부영양화 : 과정, 원인, 결과, 해결책 - 환경 - 2025

부영양화는 조류, 시아 노 박테리아와 수생 식물의 인구 폭발을 만들어 물을 몸에 기여 영양소의 과잉이다. 이 현상은 물 속의 용존 산소를 감소시켜 수중 생활에 영향을 미칩니다.

물에 잠긴 조류와 식물에 의한 광합성 감소로 인해 용존 산소가 감소합니다. 이것은 표면 식물 증식으로 인한 햇빛 차단과 이러한 개체군의 산소 소비율 증가로 인해 발생합니다.

부영양화에 의한 조류 축적.

부영양화는 수역의 크기 또는 흐름이 감소하거나 수역에 영양 부하를 전달하는 예외적 인 비가 내리면 자연적인 원인으로 인해 발생할 수 있습니다. 그러나 대부분의 경우 부영양화는 인간이 생성 한 (인위적) 원인으로 인해 발생합니다.

부영양화의 문제는 전 세계적으로 증가하고 있으며 세계 호수의 절반 이상이 어느 정도 수준에서 고통을 받고 있습니다. 마찬가지로,이 현상의 발생으로 인해 바다에서 사각 지대가 확산되어 700 개가 넘는 지역을 식별합니다.

과정

부영양화는 비정상적인 양의 영양소, 특히 질소 (N)와 인 (P)의 물에 대한 기여로 시작됩니다. 이러한 기여는 자연적 및 인간적 (인류적) 출처 모두에서 올 수 있지만 어쨌든 생태적 불균형의 산물이자 원인입니다.

선호하는 유기체

식물 성장을위한 필수 영양소의 탁월한 섭취는 침입 성 수생 식물과 조류의 발달에 유리합니다. 식물성 플랑크톤과 거대 조류 일 수 있으며 시아 노 박테리아의 증식도 일어납니다.

부영양화에 의한 조류의 증식. 출처 : Felix Andrews (Floybix)

이 유기체는 번식률이 높고 빠르게 성장하므로 충분한 영양소가 있으면 경쟁 우위가 있습니다. 그들은 수면에서 자라며 전체 표면을 덮습니다.

빛

표면을 덮는 떠 다니는 조류와 수생 식물은 햇빛이 물의 아래층으로 침투하는 것을 방지합니다. 이 때문에 물에 잠긴 조류와 식물은 광합성을 할 수 없어 죽기 시작합니다.

용존 산소

식물 덩어리의 표면적 증식에 의한 수중 광합성의 차단은 또한 물 속의 용존 산소의 감소를 의미합니다. 또한 대기와의 교환과 같은 다른 용존 산소 공급원은 표면 식물 덩어리에 의해 가해지는 막힘으로 인해 제한됩니다.

산소 요구량

표면 아래에서는 분해 유기체, 특히 박테리아와 고세균의 활동이 증가합니다. 이것은 용존 산소에 대한 수요의 증가를 의미하며 이는 감소합니다.

분해 활동의 증가는 표면 인구 폭발의 결과로 유기 물질의 더 많은 공급의 결과입니다. 수중 생물의 죽음 증가도 영향을 미칩니다.

오염 된 폐수에 의한 유기 물질과 외부 물질의 내부 기여는 생화학 적 안정화를 위해 더 많은 산소를 필요로합니다 (Biochemical Oxygen Demand). 산소가 부족하면 반 분해 된 유기물이 축적되고 생태계 전체가 위기에 빠지고 생명이 사라집니다.

원인

부영양화는 생태계의 일반적인 균형보다 높은 영양 공급으로 인해 발생합니다. 자연적 원인과 인위적 원인 모두에 의해 발생할 수 있지만 전자는 드뭅니다.

- 자연적인 원인

바다에서

깊은 냉수 흐름은 영양분을 해저에서 표면으로 끌어 올려 식물성 플랑크톤 개체군을 폭발시킬 수 있습니다 (상승). 마찬가지로 조류 꽃이나 꽃은 식물성 플랑크톤의 성장에 유리한 여러 요인에 의해 발생하는 자연 현상입니다.

이러한 유리한 조건 하에서 비정상적인 편편 모양 편모충과 규조류의 인구 증가가 발생합니다. 일부 미세 조류 종은 무해하고 유익하지만 다른 종은 Alexandrium 속의 dinoflagellates와 같은 독성 조류입니다.

이 독성은 삭시 톡신, 시가 톡신 및 곤야 톡신과 같은 독소의 미세 조류에 의한 방출 때문입니다.

담수에서

수로를 따라 파생 된 강은 구불 구불 한 곡선 또는 표시된 곡선을 생성하며 때로는 격리 된 상태로 유지됩니다. 이런 식으로 말굽 석호가 생산되며 빗물, 유수 또는주기적인 강의 범람에 의해 공급됩니다.

이 저수지에는 유출이 없기 때문에 강보다 영양소 농도가 높습니다. 따라서 자연적인 부영양화 현상은 조류 및 수생 식물의 증식과 함께 발생합니다.

-인위적 원인

오늘날 부영양화의 가장 중요한 원인은 인간 활동에 의한 수역 오염입니다. 특히 적절한 처리가없는 폐수와 농업으로 인한 오염 확산은 전 세계적으로 가장 중요합니다.

비료 및 살충제

화학 비료는 식물 성장에 필수적인 영양소를 제공하기 위해 특별히 제조 된 화합물로 구성됩니다. 주요 비료 공식에는 질소 (N), 인 (P) 및 칼륨 (K)이 포함됩니다.

부영양화. 출처 : F. lamiot (자작)

농업 시스템에서 이러한 제품의 적용은 비효율적이므로 거의 60 %가 유출수로 세척됩니다. 이러한 영양소는 강과 같은 수역이나 마지막으로 유수에 의해 운반되는 호수와 바다에서 끝납니다.

도시 폐수

가정, 사무실 및 공장의 하수는 부영양화를 촉진하는 다량의 유기물과 무기물을 제공합니다. 가정의 폐수는 처리하지 않으면 수역에 도달하는 많은 양의 유기물을 운반합니다.

개인 위생, 가정 및 기타 시설에서 사용되는 비누와 세제에는 인산염과 질산염도 포함됩니다.

산성비

산업은 다른 화합물 중에서 질소 산화물을 포함하는 가스를 대기로 방출합니다. 이러한 가스는 수증기와 반응 할 때 침전되어 수역에 도달하는 산을 생성합니다.

이 화합물은 식물 성장을 촉진하는 주요 영양소 중 하나 인 질산염의 추가 공급원입니다.

지구 온난화

따뜻한 물이 조류와 수생 식물의 증식을 촉진하기 때문에 지구 온도의 상승은 부영양화에 유리합니다. 반면 용존 산소량은 수온 상승에 비례하여 감소한다.

-기여 요인

물 이동성 부족, 얕은 깊이, 저 유량 및 높은 수온을 포함한 다른 요인들이 부영양화의 발달에 기여합니다. 수생 생태계에 물이 적거나 재생 속도가 느릴수록 영양 포화도에 더 빨리 도달합니다.

결과

부영양화는 주로 담수 생태계에 영향을 미치는 심각한 문제이지만 해양 생태계에서도 발생합니다. 전 세계적으로 호수의 약 절반이 어느 정도의 부영양화를 겪고 있으며,이 원인으로 인해 해안 지역뿐만 아니라 많은 강에 죽은 지역이 있습니다.

-생태계에서 생명의 소멸

부영양화의 주된 결과는 생태계의 생물 다양성이 감소하고 마지막으로 수중 생물이 사라지는 것입니다. 초기 단계에서 과도한 영양소는 이러한 조건에서 빠른 성장과 번식을 보이는 침입 유기체의 증식에 유리합니다.

포토 맥 강의 부영양화 (미국). 출처 : Alexandr Trubetskoy

이 종들이 우세한 정도까지 생태계의 나머지 종을 대체하여 생물학적 다양성을 감소시킵니다. 부영양화가 진행됨에 따라 수중 수준의 조건은 생명에 불리하고 유기체는 죽습니다.

이런 식으로 물속에 잠긴 물고기, 조류 및 식물은 물론 산소와 빛의 부족으로 인해 다른 수생 생물이 사라집니다. 부영양화가 계속된다면 최종 목적지는 수중 생물이 거의 완전히 사라지는 것입니다.

독성 가스

혐기성 박테리아의 활동은 황화수소와 같은 독성 가스를 생성하여 수생 생물의 큰 죽음을 초래합니다.

지역 전체에 미치는 영향

수역에 의존하는 생명체도 멸망하거나 이주하기 때문에 영향은 육상 생태계로 확장됩니다. 이는 식량 공급원의 손실과 물의 음용 품질 저하로 인한 것입니다.

-식량 생산 감소

부영양화 지역에서는 영향을받는 첫 번째 유기체가 물고기이기 때문에 어업이 감소함에 따라 식량 생산이 감소합니다. 이들은 강과 바다의 경우 강제로 그 지역을 떠나고 호수에서는 사라집니다.

-식수원 손실

음용수는 용존 산소 수준, pH 및 유기 및 무기 불순물의 부재를 포함한 품질 조건을 충족해야합니다. 부영양화가 발생하면 생태계의 물은 용존 산소의 함량을 줄이고 다량의 분해 유기물을 축적합니다.

이것은 건강에 해롭고 나쁜 냄새와 색 변화를 일으켜 식수로 사용하는 것과 양립 할 수 없습니다. 물의 pH가 변경되어 유기산이 존재하기 때문에 더 산성이됩니다.

건강 상태

부 영양 수역에서 비 음용수를 섭취하면 공중 보건에 영향을 미칠 수 있습니다. 또한 특정 미세 조류의 증식은 물과이를 소비하는 유기체에 독소를 제공합니다.

마찬가지로 혐기성 박테리아의 증가는 황화수소 및 메탄과 같은 독성 가스의 방출을 생성합니다.

-관광 활동 감소

수생 생태계는 관광 명소의 중요한 기둥이며 일과 지역 개발의 원천을 생성합니다. 이러한 이점은 지역의 생물 다양성과 경관 가치 모두에 영향을 미치기 때문에 부영양화에 의해 위협을받습니다.

-경제적 손실

위의 모든 결과로 부영양화는 어업, 관광 수입 및 물 사용 감소 측면에서 큰 경제적 손실을 초래합니다.

솔루션

부영양화 문제에 대한 해결책은 현상을 예방하고 개선하는 관점에서 접근해야합니다.

-예방

부영양화 예방의 출발점은 그 존재, 원인 및 결과에 대한 시민의 인식입니다. 이러한 방식으로 시민들은 필요한 조치가 채택되도록 로비 할 수 있습니다.

물 오염 방지

인위적 원인으로 인한 부영양화 문제에 대한 기본적인 해결책은 수질 오염을 줄이는 것입니다. 이를 위해서는 수역으로 배출되기 전에 가정 및 산업 하수의 적절한 처리를 구현할 필요가 있습니다.

산성비를 생성하는 가스 배출과 같은 다른 간접적 인 수질 오염원을 통제하는 것도 필요합니다.

새로운 농업 및 가축 모델

농업 및 축산 활동으로 인한 수질 오염이 확산되어 오염원을 정확히 파악할 수 없습니다. 이러한 활동으로 인한 오염 물질의 기여 문제에 대한 해결책은 기술 생산 계획을 변경하는 것입니다.

더 적은 투입량, 특히 비료와 제초제, 아질산염과 인산염을 물에 기여하는 화합물을 사용하는 농업이 필요합니다. 따라서 수경 재배와 같은 영양소의 순환이 폐쇄 된 농업 시스템은 생태계에 대한 기여 측면에서 오염이 적습니다.

유기성 폐기물 관리, 동물 생산 시스템의 하수 수집 및 처리에도주의가 필요합니다.

-개선

수역의 부영양화 과정이 진행되면 문제를 해결할 수있는 몇 가지 대안이 있습니다.

채소 덩어리 추출

레나 (Lennaceae), 보라 (Eichhornia crassipes) 등과 같은 떠 다니는 수생 식물의 증식을 감안할 때 수집 프로그램을 구현하는 것이 가능합니다. 이것은 드래그하는 마야를 사용하여 수면에서 식물을 대량으로 제거하는 것으로 구성됩니다.

물 정화

오염이 심한 경우 물은 수역에서 처리장으로 재순환하여 정화 처리를 할 수 있습니다.

생물학적 제어

부영양화에서 증식하는 조류와 수생 식물을 소비하는 일부 유기체가 있습니다. Heterotrophic grazing protists가 사용되었습니다. 즉, 부영양화에서 증식하는 개체군을 줄이기 위해 미세 조류를 소비합니다.

마찬가지로, 곰팡이 Cercospora piaropi는 부 영양 조건 하에서 증식하는 부유하는 혈관 정자 인 Eichhornia crassipes를 방제하는 데 사용되었습니다.

화학적 제어

미세 조류의 응집 및 침전을 유발하는 것은 특히 독성 조류가 번식하는 경우 대안입니다. 이는 차아 염소산 나트륨 (NaOCl), 점토 (카올리나이트) 또는 폴리 알루미늄 염화물과 벤토나이트와 같은 조합과 같은 제품을 추가하여 달성됩니다. 이러한 제품은 미세 조류를 끌어 당기고 부착하여 플록 또는 덩어리를 형성하여 바닥에 침전합니다.

부영양화 지역의 예

카스피해의 부영양화. 출처 : Jeff Schmaltz, MODIS Rapid Response Team, NASA / GSFC

-해양 데드 존 또는 지역

유엔 환경 프로그램은 전 세계 바다에 700 개 이상의 죽은 지역이 존재 함을 나타냅니다. 이러한 데드 존은 부영양화로 인한 용존 산소 농도가 낮기 때문이며 추정 면적은 240,000km² 이상입니다.

멕시코만의 데드 존

세계에서 가장 광범위한 해양 데드 존 중 하나는 소위 멕시코만의 데드 존 (Dead Zone)입니다. 부유하는 거대 조류와 미세 조류의 확산으로 심각한 부영양화 문제를 겪고있는 바다는 20,700km² 이상입니다.

이 지역의 부영양화의 주요 원인은 걸프만에 입이있는 미시시피 강의 오염 된 물입니다. 미시시피는 북아메리카의 많은 농업 지역을 통과하며 농업 오염 물질이 많은 집수 분지입니다.

-흑해

유럽과 아시아 사이에 위치한이 내해에서는 1970 년대 이후 조류 꽃이 증가하는 것으로보고되었습니다. 이로 인해 얕은 수역 종의 개체수가 감소했습니다.

유럽 ​​환경청 (European Environmental Agency)의 정보에 따르면, 해조류의 활동으로 인해 매년 여름에 저산소 및 무산소 현상이 발생합니다. 이 모든 것은이 바다의 분지에서 농업 및 산업 활동에 의해 제공되는 영양소에 의한 부영양화 때문입니다.

부영양화에 대한 민감도

간접적 인 바다 연결이 보스포러스 해협 뿐인 내해이기 때문에 물의 재생이 매우 느립니다. 이것은 그것을 공급하는 분지의 높은 수준의 오염과 함께 특히 부영양화에 취약하게 만듭니다.

실제로 질산염과 인산염의 평균 농도는 1960 년부터 1992 년까지 18 배 증가했습니다. 오염 물질의 가장 큰 원인은 Danube, Dnieper 및 Dniester 강 유역에서 발생합니다.

-발렌시아 호수

Los Tacariguas 호수라고도 불리는이 호수는 베네수엘라의 북쪽 중심에 위치해 있으며 면적은 344km²입니다. 그것은 3,140km²의 폐쇄 형 분지를 형성합니다. 그 지류의 대부분은 인구가 많고 산업 지역이 많은 발렌시아와 마라 카이와 같은 국가 중심부의 도시를 통과합니다.

발렌시아 호수 분지 (베네수엘라). 출처 : Fev

대부분의 도시 및 산업 폐수는 적절한 처리없이 하천으로 배출되어 배수로로 전환됩니다. 이로 인해 수십 년 동안 유기 및 무기 영양소를 포함하여 엄청난 양의 오염 물질이 축적되었습니다.

1974 년 이후 질소 농도는 두 배가되었고 인은 호수에서 세 배가되었습니다. 질소의 경우 146 %, 인의 경우 250 %에서 허용되는 것보다 높은 위치에 있습니다. 이 모든 것이 현재 잘 진행되고있는 광범위한 부영양화 현상을 일으켰습니다.

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