เคมีของภาวะยูโทรฟิเคชัน

เคมีของภาวะยูโทรฟิเคชันเกี่ยวข้องกับวิธีการที่การเสริมสร้างสารอาหาร โดยหลักคือฟอสฟอรัสและไนโตรเจน ขับเคลื่อนการผลิตขั้นปฐมภูมิที่มากเกินไปและการพร่องออกซิเจนที่ทำให้ระบบนิเวศทางน้ำเสื่อมโทรมลง

Definition

เคมีของการเสริมสร้างสารอาหารในระบบน้ำและการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นในการผลิต ออกซิเจน และสภาวะรีดอกซ์

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมถึงปัจจัยนำเข้าสารอาหารและแนวคิดเรื่องสารอาหารจำกัดที่อยู่เบื้องหลังภาวะยูโทรฟิเคชัน การเชื่อมโยงทางเคมีของการผลิตขั้นปฐมภูมิกับออกซิเจนละลายน้ำและรีดอกซ์ การสะสมภายในของฟอสฟอรัสจากตะกอน และสภาวะที่ส่งเสริมการเกิดสาหร่ายที่เป็นอันตรายและการขาดออกซิเจน

Core questions

• สารอาหารใดที่จำกัดการผลิตในแหล่งน้ำที่กำหนด?
• การผลิตที่มากเกินไปนำไปสู่การพร่องออกซิเจนและการขาดออกซิเจนได้อย่างไร?
• เหตุใดฟอสฟอรัสจึงสามารถถูกปล่อยออกมาจากตะกอนภายในได้?
• การสะสมของไนโตรเจนและฟอสฟอรัสมีปฏิสัมพันธ์กันอย่างไรในแหล่งน้ำจืดและน้ำชายฝั่ง?

Key theories

การควบคุมภาวะยูโทรฟิเคชันด้วยสารอาหารจำกัด

ผลผลิตทางน้ำมักถูกควบคุมโดยสารอาหารจำเป็นที่มีอยู่น้อยที่สุด ซึ่งมักเป็นฟอสฟอรัสในแหล่งน้ำจืดและไนโตรเจนในระบบชายฝั่งหลายแห่ง ดังนั้นการลดสารอาหารจำกัดสามารถย้อนกลับภาวะยูโทรฟิเคชันได้

Mechanisms

ปัจจัยนำเข้าสารอาหารกระตุ้นการเจริญเติบโตของสาหร่ายและพืช เมื่อชีวมวลเหล่านี้สลายตัว การหายใจของจุลินทรีย์จะใช้ออกซิเจนละลายน้ำ ทำให้เกิดภาวะขาดออกซิเจนและสภาวะรีดิวซ์ ภายใต้สภาวะรีดิวซ์ ฟอสฟอรัสที่จับกับเหล็กจะถูกปล่อยออกมาจากตะกอน ทำให้เกิดการสะสมภายในที่สามารถรักษาสภาวะยูโทรฟิเคชันได้แม้หลังจากปัจจัยนำเข้าภายนอกลดลง

Clinical relevance

ภาวะยูโทรฟิเคชันทำให้เกิดเขตมรณะ การตายของปลา และการบานของไซยาโนแบคทีเรียที่เป็นพิษ เคมีของภาวะนี้เป็นแนวทางในการกำหนดกลยุทธ์การลดสารอาหารและเป้าหมายคุณภาพน้ำสำหรับทะเลสาบ แม่น้ำ และทะเลชายฝั่ง

History

การทดลองในทะเลสาบทั้งหมดในช่วงทศวรรษ 1970 แสดงให้เห็นว่าฟอสฟอรัสเป็นสารอาหารจำกัดที่สำคัญในแหล่งน้ำจืดหลายแห่ง ซึ่งเป็นการปรับเปลี่ยนการจัดการ ในขณะที่งานวิจัยต่อมาเน้นย้ำถึงบทบาทของไนโตรเจนในภาวะยูโทรฟิเคชันชายฝั่ง

Debates

ควรให้ความสำคัญกับการควบคุมไนโตรเจนหรือฟอสฟอรัส

ฟอสฟอรัสเป็นตัวจำกัดแบบคลาสสิกในน้ำจืด แต่ไนโตรเจนมักจำกัดระบบชายฝั่ง และทั้งสองสามารถจำกัดร่วมกันได้ ทำให้เกิดการถกเถียงเกี่ยวกับการจัดการสารอาหารเดี่ยวเทียบกับการจัดการสารอาหารคู่

Key figures

• David W. Schindler

Seminal works

• vanLoon2017
• galloway2008

Frequently asked questions

อะไรคือสาเหตุของเขตมรณะที่รายงานในน่านน้ำชายฝั่ง?

น้ำเสียที่มีสารอาหารไหลบ่าลงสู่ทะเลทำให้เกิดการบานของสาหร่าย ซึ่งการสลายตัวของสาหร่ายจะใช้ออกซิเจนจนหมดสิ้น ทำให้เกิดเขตขาดออกซิเจนที่สัตว์น้ำส่วนใหญ่ไม่สามารถอยู่รอดได้