التخثث: العملية ، الأسباب ، النتائج ، الحلول - بيئة - 2025

و الإتخامية هو وجود فائض من المواد الغذائية ساهم في الجسم من الماء، وخلق الانفجار السكاني من الطحالب، والبكتيريا الزرقاء والنباتات المائية. تؤدي هذه الظاهرة بدورها إلى انخفاض الأكسجين المذاب في الماء وبالتالي تؤثر على الحياة تحت الماء.

ينخفض ​​الأكسجين المذاب بسبب انخفاض التمثيل الضوئي بواسطة الطحالب والنباتات المغمورة. يحدث هذا بسبب حجب ضوء الشمس بسبب تكاثر النباتات السطحية ، وبسبب ارتفاع معدل استهلاك الأكسجين من قبل هؤلاء السكان.

تراكم الطحالب عن طريق التخثث.

يمكن أن يحدث التخثث لأسباب طبيعية عندما يتم تقليل حجم أو تدفق المياه أو هطول أمطار استثنائية تحمل حمولات غذائية إلى المسطحات المائية. ومع ذلك ، يحدث التخثث في معظم الحالات من أسباب من صنع الإنسان (بشرية).

تتزايد مشكلة التخثث في جميع أنحاء العالم ويعاني أكثر من نصف بحيرات العالم منها على مستوى ما. وبالمثل تتكاثر المناطق الميتة في البحار نتيجة حدوث هذه الظاهرة ، وتحديد أكثر من 700 منها.

عملية ال

يبدأ التخثث بالمساهمة في الماء بكميات غير عادية من العناصر الغذائية ، وخاصة النيتروجين (N) والفوسفور (P). يمكن أن تأتي هذه المساهمات من مصادر طبيعية وبشرية (بشرية) ، ولكنها على أي حال هي نتاج وسبب لاختلال التوازن البيئي.

الكائنات المفضلة

يعزز المدخول الاستثنائي من العناصر الغذائية الأساسية لنمو النبات نمو النباتات المائية الغازية والطحالب. يمكن أن يكون كلا من العوالق النباتية والطحالب الكبيرة ويحدث أيضًا تكاثر البكتيريا الزرقاء.

تكاثر الطحالب عن طريق التخثث. المصدر: فيليكس أندروز (Floybix)

تتمتع هذه الكائنات بمعدلات إنجابية عالية وتنمو سريعًا ، لذلك مع وجود ما يكفي من العناصر الغذائية ، فإنها تتمتع بمزايا تنافسية. تنمو على سطح الماء وتغطي السطح بالكامل.

الضوء

تمنع الطحالب العائمة والنباتات المائية التي تغطي السطح ضوء الشمس من اختراق طبقات المياه السفلية. وبسبب هذا ، لا تستطيع الطحالب والنباتات المغمورة التمثيل الضوئي وتبدأ في الموت.

الأكسجين المذاب

كما أن انسداد عملية التمثيل الضوئي تحت الماء من خلال هذا الانتشار السطحي لكتلة النبات يعني أيضًا انخفاض الأكسجين المذاب في الماء. بالإضافة إلى ذلك ، فإن المصادر الأخرى للأكسجين المذاب ، مثل التبادل مع الغلاف الجوي ، محدودة بسبب الانسداد الذي تمارسه الكتلة النباتية السطحية.

طلب الأكسجين

تحت السطح ، يزداد نشاط الكائنات المتحللة ، وخاصة البكتيريا والعتائق. وهذا يعني زيادة الطلب على الأكسجين المذاب ، والذي يتم تقليله.

الزيادة في نشاط التحلل هي نتيجة لزيادة إمداد المواد العضوية نتيجة للانفجار السكاني السطحي. كما أن الزيادة في موت الكائنات الحية تحت الماء تؤثر أيضًا.

تتطلب المساهمة الداخلية للمواد العضوية والخارجية من خلال النفايات السائلة الملوثة المزيد من الأكسجين لتثبيتها البيوكيميائية (الطلب على الأكسجين الكيميائي الحيوي). عندما يكون الأكسجين نادرًا ، تتراكم المواد العضوية شبه المتحللة ، يدخل النظام البيئي بأكمله في أزمة وتختفي الحياة.

الأسباب

يحدث التخثث بسبب إمداد المغذيات أعلى من التوازن المعتاد للنظام البيئي. يمكن أن يحدث ذلك لأسباب طبيعية وصناعية ، على الرغم من ندرة الأسباب الأولى.

- أسباب طبيعية

عندالبحر

يمكن أن تتسبب تيارات المياه الباردة العميقة في حدوث انفجارات في أعداد العوالق النباتية عن طريق سحب المغذيات من قاع المحيط إلى السطح (صعود المياه). وبنفس الطريقة ، فإن تكاثر الطحالب أو تكاثرها ظاهرة طبيعية ناتجة عن عوامل مختلفة تساعد على نمو العوالق النباتية.

في ظل هذه الظروف المواتية ، تحدث زيادة غير عادية في عدد السكان من دينوفلاجيلات و دياتومات. بعض أنواع الطحالب الدقيقة غير ضارة ومفيدة ، لكن البعض الآخر من الطحالب السامة ، مثل دينوفلاجيلات من جنس الكسندريوم.

هذه السمية ناتجة عن انبعاث سموم من الطحالب الدقيقة مثل الساكسيتوكسين والسيغاتوكسين والجوناتوكسين.

في المياه العذبة

تولد الأنهار في اشتقاقها على طول القناة تعرجات أو منحنيات ملحوظة ، والتي تظل في بعض الأحيان معزولة. وبهذه الطريقة يتم إنتاج بحيرات حدوة الحصان ، والتي تغذيها مياه الأمطار أو الجريان السطحي أو الفيضانات الدورية للنهر.

يوجد في خزانات المياه هذه تركيز أعلى من العناصر الغذائية مقارنة بالنهر ، لأنه لا يوجد تدفق خارجي. لذلك ، تحدث ظاهرة التخثث الطبيعية مع تكاثر الطحالب والنباتات المائية.

- أسباب بشرية

إن أهم سبب للإغناء بالمغذيات اليوم هو تلوث المسطحات المائية بالأنشطة البشرية. خاصة مياه الصرف الصحي دون معالجة كافية والتلوث المنتشر من الزراعة ، وهو الأهم في جميع أنحاء العالم.

الأسمدة والمبيدات

تتكون الأسمدة الكيماوية من مركبات مصممة خصيصًا لتوفير العناصر الغذائية الأساسية لنمو النبات. تشتمل تركيبة الأسمدة الرئيسية على النيتروجين (N) والفوسفور (P) والبوتاسيوم (K).

التخثث. المصدر: F. lamiot (عمل خاص)

في النظم الزراعية ، يكون تطبيق هذه المنتجات غير فعال ، بحيث يتم غسل ما يقرب من 60 ٪ بمياه الجريان السطحي. تنتهي هذه العناصر الغذائية في المسطحات المائية مثل الأنهار أو البحيرات والمحيطات ، ويتم نقلها عن طريق المياه الجارية.

النفايات السائلة الحضرية

توفر مياه الصرف الصحي من المنازل والمكاتب والمصانع كمية كبيرة من المواد العضوية والمواد غير العضوية التي تعزز التخثث. تحمل مياه الصرف المنزلية كمية كبيرة من المواد العضوية التي ، إذا لم تتم معالجتها ، تصل إلى المسطحات المائية.

الصابون والمنظفات المستخدمة في النظافة الشخصية والمنزلية والمرافق الأخرى ، تشمل أيضًا الفوسفات والنترات.

أمطار حمضية

تنبعث المصانع غازات تحتوي على أكاسيد النيتروجين من بين المركبات الأخرى في الغلاف الجوي. تنتج هذه الغازات عند التفاعل مع بخار الماء أحماض تترسب وتصل إلى المسطحات المائية.

هذه المركبات هي مصادر إضافية للنترات التي تعد واحدة من العناصر الغذائية الرئيسية التي تعزز نمو النبات.

الاحتباس الحراري

يؤيد ارتفاع درجات الحرارة العالمية التخثث ، حيث أن المياه الدافئة تعزز تكاثر الطحالب والنباتات المائية. من ناحية أخرى ، تقل كمية الأكسجين المذاب بما يتناسب مع زيادة درجة حرارة الماء.

- العوامل المساهمة

تساهم عوامل أخرى في تطوير التخثث ، بما في ذلك نقص حركة المياه ، والعمق الضحل ، وانخفاض التدفق ، وارتفاع درجات حرارة الماء. فكلما قل عدد المياه في النظام البيئي المائي أو كان معدل تجديده أبطأ ، زادت سرعة وصوله إلى تشبع المغذيات.

الآثار

يعتبر التخثث مشكلة خطيرة تؤثر بشكل رئيسي على النظم البيئية للمياه العذبة ، ولكنها تحدث أيضًا في النظم البيئية البحرية. في جميع أنحاء العالم ، ما يقرب من نصف البحيرات لديها مستوى معين من التخثث والعديد من الأنهار وكذلك المناطق الساحلية بها مناطق ميتة بسبب هذا السبب.

- اختفاء الحياة في النظام البيئي

والنتيجة الرئيسية للتغذيات هي انخفاض التنوع البيولوجي في النظام البيئي واختفاء الحياة المائية في النهاية. في المراحل المبكرة ، يساعد فائض العناصر الغذائية على تكاثر الكائنات الغازية التي تظهر نموًا وتكاثرًا سريعًا في ظل هذه الظروف.

التخثث في نهر بوتوماك (الولايات المتحدة). المصدر: الكسندر تروبيتسكوي

إلى الحد الذي تسود فيه هذه الأنواع ، فإنها تحل محل بقية الأنواع في النظام البيئي ، مما يقلل من تنوعها البيولوجي. مع استمرار التخثث ، تصبح الظروف على مستوى تحت الماء غير مواتية للحياة وتموت الكائنات الحية.

وبهذه الطريقة تختفي الأسماك والطحالب والنباتات المغمورة وكذلك الكائنات المائية الأخرى بسبب نقص الأكسجين والضوء. الوجهة النهائية ، إذا استمر التخثث ، هي الاختفاء شبه الكامل للحياة المائية.

الغازات السامة

ينتج عن نشاط البكتيريا اللاهوائية غازات سامة مثل كبريتيد الهيدروجين ، مما يتسبب في نفوق كبير للكائنات المائية.

التأثير في جميع أنحاء المنطقة

يمتد التأثير إلى النظم البيئية الأرضية ، حيث إن الكائنات الحية التي تعتمد على جسم الماء أيضًا تموت أو تهاجر. ويرجع ذلك إلى كل من فقدان مصدر الغذاء وتدهور جودة المياه الصالحة للشرب.

- انخفاض إنتاج الغذاء

في المناطق الغنية بالمغذيات ، يتناقص إنتاج الغذاء مع انخفاض الصيد لأن الكائنات الحية الأولى التي تتأثر هي الأسماك. هؤلاء ، في حالة الأنهار والبحار ، يضطرون إلى مغادرة المنطقة ، بينما ينتهي بهم الأمر في البحيرات بالاختفاء.

- فقدان مصادر مياه الشرب

يجب أن تستوفي مياه الشرب شروط الجودة ، بما في ذلك مستوى الأكسجين المذاب ، ودرجة الحموضة وغياب الشوائب العضوية وغير العضوية. عندما يحدث التخثث ، يقلل الماء في النظام البيئي من محتواه من الأكسجين المذاب ويتراكم كميات كبيرة من المواد العضوية المتحللة.

وهذا بدوره ضار بالصحة ويسبب روائح كريهة وتغيرات في اللون لا تتناسب مع استخدامها كمياه للشرب. يتغير الرقم الهيدروجيني للماء ، ويصبح أكثر حمضية بسبب وجود الأحماض العضوية.

الظروف الصحية

يمكن أن تتأثر الصحة العامة باستهلاك المياه غير الصالحة للشرب من المسطحات المائية المغذية. بالإضافة إلى ذلك ، فإن تكاثر بعض الطحالب الدقيقة يساهم في زيادة السموم في الماء والكائنات الحية التي تستهلكه.

وبالمثل ، فإن الزيادة في البكتيريا اللاهوائية تولد انبعاث الغازات السامة مثل كبريتيد الهيدروجين والميثان.

- انخفاض النشاط السياحي

النظم البيئية المائية هي أقطاب مهمة لجذب السياح ، وتولد مصادر للعمل والتنمية المحلية. هذه الفوائد مهددة بسبب التخثث ، لأنها تؤثر على كل من قيم التنوع البيولوجي والمناظر الطبيعية في المنطقة.

- خسائر اقتصادية

نتيجة لكل ما سبق ، يؤدي التخثث إلى خسائر اقتصادية كبيرة من حيث انخفاض صيد الأسماك ، ودخل السياحة ، واستخدام المياه.

حلول

يجب التعامل مع حلول مشكلة التخثث من منظور منع الظاهرة ومن معالجتها.

- الوقاية

إن نقطة البداية للوقاية من التخثث هي وعي المواطن بوجوده وأسبابه وعواقبه. وبهذه الطريقة ، يمكن للمواطنين الضغط من أجل اعتماد التدابير اللازمة.

تجنب تلوث المياه

الحل الأساسي لمشكلة التخثث لأسباب بشرية هو الحد من تلوث المياه. لهذا ، من الضروري تنفيذ المعالجة المناسبة لمياه الصرف الصحي المنزلية والصناعية قبل تصريفها في المسطحات المائية.

من الضروري أيضًا التحكم في المصادر غير المباشرة الأخرى لتلوث المياه ، مثل انبعاثات الغازات التي تولد الأمطار الحمضية.

نموذج زراعي وحيواني جديد

تلوث المياه الناجم عن الأنشطة الزراعية والحيوانية منتشر ، أي لا يمكن تحديد المصادر الملوثة بدقة. بطريقة تجعل حل مشكلة مساهمة الملوثات بهذه الأنشطة هو تغيير مخططات الإنتاج التكنولوجي.

مطلوب الزراعة التي تستخدم مدخلات أقل ، وخاصة الأسمدة ومبيدات الأعشاب والمركبات التي تساهم في النتريت والفوسفات في المياه. وبالتالي ، فإن النظم الزراعية ذات الدورة الدموية المغلقة للمغذيات مثل الزراعة المائية أقل تلويثًا من حيث مساهمتها في النظم البيئية.

يجب الاهتمام أيضًا بإدارة النفايات العضوية ، وجمع مياه الصرف الصحي ومعالجتها في أنظمة الإنتاج الحيواني.

- علاج

بمجرد أن تبدأ عملية التخثث لجسم مائي ، هناك عدة بدائل لعلاج المشكلة.

استخلاص الكتلة النباتية

نظرًا لتكاثر النباتات المائية العائمة مثل لينا (Lennaceae) أو بورا (Eichhornia crassipes) أو غيرها ، فمن الممكن تنفيذ برامج الجمع. يتكون هذا من إزالة النباتات على نطاق واسع من سطح الماء باستخدام جر المايا.

تنقية المياه

في حالات التلوث الشديدة ، يمكن أن تخضع المياه لمعالجات تنقية عن طريق إعادة تدويرها من الجسم المائي إلى محطات المعالجة.

التحكم البيولوجي

هناك بعض الكائنات الحية التي تأكل الطحالب والنباتات المائية التي تتكاثر في التخثث. تم استخدام الطلائعيات الرعي غير المتجانسة ، أي أنها تستهلك الطحالب الدقيقة لتقليل السكان التي تتكاثر في التخثث.

وبالمثل ، تم استخدام فطر Cercospora piaropi للسيطرة على Eichhornia crassipes ، وهو نبات كاسيات البذور العائم الذي يتكاثر في ظل ظروف التخثر.

التحكم الكيميائي

يعتبر التسبب في تلبد وترسيب الطحالب الدقيقة بديلاً ، خاصة في حالات تكاثر الطحالب السامة. يتم تحقيق ذلك عن طريق إضافة منتجات مثل هيبوكلوريت الصوديوم (NaOCl) ، أو الطين (الكاولينيت) أو مجموعات مثل كلوريد متعدد الألومنيوم مع البنتونيت. تجذب هذه المنتجات الطحالب الدقيقة وتلتصق بها ، وتشكل كتلًا أو كتلًا تترسب بعد ذلك إلى القاع.

أمثلة على مناطق التخثث

التخثث في بحر قزوين. المصدر: جيف شمالتز ، فريق الاستجابة السريعة MODIS ، NASA / GSFC

- المناطق البحرية الميتة أو المناطق

يشير برنامج الأمم المتحدة للبيئة إلى وجود أكثر من 700 منطقة ميتة في محيطات العالم. تعود هذه المناطق الميتة إلى التركيز المنخفض للأكسجين المذاب بسبب التخثث ومساحتها المقدرة أكبر من 240،000 كيلومتر مربع.

المنطقة الميتة في خليج المكسيك

واحدة من أكثر المناطق البحرية الميتة انتشارًا في العالم هي المنطقة الميتة في خليج المكسيك. يعاني أكثر من 20.700 كيلومتر مربع من البحر من مشاكل خطيرة من التخثث ، مع انتشار الطحالب العائمة والطحالب الدقيقة.

السبب الرئيسي لإغناء هذه المنطقة بالمغذيات هو المياه الملوثة لنهر المسيسيبي الذي له مصب في الخليج. يمر نهر المسيسيبي عبر معظم المنطقة الزراعية في أمريكا الشمالية ، كونه حوض تجميع مع حمولة عالية من الملوثات الزراعية.

- البحر الأسود

في هذا البحر الداخلي الواقع بين أوروبا وآسيا ، تم الإبلاغ عن زيادة في تكاثر الطحالب منذ السبعينيات. وقد أدى ذلك إلى انخفاض أعداد أنواع المياه الضحلة.

وفقًا للمعلومات الواردة من وكالة البيئة الأوروبية ، تحدث ظواهر نقص الأكسجين ونقص الأكسجين كل صيف نتيجة لنشاط الطحالب. كل هذا بسبب التخثث بالمغذيات التي توفرها الأنشطة الزراعية والصناعية في حوض هذا البحر.

حساسية تجاه التخثث

نظرًا لكونه بحرًا داخليًا لا ترتبط قناة البوسفور إلا بشكل غير مباشر بالمحيط ، فإن تجديد المياه يكون بطيئًا للغاية. هذا ، جنبًا إلى جنب مع المستويات العالية من التلوث في الأحواض التي تغذيها ، يجعلها عرضة بشكل خاص للتخثث.

في الواقع ، ازداد متوسط ​​تركيزات النترات والفوسفات 18 مرة من عام 1960 إلى عام 1992. وتأتي أكبر مساهمات الملوثات من أحواض نهر الدانوب ودنيبر ودنيستر.

- بحيرة فالنسيا

تقع هذه البحيرة ، التي تسمى أيضًا بحيرة Los Tacariguas ، في شمال وسط فنزويلا وتبلغ مساحتها 344 كيلومترًا مربعًا. إنه يشكل حوضًا داخليًا ، أي مغلقًا ، بمساحة 3140 كيلومتر مربع. يمر العديد من روافده عبر مدن في وسط البلاد مثل فالنسيا وماراكاي ، ذات الكثافة السكانية العالية والمناطق الصناعية.

حوض بحيرة فالنسيا (فنزويلا). المصدر: Fev

يتم تصريف غالبية مياه الصرف الصحي في المناطق الحضرية والصناعية في أنهار يتم تحويلها إلى قنوات تصريف دون معالجة كافية. وقد أدى ذلك إلى تراكم كميات هائلة من الملوثات على مدى عقود ، بما في ذلك العناصر الغذائية العضوية وغير العضوية.

منذ عام 1974 تضاعفت تركيزات النيتروجين وتضاعف الفوسفور ثلاث مرات في البحيرة. أن تكون فوق ما هو مسموح به في 146٪ ​​للنيتروجين و 250٪ للفوسفور. كل هذا تسبب في ظاهرة واسعة النطاق من التخثث التي أصبحت الآن متقدمة بشكل جيد.

المراجع

1. Band-Schmidt ، CJ ، Bustillos-Guzmán ، JJ ، López-Cortés ، DJ ، Núñez-Vázquez ، E. and Hernández-Sandoval، FE (2011). الوضع الحالي لدراسة تكاثر الطحالب الضارة في المكسيك. هيدروبيولوجي.
2. كالو ، ب. (محرر) (1998). موسوعة علم البيئة والإدارة البيئية.
3. مارغاليف ، ر. (1974). علم البيئة. إصدارات أوميغا.
4. Odum ، EP and Warrett ، GW (2006). أساسيات علم البيئة. الطبعه الخامسة. طومسون.
5. روميرو ، ج. (2017). دراسة السلوك التاريخي للمواد العضوية والمغذيات التي ساهمت بها أنهار رافد بحيرة Los Tacariguas. جامعة كارابوبو ، كلية الهندسة ، مديرية الدراسات للخريجين ، ماجستير في الهندسة البيئية.
6. Ruiz-Vanoye، JA and Díaz-Parra، O. (2015). مجموعات المناطق الميتة في البحر. مجلة العلوم.
7. Sar، EA، Ferrario، ME and Reguera، B. (محرران ، 2002). تكاثر الطحالب الضارة في المخروط الجنوبي الأمريكي. المعهد الاسباني لعلوم المحيطات.
8. معهد الموارد العالمية ، التخثث وخريطة نقص الأكسجة التفاعلية. (كما رأينا في 7 فبراير 2020). مأخوذة من: https: //www.wri.org/our-work/project/eutrophication-and-hypoxia/interactive-map-eutrophication-hypoxia