Eutrofizacja – słowo, które weszło do przestrzeni publicznej kilka lat temu, gdy zakwity sinic zaczęły przeszkadzać w normalnym korzystaniu z kąpielisk w okresie letnim. Wraz z tym słowem pojawia się informacja, że przyczyną jest zanieczyszczenie wody azotem i fosforem. Zagadnienie to pojawiało się już nie raz na blogu, ale jak do tej pory nie opisałem podstaw obiegu azotu i fosforu w wodzie. Czas zatem nadrobić zaległości i uzupełnić cykl Elementarz Świata Wody.
Pierwiastki krążą w przyrodzie wypracowanymi przez tysiące lat szlakami. Jedne są proste i szybkie, inne kręte i zawiłe oraz zależne od wielu czynników. Podobnie jest w przypadku azotu i fosforu. W trakcie tych wędrówek przemieszczają się one między elementami środowiska – wodą (hydrosfera), glebą (litosfera), powietrzem (atmosfera) i organizmami (biosfera). Z racji tematyki bloga zajmiemy się oczywiście krążeniem azotu i fosforu w wodzie, a kontekście ochrony wód przed eutrofizacjom, skupię się dzisiaj na procesach, w których pierwiastki te nie są już rozpuszczone w wodzie lub ją opuszczają.
Pierwszym elementem blokującym powrót azotu i fosforu do wody jest ich wbudowanie w tkanki organizmów wodnych. Oczywiście poprzez wydalania oraz rozkład martwych organizmów, azot i fosfor wracają do wody, ale w zdrowych naturalnych ekosystemach jest to zazwyczaj szybki proces. Ten element szerzej opisałem we wcześniejszym tekście – Obieg azotu i fosforu w wodzie – spirala nutrientów.
Pozostając w temacie organizmów wodnych, drugim elementem obiegu azotu i fosforu jest ich usuwanie z wody w drodze procesów naturalnych i ludzkich. Naturalne to zjadanie organizmów wodnych przez organizmy lądowe lub opuszczenie wody przez organizmy dwuśrodowiskowe, które jeden ze swoich cykli rozwojowych mają w wodzie, np. w małej skali będą to komary. Ludzkie zabiegi to usuwanie roślinności wodnej np. w oczyszczalniach roślinnych lub odłów wodnych zwierząt w celach konsumpcji.
Trzeci element obiegu to usuwanie rozpuszczonej formy azotu z wody poprzez procesy mikrobiologiczne (denitryfikacja), w których azotany zamieniane są w azot gazowy, które trafia do atmosfery. Jest to najwydajniejszy proces usuwania azotu z wody. Szacuje się, że w tym procesie z wody powierzchniowej usuwane jest od 54% do 94% azoty (Chen i in., 2014), a w wodzie podziemnej około 40% (Nikolenko i in., 2019). Poprzez zapewnienie odpowiednich warunków tego procesu możemy przyczynić się do usuwania azotu z zasobów wody. Na tym procesie bazuje jedno z rozwiązań, które już opisywałem (Bariery azotowe – ochrona wód w obszarach rolniczych.), a w tym roku napiszę jeszcze więcej o tym rozwiązaniu, bo to jeden tematów o który m chcieliście przeczytać po moim udziale w konferencji PotamON. Denitryfikacja jest też jednym z podstawowych procesów stosowanych w oczyszczaniu ścieków komunalnych.
Czwarty element to usuwanie fosforu poprzez jego związanie w osadach. Rozpuszczoną formą fosforu są jony fosforanowe, które mają dużą zdolność wiązania się z jonami wapnia (Ca), żelaza (Fe) i glinu (Al). Oczywiście te procesy mają też swoje wymagania co do temperatury czy innych parametrów, które warunkują trwałość związania się fosforanów z danym jonem, ale to opiszę szerzej przy innej okazji. Problemem tej metody oprócz ryzyka uwalniania się fosforu z osadów do wody, jest potrzeba okresowego dozowania środków, które będą strącać nadmiar fosforanów do osadów.
Jak widzicie przyroda wypracowała sobie różne ścieżki usuwania azotu i fosforu z wody. Niestety ilość zanieczyszczeń wprowadzana przez człowieka powoduje, że natura sam sobie z nimi nie poradzi. Możemy natomiast dzięki tej wiedzy stosować szereg rozwiązań, które wspomogą naturę, ale nic nie zastąpi metod ograniczających ilość azotu i fosforu u źródła powstania zanieczyszczenia, czyli w naszych domach (środki chemiczne zawierające fosfor), w zakładach przemysłowych czy w rolnictwie (nawozy, brak stref ekotonowych).
Kluczem do poprawy jakości wody i ograniczenia eutrofizacji, a wraz z nią ryzyka występowania sinic, jest zwrócenie uwagi na nasze codzienne wybory i działania, aby już u źródła ograniczyć ilość zanieczyszczeń.
Podobał Ci się mój artykuł? Możesz wesprzeć moją działalność darowizną i zostając moim Patronem lub Mecenasem
tutaj więcej informacji
Możesz też zarejestrować się poprzez poniższy formularz, aby otrzymywać powiadomienia o nowych artykułach. Nie ujawnię nikomu Twojego adresu!
Literatura:
- Nikolenko, O., Jurado, A., Borges, A.V., Knӧller, K., Brouyère, S. 2018. Isotopic composition of nitrogen species in groundwater under agricultural areas: A review. Science of the Total Environemnt, 621: 1415-132. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.10.086
- Chen, Y., Wen, Y., Zhou, Q., Vymazal, J. 2014. Effects of plant biomass on nitrogen transformation in subsurface-batch constructed wetlands: A stable isotope i mass balance assessment. Water Research, 63: 158-167. https://doi.org/10.1016/j.watres.2014.06.015
