اوتریفیکاسیون چیست

اوتریفیکاسیون

اوتریفیکاسیون چیست

بیش از 60 درصد جمعیت جهان در 100 کیلومتری سواحل زندگی می کنند و پیش بینی می شود رشد آینده جمعیت در مناطق ساحلی بیش از هر جای دیگر در زمین باشد . ما تنها از سواحل به عنوان محل زندگی استفاده نمی کنیم ، بلکه برای فعالیتهای تجاری نظیر استخراج مواد معدنی ، دفع زباله های تولیدی مثل فاضلاب و زباله های صنعتی ، ماهیگیری و توریسم نیز استفاده می کنیم . جمعیت زیاد وسطوح بالای فعالیتهای صنعتی در برخی مناطق ساحلی فعالیتهای بشر به اکوسیستم های طبیعی صدمه می زند.

یکی از مشکلات مهم و تاثیر گذار بر آبهای ساحلی سطح بالای نیتروژن و فسفر است که همراه مواد آلوده کننده وارد آب می شود . این مواد آلوده کننده به طور عمده حاصل از فعالیتهای بشر است که شامل ورودی هایی از کشاورزی ، صنعت و وسائل نقلیه می باشد. یکی از اثراتی که افزایش سطح بالای نیتروژن و فسفر دارد اوتریفیکاسیون در اکوسیستم آبی است که یکی از جدی ترین تهدید های زیست محیطی است.

خلاصه گزارش

یکی از جدی ترین تهدیدهای زیست محیطی اکوسیستم های آبی پدیده اوتریفیکاسیون است که فقط در دریاچه ها ، خلیج ها، حوضچه های تثبیت و بعضی اوقات در رودخانه هایی که با سرعت کم در حرکت می باشند رخ می دهد .

اتروفیکاسیون دلالت بر غنی شدن پیکره آبی به وسیله مواد آلی ورودی و یا روانآب سطحی حاوی نیترات و فسفات دارد که به طور مستقیم رشد جلبکها و دیگر گیاهان آبزی را کنترل می کند. پروسه اوتریفیکاسیون به طور طبیعی اما آهسته و با دورۀ بالاتر از صد سال اتفاق می افتد اما فعالیتهای انسان فرایند اوتریفیکاسیون را تسریع می کند .

چهار فاکتور اصلی در این پدیده نقش دارندکه شامل نیتروژن ، فسفر، نور خورشید و گاز کربنیک است . عدم وجود هر یک باعث محدود شدن پدیده ا وتریفیکاسیون می شود و رشد الگها را محدود می کند. اوتریفیکاسیون اثرات مخرب زیادی بر روی اکوسیستم های آبی و در نهایت بر روی انسان وحیوانات می گذارد که این اثرات را می توان به صورت اثرات بیولوژیکی و فیزیولوژیکی تقسیم بندی نمود . یکی از اثرات بیولوژیکی اوتریفیکاسیون این است که کیفیت آب را برای مصارف خانگی، تفریحی و دیگر مصارف خراب می کنند . جلبک ها در روی سطح آب ایجاد کف می کنند که این کف مانع نفوذ اکسیژن به آب شده و باعث مرگ ماهی ها می شود .

روشهای متعددی جهت کنترل این پدیده پیشنهاد شده که می توان به حذف مواد مغذی از فاضلاب ، حذف مواد مغذی محبوس ، غیر فعال سازی مواد مغذی و … اشاره کرد . همچنین برای پیشگیری از وقوع این پدیده نیز راههای زیادی پیشنهاد شده است که مهمترین آنها کنترل مواد مغذی به دریاچه می باشد . البته ایجاد تلاطم مصنوعی در دریاچه ها ، استفاده از ماهی های فیتوپلانگتون خوار ، جلوگیری از لایه بندی آب در آبهای ساکن ، پاکسازی فیزیکی سطح آب از آلگ و استفاده از مواد شیمیایی برای کنترل جلبک ها نیز می تواند به عنوان راه حل جهت پیشگیری از پدیده اوتریفیکاسیون باشد .

تعاریف اوتریفیکاسیون:

واژۀ اوتروفیکاسیون یا اوتریفیکاسیون از واژه یونانی به معنی پر وار مشتق شده است . Eutrophic به طور معمول معنی ارتقاء تغذیه را می دهد . از یک جهت ویتامین در پزشکی یک Eutrophic است . این واژه اوّل بار در اکولوژی دریاچه استفاده شد . این واژه بعداً جهت توصیف مواد مغذی آبهای طبیعی به کار برده شد . (1)

اتروفیکاسیون دلالت بر غنی شدن پیکره آبی به وسیله مواد آلی ورودی و یا روانآب سطحی حاوی نیترات و فسفات دارد که به طور مستقیم رشد جلبکها و دیگر گیاهان آبزی را کنترل می کند .(2)

به بیان ساده تر اوتریفیکاسیون یک عکس العمل بیولوژیکی است که در پاسخ به ازدیاد ورود مواد مغذی به منابع آبی صورت می گیرد .(3)

اوتریفیکاسیون مشکل مداوم وشایعی است که از جدی ترین تهدیدهای زیست محیطی محسوب می شود و بار اضافه مواد مغذی در سیستم های آبی است که منجر به افزایش تولید شده و هر چند وقت یک بار باعث ایجاد شکوفه های سمی بسیار زیاد آلگ و سبب کمبود اکسیژن در مناطق وسیع می گردد که این مسئله می تواند اشکال دیگر حیات دریایی که به اکسیژن محلول در آب وابسته هستند را از بین ببرد .(4)

تعریف دیگر از اوتریفیکاسیون : غنی سازی آب توسط مواد مغذی مخصوصاّ ترکیبات نیتروژن و فسفر ، که رشد سریع آلگ و بسیاری از گیاهان آبزی را تقویت کرده و متعاقباّ یک اختلال نامطلوب در تعادل ارگانیزم ها و کیفیت آب به وجود می آورند.(4)

به طور کلی ورود مواد مغذی شامل نیتروژن ، فسفر و سیلیس به داخل آب دریا شرط لازم برای حیات است و یک مشکل زیست محیطی محسوب نمی شود ، اینگونه مواد نه تنها آلوده کننده نیستند بلکه زندگی دهنده هم هستند . تنها زمانی مشکل ساز می شوند که ورودی های بسیار زیادی از آنها بر مشخصه اصلی ، خواص یا عملکردهای اکوسیستم تاثیر بگذارد که در این صورت به آنها اوتریفیکاسیون گویند.(4)

به نظر می رسد اوتریفیکاسیون یا غنی سازی نوترنیت و اثرات آن یک شکل عمومی در اواسط و اواخر قرن بیستم است و این مفهوم اوتریفیکاسیون مصنوعی است؛ که یک دست آورد جامعه شهری ،صنعتی و نوترنیت های گیاهی مورد استفاده در کشاورزی و مصارف بعدی شان می باشد. هر چند اوتریفیکاسیون تنها مشکل ناشی از فعالیتهای انسانی نیست چرا که هر تغییراتی در داخل حوضچه به طور طبیعی یا طور دیگر بر حالت بیولوژیکی رودخانه یا دریاچه ها تاثیر را خواهد گذاشت که ممکن است باعث ایجاد اوتریفیکاسیون شود. علاوه بر این، این چیز تازه ای نیست، در بعضی از قسمتهای دنیا و در در بسیاری از کشورها انسانها سودهایی از غنی سازی مصنوعی برای افزایش بازده ماهی از برکه ها و دریاچه ها می برند. آنچه اکنون در قرن بیستم مفهوم غنی سازی دریاچه ها و رودخانه است رابطه فقدان یا عدم کنترل خوب منابع نوترنیت ها یا اثرات دیگرش بر روی اکوسیستم آبی است.(8)

اوتریفیکاسیون به دوره ای که توصیف می شود که اثرات بیولوژیکی یک افزایش در غلظت نوترنیت های گیاهی (معمولاً نیتروژن و فسفر و بعضی مواقع چیزهای دیگر از قبیل سلیس ، پتاسیم ،کلسیم ،آهن و منگنز ) در اکوسیستم آبی ایجاد کند. تشخیص بدقت توصیف تروفیک طبیعی دررودخانه ، دریاچه یا مصب مشکل است و این توصیف درارتباط با یک شرایط قبلی یا مربوط به یک مرحله غلظت کم نوترنیت که مزوتروفیک (متوسط غذایی) یا الیگوتروفیک نامیده می شود. (8)

عوامل موثر در به وجود آمدن اوتریفیکاسیون :
چهار فاکتور اصلی در این پدیده نقش دارندکه شامل نیتروژن ، فسفر، نور خورشید و گاز کربنیک است . عدم وجود هر یک باعث محدود شدن پدیده ا وتریفیکاسیون می شود و رشد الگها را محدود می کند . از میان فاکتورهای ذکر شده فقط نیتروژن و فسفر را می توان از طریق جلوگیری از دفع فاضلاب های تصفیه نشده به محیط کنترل نمود.(3)

دو عنصر فسفر و نیتروژن عناصر مغذی جهت رشد گیاهان در دریاچه ها هستند . از بین این دو عنصر فسفر از نظر مغذی بودن بیشتر مورد توجه است و می توان از طریق کنترل فسفر رشد گیاهان را کنترل نمود . بدین لحاظ در اوتریفیکاسیون مخازن و دریاچه ها بسیار مورد اهمیت میباشد . (5)

فسفر در دریاچه ها و مخازن از منابع خارجی ناشی شده و به شکل معدنی (3-(PO4 جذب جلبک می گردد و وارد ساختار ترکیبات آلی می شود . وقتی جلبک ها می میرند در طول عمل تجزیه شدن آنها ، فسفر به صورت معدنی آزاد می گردد. آزاد شدن فسفر از سلولهای جلبک مرده به قدری سریع صورت می گیرد که وقت بخشی از آن با سلولهای جلبک ،ناحیه اپی لیمینون را ترک می کند ، با این حال به مرور فسفر از طریق تجزیه مواد آلی ، رسوب شیمیایی به وسیله آهن ، آلومینیوم ، کلسیم و مجاورت با ذرات رس ته نشین می شود. در بین همه نوترینت ها ، تنها فسفر است که از طریق اتمسفر یا منبع طبیعی در دسترس نیست . به همین دلیل فسفر به عنوان نوترینت محدود کننده در دریاچه ها در نظر گرفته می شود . جهت کنترل اوتریفیکاسیون فسفر ورودی به دریاچه باید کنترل و کاهش داده شود . چناچه میزان فسفر در آب خروجی از دریاچه بیش از آب ورودی باشد میزان فسفر در دریاچه کاهش می یابد . (7)

معمولاً فسفر به مقدار 1/0 تا 0/01میلیگرم در لیتر برای تسریع اوتریفیکاسیون کافی است . پساب خروجی تصفیه خانه های فاضلاب اغلب حاوی 5’10 میلی گرم در لیتر فسفر است . غلظت فسفر آب رودخانه ای که از میان چراگاه هها می گذرد ممکن است 1-4 میلی گرم در لیتر باشد . چنین غلظتی در رودخانه های جاری مشکلی به وجود نمی آورد زیرا که مرتباً از آب خارج شده و آلگ ها وقت کافی برای استفاده از فسفر و تجمع آن را ندارد . (7)

بنابراین، اوتریفیکاسیون فقط در دریاچه ها ، خلیج ها، حوضچه های تثبیت و بعضی اوقات در رودخانه هایی که با سرعت کم در حرکت می باشند رخ می دهد . (7)

انواع دریاچه ها:

دو دانشمند به نامهای Sawyer و Vollenweider وضعیت تروفیک را براساس غلظت فسفر دسته بندی نموده اند: (3)

نوع دریاچه غلظت فسفر

الیگوتروفیک غلظت فسفر کمتر از 10 µg/l

مزوتروفیک غلظت فسفر بین 10-20 g/l

اوتروفیک غلظت فسفر بیش از 20 µg/l

نیتروژن در اثر بارندگی ، ذرات گرد و غبار و تخلیه فاضلابها به آبهای سطحی وارد می شود . در محیطهای آبی ، پدیده های آمونیفیکاسیون ، نیتریفیکاسیون ، جذب و دنیتریفیکاسیون ممکن است اتفاق افتد. فعالیتهای انسانی باعث افزایش نیتروژن در محیط آبی شده و بر مقادیر نیتروژنی که به طور طبیعی به آن وارد می شود می افزاید . فاضلابهای شهری ، صنعتی و کشاورزی علل مهمی در آلودگی آب به نیتروژن هستند. (3)

واحدهای تصفیه فاضلاب ممکن است پساب واجد غلظت های آمونیوم یا نیترات بالا را به محیط های آبی پذیرنده تخلیه نمایند . این کار ممکن است به مشکلات محیطی زیادی منجر شود که ذیلاّ به طور خلاصه توضیح داده شده است . (6)

.سمیت

آمونیاک یونیزه شده برای ماهیها سمی است . در pH خنثی %99 آمونیاک به صورت NH4+ وجود دارد در حالیکه در >9 pH غلظت NH3 افزایش می یابد.
NH3 + H2O NH4 + OH-
بنابراین سمیت آمونیاک بویژه پس از تخلیه فاضلاب های قلیایی یا پس از فتوسنتز جلبکی سریع که منجر به pH بالا می شود حائز اهمیت است.

· نقصان اکسیژن در آبهای پذیرنده
آمونیاک ممکن است منجر به مصرف اکسیژن در آبهای پذیرنده شود. ( بخاطر داشته باشید که یک میلی گرم آمونیاک ، معادل 6/4 میلی گرم O2 را مصرف می کند) نقصان اکسیژن برای آبزیان تاثیر نامطلوب دارد .

· اوتریفیکاسیون آبهای سطحی

تخلیه نیتروژن به آبهای پذیرنده ممکن است رشد جلبک ها و گبیاهان آبی را تحریک کند . این مسئله به نوبه خود موجب مصرف بالای اکسیژن در زمان تاریکی می شود که تاثیر نامطلوبی بر ماهی ها و سایر موجودات آبزی داشته و بر استفادۀ بهینه منابع آب مورد مصرف آشامیدن یا مصارف تفریحی تاثیر منفی دارد . نیتروژن و فسفر ، اغلب مواد مغذی محدود کننده در محیط های آبی هستند . (6)
در دریاچه ها نیتروژن معمولاّ به صورت نیترات( NO3-) وجود دارد . وقتیکه نیتروژن برای رشد جلبک مورد استفاده قرار می گیرد به آمینونیتروژن (( NH2- احیا و سپس در ترکیبات آلی وارد میشود . جلبک پس از مرگ تجزیه شده و نیتروژن آلی در آب به صورت آمونیاک ( NH3) آزاد می گردد . بعضی از ارگانیسم های فتوسنتز کننده می تواند گاز نیتروژن را از اتمسفر گرفته و با تبدیل آن به نیتروژن آلی آن را تثبیت نمایند . مهمترین میکروارگانیسم های تثبیت کننده نیتروژن در دریاچه ها جلک های سبزـ آبی (سیانوباکتریها) هستند. (3)

اوتریفیکاسیون چیست؟
انواع اوتریفیکاسیون:

فرایند اوتریفیکاسیون میتواند در دو مقوله بحث شود:

الف) اوتریفیکاسیون طبیعی

ب) اوتریفیکاسیون شدت یافته

اوتریفیکاسیون طبیعی

اوتریفیکاسیون طبیعی ، فرآیندی است که طی آن توده های آبی نظیر دریاچه ها ، خلیج ها یا جریانات آبّی کم سرعت ، به تدریج پیر می شوند و تولیدات اولیه ( عمدتاً فیتو پلانگتونها ) آن بیشتر می شود. این فرآیند بطور طبیعی طی هزاران سال اتفاق می افتد ولی انسان از طریق فعالیتهای خود این فرایند را تسریع می کند. (3)

به طور معمول در دریاچه های الیگوتروفیک مقدار مواد مغذی کم است که این بستگی به شکل گیری و ترکیبات معمول رسوبات دارد. در این مرحله مواد مغذی خود دریاچه وجود دارند و معمولا سیکل کامل است و هیچ مادای از خارج وجود ندارد . همه تولیدات بیولوژیکی به طور کامل بعد از مرگ تجزیه می شوند. با ورود نوترنیت ها فرآیند اوتریفیکاسیون شروع می شود . هنگامی که جلبکها می میرند و تجزیه می شوند مواد مغذی وجود دارد و دوباره جلبکهای جدیدی رشد می کنند . در طول هر سیکل نوترنیت ها در پیکره آبی بیشتر از سیکل قبلی می شود . با افزایش مواد مغذی تعادل بین تولید و تجزیه به هم می خورد و اوتریفیکاسیون ایجاد میشود .(3)

اوتریفیکاسیون شدت یافته

این فرآیند تحت تاثیر افزایش مواد مغذی در اثر فعالیتهای انسانی و تخلیه فاضلاب خانگی، فاضلاب صنعتی٬ فاضلاب کشاورزی و روانابهای سطحی ایجاد می شود . این افزایش مواد مغذی باعث افزایش سریع رشد جلبکها می شود و اوتریفیکاسیون ایجاد می شود. (3)

برخی از منابع مهم نوترینت ها به صورت زیر است :

ـ فاضلاب خانگی

فاضلاب خانگی معمولترین منبع نوترینت ها و مواد آلی هسنتد و بیشترین سهم ایجاد اوتریفیکاسیون دریاچه را دارد . تخمین زده می شود که به طور متوسط 2g Po4-3 هر روز از طریق مدفوع و ادرار توسط هر فرد دفع می شود.

ـ رواناب سطحی

رواناب سطحی حاوی مقدار زیادی نوترینت ها و مواد آلی از خاک و دیگر منابع سطحی هستند . رواناب سطحی حاوی آب سیلاب ، زهکش با مواد آلی و بقایای غیر آلی از نقاط مختلف سطوح ، از سنگ فرش ها ، کودهای چمن و باغ ها ناشی می شود .

ـ ریزشهای جوی وباران

باران حاوی مقادیر مواد مغذی بسته به آلودگی اتمسفری محل است . محاسبه شده است که حاوی 0.16 تا 1.06 mg/l نیتروژن نیترات و 0.04 تا 1.7 mg/l نیتروژن آمونیاکی و کمتر از 0.1 mg/l فسفر است . (3)

اثرات اوتریفیکاسیون

الف) اثرات فیزیکوشیمیایی

در پیکره اوترفیک میزان فتوسنتز بیشتر از فعالیت سوخت و ساز است . آن به وسیله تشدید تجمع جلبکها مشخص می شود که نهایتاJ منجر به اضافه شدن بار عالی می شود . در عمق دریاچه لایه بندی شده تولیدات بیشتر از سطح آب است به دلیل افزایش تنفس سلولی اکسیژن محلول خیلی سریع مصرف شده و اکسیژن موجود در مواد شیمیایی داخل دریاچه مثل 3No Co2,So4 ,مصرف شده و تبدیل به NH4+,N2 , و CH4 می شود و تولید بوی نا مطبوع می کند که برای گونه های آبی مضر است . افزایش فتوسنتز منجر به مصرف بیشتر مقدار بیکربنات می شود در نتیجه pH افزایش می یابد . در پیکره های آبی اوترفیک دو سیکل اکسیژن محلول و دی اکسید کربن وجود دارد و آن افزایش اکسیژن و کاهش CO2 در روز و بر عکس آن شب است . (3)

ب) اثرات بیولوژیکی

اوتریفیکاسیون منجر به افزایش رشدگیاهان آبزی و اغلب باعث شکوفایی جلبکها می شود . مهمترین جلبکهای شکوفاشده جلبکهای سبزـ آبی هستند که شامل گونه های میکروسیستیس, آنابنا,اوسیلاتوریا و آفانیزومنون هستند . جلبکهای گروه دیگر مثل کلرید, سندموس و… نیز شکوفا می شوند . الگلهای سبز رشته ای مثل اسپروژیرا ,کلادوفورا و زیگنما روی سطح شناور می شوند . هنگامی که دانسیته جلبکها به حد کافی رسید شدت تابش نور خورشید به زیر سطح کم می شود و در روی سطح پتو ایجاد می شود که اینها پناهگاه حشرات و پشه های مضر می شود.(3)

بعضی جلبکها مواد سمی آزاد می کنند که باعث از بین رفتن ماهی ها ، حیوانات خانگی و پرندگان می شوند . همچنین شکوفا شدن جلبک ها در استفاده های تفریحی دریاچه و مخازن مثل شنا کردن ، قایق سواری و ماهیگیری اختلال ایجاد می کند . بنابراین اوتریفیکاسیون کیفیت آب را برای مصارف خانگی، تفریحی و دیگر مصارف خراب می کنند . جلبک ها در روی سطح آب ایجاد کف می کنند که این کف مانع نفوذ اکسیژن به آب شده و باعث مرگ ماهی ها می شود . در ابتدا به علت فتوسنتز اکسژن زیادی تولید می شود اما پس از مرگ جلبک های شکوفا شده اکسیژن توسط باکتری ها جهت تجزیه جلبکهای مرده مصرف می شود که این بیشتر از تنفس جلبک ها است و اکسیژن محلول کاهش یافته و این کاهش باعث مرگ ماهی ها و ارگانیسم ها می شود . (3)

کنترل اوتریفیکاسیون:

روشهای متعددی جهت متوقف ساختن اوتریفیکاسیون پیشنهاد می شوند که عبارتند از:

الف) حذف مواد مغذی از فاضلاب

معمولاّ تصفیه ثانویه فقط مواد آلی را حذف می کند و در کنترل اوتریفیکاسیون موثر نیست . روشهای تصیفه پیشرفته همه مواد مغذی را حذف می کند (به طور جزئی) . مقدار بالای مواد مغذی می تواند به وسیله لایروبی رسوبات دریاچه حذف شود .(3)

ب) حذف مواد مغذی محبوس

مواد مغذی فقط در فاضلاب باقی نمی مانند. ممکن است در بافتهای ماهیها و دیگر ارگانیسم های اکوسیستم محبوس شوند . ماهیها و میکروارگانیسم ها هنگامی که سطح آب پایین بوده می توانند در حذف مقداری از آنها کمک کنند. (3)

ج) غیر فعال سازی مواد مغذی

مواد مغذی می توانند بعد از سیکل طبیعی پیکره های آبی به وسیله واکنشهای مختلف شیمیایی حذف شوند. برای مثال هیدروکسید کلسیم یا سولفات آلومینیم می تواند فسفر را رسوب دهد .(3)

د) حذف مواد مغذی از جریان دریاچه

حذف مواد مغذی از جریان دریاچه می تواند دریاچه را عاری از نوترنیت ها کند . این مسئله زمانی قابل دست یابی است که منابع ورودی نقطه ای باشد مثل فاضلاب خانگی یا صنعتی .(۳)

ه) اکسیژن دهی و اختلاط

اختلاط ستون لایه بندی شده آب دریاچه و مخازن ، حذف شرایط بی هوازی در لایه هیپولیمینون باعث ایجاد حالت یکنواخت اکسیژن محلول ، درجه حرارت ، فسفر و دیگر پارامترها در دریاچه می شود . اکسیژن دهی توسط اختلاط ، شرایط بی هوازی را حذف کرده و آزاد سازی نوترینت ها از رسوبات را به حداقل می رساند.(3)

ی) مدیریت مناسب کاربری زمین

الگوی کاربری زمین در حوضچه آبریز تعیین کننده ماهیت زه کشی است . صاف بودن محل و عدم فرسایش ، بار مواد مغذی روی پیکره آبی را کاهش خواهد داد .

انتخاب مکانهای مناسب برای صنایع ، کشاورزی و توسعه شهری نیز به کنترل کیفیت آب کمک می کند.(3)

اتروفیکاسیون در رودخانه:

ورود فاضلاب های شهری , صنعتی و کشاورزی تصفیه نشده به رودخانه ها باعث افزایش غلظت مواد آلی و کاهش شدید غلظت اکسیژن محلول گردیده و به وجود آمدن Anoxic

احتمال افزایش غلضت آمونیاک و نیترات در پایین دست رودخانه افزایش می یابد البته میزان

Ɔثیرات فاضلاب ورودی به نسبت بار ورودی و دبی جریان رودخانه بستگی خواهد داشت کاهش غلظت اکسیژن حتی تا 100 کیلومتری محل تخلیه فاضلاب نیز مشاهده گردیده است. کلا U با ورود فاضلاب به رودخانه مقادیر قابل توجهی از مواد مغذی بخصوص ترکیبات نیتراته و فسفات نیز به آب رودخانه می گردد.اوتریفیکاسیون در رودخانه های کوچک با رشد ماکروفیت ها همراه است در حالی که در رودخانه های بزرگ فیتوپلانگتونها غلبه بیشتری نسبت به ماکروفیت ها دارند در چنین وضعیتی غلظت کلروفیل به مقدار بیشتر از 200mg/m3 می رسد . سد سازی و احداث مخازن مختلف در مسیر رودخانه می تواند باعث کاهش سرعت آب در رودخانه گردیده و بوجود آمدن حالت اوتریفیکاسیون را تشدید می کند . (9)

اوتریفیکاسیون می تواند باعث تغییرات قابل توجهی در مقادیر Do وpH در ساعات مختلف شبانه روز گردد. در یک رودخانه عادی در ساعات روز میزان تولید اکسیژن بیشتراز اکسیژن مصرفی برای تجزیه مواد آلی می باشد و pH به بیش از 10 می رسد در شب غلظت Do و pH هر دو کاهش می یابد وقتی که فاضلاب وارد همین رودخانه شود، Do بحدی کاهش خواهد یافت که می تواند حالت Anoxic نیز کدورت های بالا ایجاد شود. (9)

با توجه به تغییرات شدید Do وpH در رودخانه ها در طی ساعات مختلف شبانه روز اگر نمونه برداری از آب رودخانه در یک ساعت مشخص صورت گیرد می تواند اطلاعات غلطی در خصوص پارامترهای مذکور ایجاد نماید ولی مقادیر مواد مغذی و کلروفیل در ساعات مختلف شبانه روز تغییرات قابل توجهی نخواهد داشت . (9)

اوتریفیکاسیون در دریاچه :

دریاچه ای را تصور کنید که داری آب تمیز است ، به مرور زمان تخلیه فاضلاب در این دریاچه باعث رشد انبوه جلبک (Algal bloom) می شود آب سبز رنگ می شود و ممکن است با افت ناگهانی اکسیژن محلول در آب ، ماهی ها بمیرند و جلبکها روی سطح آب نیز ظاهر شوند،این گونه آبها از نظر مواد مغذی مثل فسفات و ترکیبات نیتروژن، غنی و به علت اکسیداسیون وسیع این مواد ، اکسیژن محلول در این آبها اندک است در این حالت در نقاط عمیق تر (جایی که ماهی ها تمایل زیادی به زندگی در آن دارند) مسئله کمبود اکسیژن محلول بیش از پیش ظاهر میگردد که این امر عامل خفه شدن ماهیها و نابودی آنهاست به این حالت اوتریفیکاسیون می گویند . به طور خلاصه پدیده اوتریفیکاسیون فرآیندی است که در حضور مواد غذایی به وقوع پیوسته و باعث تغییر در اکوسیستم می شود و عوارض سوئی که بر کیفیت آب ایجاد میشود فرآیندهای تصفیه آب آشامیدنی را پیچیده تر میکند . (9)

اوتریفیکاسیون مستقیماً بر زنجیره غذایی در محیط های آبی اثر می گذارد چرا که وفور مواد مغذی بخصوص نیتروژن و فسفر می تواند باعث نامتعادل شدن تولید کودهای آلگ سبزـ آبی می شود که زئوپلانکتونها قادر به مصرف آنها نبوده لذا آب به حالت کدر درآمده و وضعیتی حاکم می شود که pea soup (سوپ نخود ـ سبز) نامیده می شود . توده های آلگ شناور در سطح دریاچه توسط باد به کرانه های آن برده می شود و در آنجا در اثر تجزیه آلگ ها بوی بسیار بدی این نواحی را فرا می گیرد . توده های آلگ تجزیه شده و از بین رفته به کف دریاچه ته نشین می شود که میتواند باعث تقلیل Do شوند. بنابراین اوتریفیکاسیون زنجیره غذایی نامتعادل را در محیط های آبی به وجود می آورد (9)

راههای پیشگیری از اتریفیکاسیون :

مواد مغذی اصلی مورد نیاز برای رشد موجودات با منشأ گیاهی عبارتند از : Co2 ، نیتروژن غیر آلی و فسفات ، مجموعـه ای از مواد شیمیایی بامقادیر جزئی نیز مورد نیاز می باشد که می توان به آهن و منگنز اشاره نمود . راه اصلی کنترل رشد در دریاچه های اوتروفیک ، کنترل ورود مواد مغذی به دریاچه می باشد البته آبهای رودخانه های غیر آلوده به فاضلاب هم مقادیر قابل توجهی از کربن به شکل بیکربنات می باشند که می توان منبع تولید Co2 محسوب گردد لذا بسیاری از محققان معتقدند که عامل محدود کنندۀ رشد در دریاچه های مذکور معمولاً فسفات می باشد زیرا کربن به مقدار کافی جهت استفادۀ موجودات گیاهی وجود دارد و با توجه به اینکه آلگهای سبز- آبی قادر به فیکسه کردن نیتروژن اتمسفری و استفاده از آن می باشند لذا حتی اگر قادر به کنترل نیتروژن ورودی به رودخانه باشیم هرگز نخواهیم توانست مسئله استفاده از نیتروژن اتمسفری را کنترل نمائیم با تفاسیر فوق به نظر می رسد بهترین را محل کنترل رشد در دریاچه ها و رودخانه های اوتروفیک ، ممانعت از ورود فسفات به آب باشد . میزان ورود نیتروژن و فسفات از زمین های کشاورزی بدون استفاده از کودهای شیمیایی به آبهای سطحی رقم قابل توجهی نخواهد بود ولی اگر همین زمینها با استفاده از کودهای شیمیایی تقویت شوند و یا آلودگی بصورت غیر طبیعی در منطقه وجود داشته باشد (مانند فاضلابهای حاوی دترجنت و … ) مقدار مواد مذکور در آبهای سطحی بشدّت افزایش خواهد یافت . (9)

مطالعات مختلف نشان می دهد که حداکثر مقدار قابل قبول مواد مغذی موجود درآب دریاچه ها در هنگام چرخش بهاره آب که نمی تواند باعث رشد سریع آلگ وسایر گیاهان هرزه شود عبارتند از :3 mgr/lit/ . برای مجموع آمونیاک و نیترات و2./. میلی گرم در لیتر برای اورتوفسفات در دریاچه های با میانگین سالیانه غلظت کل نیتروژن برابر با8mg/ lit /. و فسفات 1mg/lit/. محیط بسیار مناسبی برای رشد موجودات گیاهی مذکور در فصول بهار وتابستان خواهد بود . یکی از راههایی که برای کاهش وارد ساختن مواد مغذی به دریاچه ها و رودخانه ها پیشنهاد میگردد متبوق ساختن فاضلاب های تصفیه شده به زیر سطح زمینهای بایر با لوله های مشبک می باشد . (9)

گاهی استفاده از میکرواسترینرها ((microstrainers که نوعی فیلتر می باشند برای فیلتراسیون آب و حذف فیتوپلانگنون ها پیشنهاد می شود که البته این کار پرهزینه و جمعاً ناممکن است . میکرواسترینرها نمونه پیشرفته غربال ((screen می باشند که از رشته های بسیار نازک استیل با قطر منافذ 20 تا 40 میکرون ساخته می شوند که برای حذف مواد و ذرات نسبتاT ریز از جمله فیتوپلانگنون ها کاربرد دارند . به لحاظ داشتن منافذ بسیار ریز ، امکان clogging (گرفتگی) آنها بسیار بالاست لذا برای کاهش احتمال گرفتگی معمولاً این وسیله به پایه های متصل گردیده و با سرعت 5 m/sec/ . به چرخش در می آید و ضمن چرخش مرتبا آب با فشار زیاد بر روی آن اسپری می شود معمولاً میزان دبی تصفیه شده به وسیله میکرواسترینر ها معادلm2.day/750′ 2500 m3 در نظر گرفته می شود. (9)

استفاده از مواد شیمیایی برای کنترل جلبکها به عنوان آخرین راه حل می باشد که در این راستا اصلی ترین ماده مورد استفاده ، سولفات مس میباشد . افزایش غلظت سولفات مس در آب باعث ایجاد سمیت برای ماهی ها گردیده و همچنین در صورت کاربرد آن برای مدت های متمادی می تواند در رسوبات کف منبع آبی تجمع پیدا کند در صورت استفاده از این ماده بایستی آن را در فواصل زمانی مشخص به آب اضافه نمود و استفاده یک بار از آن در فصل رشد آلگ نمی تواند کمک موثری برای کنترل جمعیت آلگ ها بنماید . (9)

وارد ساختن آب تمیز با دبی بالا به منابع آبی آلوده به مواد مغذی و مواد آلی در ابتدای ورود این مواد به منظور کاهش زمان ماند آب و خروج سریعتر مواد مغذی و ترقیق آنها نیز بعنوان یک راه برای پیشگیری از اوتروفیکاسیون مطرح باشد که برای مخازن پشت سد و دریاچه های کوچک عملی است . برای کاهش اوتریفیکاسیون می توان به نکات زیر نیز توجه داشت:

(1 کنترل آلودگی غیر نقطه ای که از منابع مبهمی وارد اکوسیستم های آبی می شوند سبب کاهش اتریفیکاسیون می شود .

(2 ایجاد مناطق بافر در کنار رودخانه ها به منظور ته نشینی مواد مغذی و رسوبات در این مناطق و جلوگیری از ورودشان به آب .

(3 ایجاد مناطق بافر نزدیک زمین های کشاورزی و جاده ها ، دیگر راه ممکن برای جلوگیری از مواد مغذی به داخل آب است .

(4 کنترل استفاده از کود های کشاورزی به وسیلۀ نیتروژن خاک که روشی برای بهینه سازی مصرف کود های کشاورزی که از مصرف زیادی آن جلوگیری می کند .

(5تصفیه فاضلاب های شهری و صنعتی .

(6کنترل مزارع پرورش ماهی : به عنوان مثال در اسکاتلند با تغییر دادن محل قفس ماهی درفواصل زمانی از تجمع مواد مغذی در یک نقطه جلوگیری می شود .

(7 اقدامات تنظیمی مطلوب در رساندن شکوفایی به فراوانی اصلی اش و نه حذف کامل آن .

(8اقدامات پاکسازی انجام شود که شامل حذف فسفر است .

(9 کاهش ورودی ها که منشاR آنتروپوژنیک دارند .

(10 انجام ارزیابی یکپارچه زیست محیطی : انتشار تخلیه آسیبها ورودیها به محیط زیست دریابی و تمرکز و اثرات مواد مغذی در محیط زیست آبی .

(11کنترل بخشهای مختلف کشاورزی و همکاری نزدیک و نبادل تجربیات با دیدگاه عمل کشاورزی _ محیط زیست سالم ، در بخشهای کنترلی ایجاد شود .

(12استفاده از سولفات مس برای مبارزه با تولید جلبک های ذره بینی و الیاف دار.

(13 اتخاذ روشی برای تقویت عمل دنیتریفیکاسیون دریاها به منظور خلاصی از نیتروژن مازاد .

(14استفاده کمتر از کودهای معدنی با بنیان فسفات و نیترات .

(15استفاده از روش sand bar opening به منظور کنترل شکوفایی جلبک ها .

(16در بخش نیروگاهها : کاهش دمای پساب حاصل از نیروگاهها قبل از تخلیه به دریا.

منابع و مأخذ :

3ـ کارگر. مهدی، پایان نامه A بررسی لایه بندی حرارتی و تاثیر آن بر کیفیت آب و وقوع اوتریفیکاسیون در مخزن سد حنا@، سال1383،فصل اول/ کلیات ، صفحات 26’1 تا 62’1

6ـ بیتون. گابریل ،ترجمۀ میرهندی. سید حسن، نیک آئین . مهناز، A میکروبیولوژی فاضلاب@ ، انتشارات دانشگاه علوم پزشکی تهران ، چاپ اول، 1383، صفحه

7ـناصری. سیمین، قانعیان . محمد تقی ،A مدیریت کیفیت دریاچه ها و رودخانه ها @ ، انتشارات نص ، چاپ اول ، پاییز 1381 [LEFT]

1. Seng Lung. wu, “Water Quality Modeling For Waste lode Allocations And TMDLS” ,published simultaneously in Canada , 2001

2. Kumar u., Kakvani B.,“Water Environment And Pollution”, Published by Agrobioslindial ,2000

4. www.Iran – newspaper.com

5. Epa..“Nutrient Criteria Technical Guidance Manual Lakes And Reservoirs.1999

8. Harper. David, “ of Freshwaters”, published by chapman & hall, 1995, page »2«.

9. Jـ hammer. Mark, “Water And Wastewater Technology”, published prentice-hall International Inc, second edition,

pages «168-173».