Eutrofikacija vodenih ekosistema: uzroci, posledice i uloga prečišćavanja otpadnih voda

Mehanizmi eutrofikacije

Primarni okidaci eutrofikacije su povecane koncentracije biogenih elemenata – fosfora i azota – koji su limitirajuci faktori rasta fitoplanktonih organizama u vecini vodenih sistema. U slatkovodnim jezerima, fosfor je obicno primarno limitirajuci element, dok su u priobalnim morskim ekosisteima azotna jedinjenja često kriticna (Gray, 2004). Otpadne vode iz komunalnih PPOV bez tercijarnog uklanjanja azota i fosfora, oborinske vode bogade hranljivim materijama s obradivog poljopirivrednog tla i difuzno zagadjivanje od kolicnih deponija – svi ovi izvori doprinose eutrofikacionim procesima.

Povecana dostupnost hranljivih materija pospesuje masovni rast algi i cijanobakterija (cvetan vodom ili algalni bloom). Cijanobaktterije – tzv. modrozelene alge – posebno su problematiene jer mnoge vrste produkuju hepato- i neurotoksicne cijanotoksine koji predstavljaju direktnu pretnju za zdravlje zivotinja i ljudi koji koriste tu vodu. Razgradnja biomase algi po zavrsetku cveta troši rastvoreni kiseonik, što dovodi do hipoksicnih ili anoksicnih uslova i masovnog ugibanja ribljih i bescekrljusnih populacija – tzv. ribljeg pomora. Sediment eutrofnih voda postaje interno reservoir fosfora koji se oslobadja pri anoksicnim uslovima, produzavajuci eutrofikacioni status vodnog tela i decenijama nakon eliminacije eksternog zagađenja.

Posledice eutrofikacije

Ekološki efekti eutrofikacije su dalekosezni. Gubitak biodiverziteta – zamena raznovrsnih zajednica fitoplanktonom i cijanobakterijama koje dominiraju – dramaticno redukuje funkcionalni kapacitet ekosistema. Gubitak submerzne vodene vegetacije, do koga dolazi zbog zasenjivanja od gustog fitoplanktona, unistava stanista i hranu za ribe i ptice. Dugotrajni eutroficki uslovi mogu dovesti do fundamentalne promene u strukturi biocenoza vodnog tela, od koje se ekosistem tesko oporavlja cak i kada se eliminisu izvori zagadjivanja (Schindler, 2006).

Ekonomske posledice eutrofikacije obuhvataju: troškove naprednog tretmana vode za pice (uklanjanje cijanotoksina, degustacija i miris), gubitke u ribarskoj industriji, pad turizma i rekreacione vrednosti vodnih tela, oštećenja sistema za navodnjavanje algalnim masama i smanjenje kapaciteta akumulacija za hidroenergetske svrhe. Procena ukupnih ekonomskih steta od eutrofikacije u Evropi iznosi milijarde evra godisnje, premda precizni podaci variraju između studija (Pretty i sar., 2003). Za lokalne zajednice koje zive od ribarstva ili ekoturizma uz eutroficirana vodna tela, ovo predstavlja realnu egzistencijalnu ekonomsku pretnju.

Uloga PPOV u prevenciji eutrofikacije

Efikasno uklanjanje azota i fosfora u komunalnim i industrijskim PPOV jedan je od najefikasnijih i isplativih pristupa prevenciji i kontroli eutrofikacije urbanih i prigradskih vodnih tela. Direktiva 91/271/EEC propisuje obavezno biolosko ili hemijsko uklanjanje fosfora i azota za postrojenja koja ispustaju efluent u tzv. osetljive oblasti (EU, 1991). Studije pracenja efluenata pre i posle rekonstrukcije PPOV u Evropi dokumentuju značajno poboljsanje ekoloskog statusa recipijentnih vodnih tela u rokovima od 3 do 10 godina (Schindler, 2006).

Bilosko uklanjanje azota kombinacijom nitrifikacije i denitrifikacije, i bilosko i hemijsko uklanjanje fosfora, opisani su detaljno u prethodnim clancima ove serije. Ključna poruka za planere i regulatore je da se eutrofikacioni problemi ne mogu resiti samo ogranicenjem upotrebe vestackih djubriva u poljopivredi – point source zagadjivanje iz komunalnih i industrijskih PPOV mora biti pod kontrolom kao preduslov. Samo integrisanim upravljanjem svim izvorima unosa hranljivih materija može se ocekivati ekološki oporavak eutrofikovanih vodnih tela.

Restoracija eutrofikovanih vodnih tela

Kada eutrofikacija već uzme maha, sama redukcija eksternih nutrijenata često nije dovoljna za brz oporavak vodnog tela zbog fenomena interne eutrofikacije – oslobadjanja fosfora iz sedimenta. Različite restorativne tehnike primenjuju se u cilju ubrzanja oporavka: uklanjanje fosfora iz vodnog stubca precipitacijom s glinenim mineralima ili aluminijum-sulfatom, aeracija i oksigenacija hipolimiona (donjeg hladnog sloja) radi sprecavanja oslobadjanja sedimentnog fosfora, i bioloska manipulacija – uklanjanje ciprinidnih riba koje uzrokuju resuspenziju sedimenta i unos fosfora (biomanipulacija).

Restoracija eutrofikovanih jezera slozen je i dugotrajan proces koji zahteva strpljenje i kontinuirani monitoring. Primeri uspesne restoracije u Evropi – Bodenica jezero u Austriji i Nemačkoj, Oxford rezervoar u Engleskoj – pokazuju da je oporavak mogucan uz doslednu primenu kombinovanih mera kroz period od 10-20 godina. U Srbiji, restoracija Vlasinskog jezera i Srebrnog jezera zahteva hitnu paznju i integrisan pristup koji uključuje i rekonstrukciju PPOV u slivu.

Zaključak

EUtrofikacija je jedna od najvidljivijih i ekonomski najznacajnijih posledica neadekvatnog tretmana otpadnih voda. Prevencija zahteva sistematsko bilosko i hemijsko uklanjanje hranljivih materija u PPOV, posebno za postrojenja koja ispustaju efluent u jezerske i sporicne vodne sisteme. Inženjeri i ekolozi koji projektuju i vode PPOV moraju biti svesni da efluent nije samo pitanje emisione uskladenosti – on je deo integralnog bilansa hranljivih materija u sirem slivu i ima neposredan uticaj na zdravlje ekosisteima koji nas okruzuju.