau, la faible profondeur, le débit réduit et les températures élevées de l'eau. Moins il y a d'eau dans l'écosystème aquatique ou plus lent est son taux de renouvellement, plus la saturation en nutriments est rapide.

Conséquences

L'eutrophisation est un problème grave qui affecte principalement. Mondial.

- La disparition de la vie dans l'écosystème

La principale conséquence de l'eutrophisation est la diminution de la biodiversité de l'écosystème et enfin la disparition de la vie aquatique. Au début, l'excès de nutriments favorise la prolifération des organismes envahisseurs qui montrent une croissance et une reproduction rapides dans ces conditions.

Eutrophisation dans la rivière Potomac (États-Unis). Source: Alexandr Trubetskoy [CC By-S (https: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 3.0)]

Dans la mesure où ces espèces prédominent, elles se déplacent vers le reste des espèces de l'écosystème, réduisant leur diversité biologique. À mesure que l'eutrophisation progresse, les conditions au niveau sous-marin deviennent défavorables à la vie et que les organismes meurent.

De cette façon, les poissons, les algues et les plantes disparaissent, ainsi que d'autres organismes aquatiques en n'ayant pas d'oxygène et de lumière. La destination finale, si l'eutrophisation est la disparition presque totale de la vie aquatique.

Gaz toxiques

L'activité des bactéries anaérobies produit des gaz toxiques tels que le sulfure d'hydrogène, provoquant une grande mortalité des organismes aquatiques.

Impact dans toute la région

L'impact s'étend aux écosystèmes terrestres, car les êtres vivants qui dépendent du plan d'eau périssent ou migrent également. Cela est dû à la fois à la perte de la source de nourriture et à la dégradation de la qualité de l'eau potable.

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- Diminution de la production alimentaire

Dans les zones eutrophisées, la production alimentaire diminue en diminuant la pêche car les premiers organismes à affecter sont le poisson. Ceux-ci, dans le cas des rivières et des mers, sont obligés de quitter la zone, tandis que dans les lacs, ils finissent par disparaître.

- Perte de sources d'eau potable

L'eau potable doit répondre à des conditions de qualité, y compris le niveau d'oxygène dissous, le pH et l'absence d'impuretés organiques et inorganiques. Lorsque l'eutrophisation se produit, l'eau de l'écosystème réduit sa teneur en oxygène dissous et accumule de grandes quantités de matière organique de décomposition.

À son tour, cela est nocif pour la santé et provoque de mauvaises odeurs et des changements de couleur, incompatibles avec son utilisation comme eau potable. Le pH de l'eau est modifié, devenant plus acide en raison de la présence d'acides organiques.

Conditions de santé

La santé publique peut être affectée par la consommation d'eau non potable des plans d'eau eutrophiques. De plus, la prolifération de certaines microalgues fournit des toxines à l'eau et les organismes qui le consomment.

De même, l'augmentation des bactéries anaérobies génère l'émission de gaz toxiques tels que le sulfure d'hydrogène et le méthane.

- Diminution de l'activité touristique

Les écosystèmes aquatiques sont des pôles importants de l'attraction touristique, générant des sources de travail et du développement local. Ces avantages sont menacés par l'eutrophisation, car il affecte à la fois la biodiversité et les valeurs du paysage de la région.

- Pertes économiques

En conséquence de tout ce qui précède, l'eutrophisation entraîne de grandes pertes économiques en termes de pêche réduite, de revenu touristique et d'utilisation de l'eau.

Solutions

Les solutions au problème de l'eutrophisation doivent être ciblées du point de vue de la prévention du phénomène et de sa correction.

- La prévention

Le point de départ de la prévention de l'eutrophisation est la conscience du citoyen sur son existence, ses causes et ses conséquences. De cette façon, les citoyens peuvent exercer une pression pour que les mesures nécessaires soient prises.

Évitez la pollution de l'eau

La solution de fond au problème de l'eutrophisation due aux causes anthropes est la réduction de la pollution de l'eau. Pour cela, il est nécessaire de mettre en œuvre le traitement approprié des eaux usées domestiques et industrielles avant d'être libérée dans le plan d'eau.

Il est également nécessaire de contrôler d'autres sources indirectes de pollution de l'eau, comme les émissions de gaz qui génèrent des pluies acides.

Nouveau modèle agricole et d'élevage

La pollution de l'eau causée par les activités agricoles et d'élevage est diffuse, c'est-à-dire qu'ils ne peuvent pas identifier exactement les sources polluantes. De telle manière que la solution au problème de la contribution des polluants pour ces activités est de modifier les schémas de production technologique.

L'agriculture est nécessaire qui utilise moins de fournitures, en particulier les engrais et les herbicides, des composés qui fournissent des nitrites et des phosphates à l'eau. Ainsi, les systèmes agricoles de circulation fermée de nutriments tels que l'hydroponie sont moins de polluants en termes de contributions aux écosystèmes.

L'attention à la gestion des déchets organiques, la collecte et le traitement des eaux usées dans les systèmes de production animale sont également nécessaires.

- Remédiation

Une fois le processus d'eutrophisation d'un plan d'eau, il existe plusieurs alternatives pour remédier au problème.

Extraction de la masse végétale

Compte tenu de la prolifération des plantes aquatiques flottantes telles que Lenna (Lennaceae), Bora (Eichhornia craspices) ou autres, il est possible de mettre en œuvre des programmes de collecte. Il s'agit de retirer massivement les plantes de la surface du corps d'eau en traînant Maya.

Purification de l'eau

Dans les cas graves de contamination, l'eau peut subir des traitements de purification en recirculation du plan d'eau aux usines de traitement.

Contrôle biologique

Il existe des organismes qui consomment les algues aquatiques et les plantes qui prolifèrent en eutrophisation. Les provistes d'estomac pasteur hétérotrophique ont été utilisés, c'est-à-dire qu'ils consomment des microalgues pour réduire les populations qui prolifèrent l'eutrophisation.

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Le champignon a également été utilisé Piarop pour le contrôle de Eichhornia craspices, un angiosperme flottant qui prolifère dans des conditions eutrophiques.

Contrôle chimique

Provoquant la floculation et la précipitation des microalgues est une alternative, en particulier en cas de proliférations d'algues toxiques. Ceci est réalisé en ajoutant des produits tels que l'hypochlorite de sodium (NaOCL), les argiles (Caolinite) ou les combinaisons telles que le chlorure de polyalumine avec de la bentonite. Ces produits attirent et adhèrent les microalgues formant des flocs ou des masses qui précipitent ensuite à l'arrière-plan.

Exemples de zones avec l'eutrophisation

Eutrophisation dans la mer Caspienne. Source: Jeff Schmaltz, Modis Rapid Response Team, NASA / GSFC [domaine public]

- Zones ou zones mortes marines

Le programme des Nations Unies pour l'environnement indique l'existence de plus de 700 zones mortes dans les océans du monde. Ces zones mortes sont dues à une faible concentration d'oxygène dissous due à l'eutrophisation et sa zone estimée est supérieure à 240.000 km².

La zone morte du golfe du Mexique

L'une des zones marines les plus étendues du monde est la zone morte si appelée du golfe du Mexique. C'est plus de 20.700 km² de problèmes d'eutrophisation graves de la mer, avec la prolifération des microalgues macro et flottantes.

La cause centrale de l'eutrophisation de cette zone est les eaux contaminées de la rivière Mississippi qui a la bouche dans le golfe. Le Mississippi traverse une grande partie de la zone agricole nord-américaine, étant un bassin de collecte d'eau avec une charge élevée de polluants agricoles.

- La mer Noire

Dans cette mer intérieure située entre l'Europe et l'Asie, depuis les années 1970, une augmentation de la prolifération des algues a été indiquée. Cela a entraîné la diminution des populations d'espèces peu profondes.

Selon les informations de l'Agence européenne de l'environnement, tous les étés se trouvent des phénomènes d'hypoxie et d'anoxie du produit d'activité d'algues. Tout cela en raison de l'eutrophisation par les nutriments fournis par les activités agricoles et industrielles dans le bassin de cette mer.

Sensibilité à l'eutrophisation

Étant une mer intérieure dont la seule connexion océanique indirecte est le canal du bosphore, le renouvellement des eaux est très lent. Ceci, ainsi que les niveaux élevés de contamination des bassins qui l'alimentent, le rend particulièrement sensible à l'eutrophisation.

En fait, les concentrations moyennes de nitrates et de phosphates ont augmenté 18 fois de 1960 à 1992. Les plus grandes contributions des polluants proviennent des rivières Danube, Dnieper et Dniéster.

- Lac de Valence

Ce lac, également appelé lac Tacariguas, est situé dans le centre nord du Venezuela avec une superficie de 344 km². Forme un bassin endorhéique, c'est-à-dire fermé, 3.140 km². Beaucoup de ses affluents traversent des villes du centre du pays comme Valence et Maracay, avec des populations élevées et des zones industrielles.

Valencia Lake Basin (Venezuela). Source: FEV [domaine public]

La plupart des eaux usées urbaines et industrielles sont versées dans des rivières converties en canaux de drainage sans traitement approprié. Cela a généré que d'énormes quantités de polluants, y compris les nutriments biologiques et inorganiques, s'accumulent depuis des décennies.

Depuis 1974, les concentrations d'azote ont doublé et celles du phosphore en triple dans le lac. Situé au-dessus de ce qui a été admis en 146% pour l'azote et 250% pour le phosphore. Tout cela a provoqué un phénomène d'eutrophisation étendu qui est très avancé aujourd'hui.

Les références

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