Eutrophication, dünyadaki en yaygın su kalitesi zorluklarından birini temsil ediyor, sualtı gölleri, rezervuarları, nehirleri ve kıyı deniz ekosistemleri üreten temiz su alanlarının etkisi altında.Özellikle de besinlerin aşırılaştırılmasının çevresel faydalarını değerlendirmek, özellikle de azot ve fosforlama, su arıtmasında bir kesintiye uğratmak ve öncelik vermek, su arıtmalarında zararlı uygulamalar ve fırtına su arıtmalarında zararlı bölgelerden.

Eutrophikasyonu Anlayın: Nedenler, Mekanizmalar ve Ekolojik Sonuçları

Eutrophication, su vücutlarının zenginleştirilmesinden kaynaklanır, çoğu zaman antropojenik kaynaklar aracılığıyla. Tarımsal run taşıyıcılar ve hayvan atıkları, tedavi edilmemiş veya kısmen atık, endüstriyel deşarjlar ve Atmosfersel olarak azot oksit oksitlerin erimesi, sulara girilmesine katkıda bulunur.

Sağlıklı bir su ekosisteminde, besin seviyeleri doğal olarak düşük, alglerin büyümesini ve açık, oksijen zengin suları korumak, aşırı besinlerin mevcut olduğunda, fitplankton ve cyanobacteria (mavi alg) proliferasyonunu hızla oluşturur ve bu bitkilerin kaybı daha yüksek su yüzeyi kaplayarak güneş ışığı daha da zayıflatır.

En şiddetli ekolojik etki, algal çiçeklerinin öldüğünde ve hatta anoeksiya (konsolasyon) ile bu oksijenin balık, kabuklu ve bentik organizmaların hayatta kalamayacağı bir oranda oksijeni tükettiği bir durumdur.

Oksijen depletion'ın ötesinde, bazı cyanobacteria güçlü toksinler üretiyor - Erie Gölü'nde zararlı bir algal çiçekçisi, 400 bin kişi için “doğmamış, gıda malzemelerinin aciliyeti, vahşi yaşamlara zarar verebilir ve halk sağlığı risklerini cilde temas veya ingestion yoluyla insanlara karşı koyabilir.

Nutrient'in Mitigating Eutrophikasyon'daki Rolü

Nutrient, etkili bir şekilde geri yüklemeden önce, gelişmiş ikincil atık su arıtmasına kadar azot ve fosforu şerit için tasarlanmış bir mühendis ve doğal süreçleri kapsar.

Biyolojik Nutrient Yok (BNR)

Biyolojik besin kaldırılması, kontrollü koşullar altında uzmanlaşmış mikroorganizmaların metabolik yeteneklerini kullanır.In azot kaldırılması, süreç genellikle iki eşitli adım içerir: nitrification and denitrification.In denitrification, facultative anaerobik bakterileri ve [[Dönemli gazlar için zararlı bir şekilde, yüksek miktarda oksijenli ve daha sonra da nitrata ulaşır.

Gelişen biyolojik fosfor geri yükleme (EBPR), acil ihtiyaçların aşırılığı olan mikroorganizmaların bir gruba dayanır ve biyokütleler sistemden alındığında, fosforlu yağ asitleri alır; aerobik bölgede, 1 mg/L’nin altında fosfat alır ve genellikle 0.5 mg/L'nin altında tasarlanır.

Phosphorus Removal için Kimyasal Önleme

Biyolojik fosfor kaldırılması yetersiz veya önceden belirlenmiş değildir, kimyasal yağış güvenilir bir alternatif veya parlatma adımı sunar. Metal tuzlar -alum (aluminum) Kimyasal yağışı çok düşük seviyelere kadar (0.05-0.1 / L) verir, ki, deşarjlar için ultra hassas sulara tepki verir.

Wetlands ve Doğal Tedaviler

Sukoloji doğal marsh sistemleri fiziksel, kimyasal ve biyolojik süreçler yoluyla besinleri kaldırmak için inşa edildi. Vejetasyon, sedisyon ve mikrobiyal biyofilmler filtreye, reklamlarorb'a birlikte çalışır ve azotları ve fosforu sforuzlar özellikle de tarımsal olmayan ve fırtına suları tedavi etmek için etkilidirler, kilasyonlar daha düşük ama ciltler de büyük ölçüde verim sağlar.

Gelişmiş Filtrasyon ve Membran Teknolojileri

Membran biyoreactors (MBRs) membran filtrasyon ile biyolojik tedaviyi birleştirir, yüksek kaliteli effluent üretmek, besleyici konsantrasyonların geleneksel tedaviden daha düşük bir derece azaltımı sağlar.

Nutrient Yokluğunun Çevre Faydaları: Bir Sayısal ve Qualitative Değerlendirme

Bekar kaldırmaya yatırım yapmak, su kalitesi, ekosistem sağlığı ve sosyoekonomik refah içinde ölçülebilir gelişmeler verir. Aşağıda büyük restorasyon programlarından kanıtlarla desteklenen başlıca çevresel faydaları inceleyeceğiz.

Harmful Algal Blooms'ın Temel Azal Azaltımı

En doğrudan besin kaldırılmasının faydası, algal biyokütmelerin baskı ve çiçeklenmeleridir.Influent Nitro ve phosphorus yükleri azaltılır, su vücudunun birincil üretkenliği azalır, düşük oksidasyona[Döntilebilir:0)[Düzükler ve bunların hepsinden kaynaklanan düşüşler (örneğin, COF)

Improv Dis solution Oksijen and Recovery of Hipoxic Zones

Organik yükü kaldırarak oksijen tasarrufu, besin azaltımı doğrudan alt su oksijen seviyelerini geliştirir. Gölü Erie'de, yüksek profilli fosforlu azaltımı (enerji santrallerinden) ve non-point-source azaltımı (ya da gübre yönetimi) büyük ölçüde azalırken, merkezi basin hipokrat bölgesinde% 45 oranında azalma gösterir, ancak yüksek runoff ile hala büyük ölü bölgeleri tetikler.

Aquatic Biodiversity Koruma ve Kurtarma

Balıkların sadece balık öldürmelerini engellemez, aynı zamanda açık su ve yüksek oksijen gerektiren hassas türler için koşulları geri döndürür. Taze su sistemlerinde, daha az algal çiçeklerinden türeme, su yükseltmelerine izin verir. Kıyı sistemlerde, balıkları yeniden kurmak için oksijen sağlamak ve invertebrates. Örneğin, altmış su bitkileri, altmış su bitki örtüsünün temelleri ve su tasarrufuna doğrudan bağlı olarak, balıkları geri yüklemek için gerekli olan türlerin geri dönüşü.

Geliştirilmiş Rekreasyon ve Ekonomik Değer

Temiz su, su açıklıklarının ücretsiz olarak (Secchi derinlik) su önkoşullarının 2 ila% artışını destekler. Conversely, plajların kapatılmasına neden olan denizlerin kapatılmasına ve ziyaretçi harcamalarının azaltılmasına izin verdi.

Su Tedavisi Maliyetleri ve Halk Sağlığı Risklerini Azaltmak

Kaynakta toz suyu hizmetlerine olan yükü azaltır, ABD göllerinin ve nehirlerin su etkin karbon filtrasyonları, ozonlama ve ek dezenfeksiyonların ortadan kaldırılması gibi pahalı tedavi süreçlerinin ihtiyaçlarını azaltır. Ekonomik tasarruflar önemli olabilir: 2016 analizi ABD göllerinin ve nehirlerin su arıtma maliyetlerinin düşürülmesini öngörmektedir.

Nutrient Yok Edilmesindeki Zorluklar ve Sınırlar

Açık yararlarına rağmen, beslenme kaldırılması bir panacea değildir ve önemli teknik, ekonomik ve düzenleyici engellerle karşı karşıyadır.

Yüksek Sermaye ve İşletim Maliyetleri

Atık su arıtma tesislerini gelişmiş beslenme geri yüklemesi için yükseltmek, çevresel korumada eşitsizliklere yol açan çok milyon dolarlık sermaye yatırımlarını gerektirir, özellikle de ikincil tedavi için tasarlanmış eski tesisler için tasarlanmıştır. İşletim maliyetleri - aerasyon için enerji dahil, kimyasal satın almalar ve ceza kontrolü - aynı zamanda artışlar, küçük topluluklar genellikle çevresel korumada eşitsizliklere yol açıyor.

Teknolojik Sınırlar ve Ticaret-

Biyolojik besin geri yükleme süreçleri sıcaklık, pH ve influent kompozisyonuna karşı hassastır. Soğuk iklimlerde, nitrification oranları dramatik olarak yavaş yavaş, daha büyük basin veya ek ısıtma gerektiren. Kimyasal fobisforus kaldırma, non-point kaynaklarını (ya darma, şehir içi tükenme) bir aradan geçebilir ve birlikte yüklerin çoğunu katkıda bulunabilir.

Politika ve Uygulama Gaps

Birçok bölge besin azaltımı hedeflerini belirledi, uygulama genellikle zayıftır, özellikle de tarım işletmesi için düzenlemeler gönüllü veya kötü bir şekilde izlenir. ABD Temiz Su Yasası, gerekli politikaları düzenler, gönüllü olarak geri alma çabaları uzun vadeli eutrofikasyon eğilimlerine karşı yetersiz kalabilir.

İklim Değişikliği Etkileşimleri

İklim değişikliği, gıda emisyonlarının giderek artan oranda artarak ve kırsal alanlardan gelen besinlerin su yollarıyla beslenme yönetimini zorlar. Iklim su sıcaklıkları da daha yoğun algaler su sıcaklıklarını teşvik eder ve mikrobiyal metabolizmayı hızlandırır, potansiyel olarak içsel besin geri dönüşümlerini azaltır, hatta etkili bir noktada tasarrufla, doğal sistemler iklime dayalı değişiklikler nedeniyle eutrophing stratejilerine zarar verebilir.

Future: Sürdürülebilir Nutrient Yönetimi için Yenilikçiler ve Entegre Stratejiler

Önümüzdeki birkaç umut verici avenues, maliyetleri azaltabilir ve dairesel bir ekonomi perspektifine geçiş yaparken besin kaldırılmasının etkinliğini artırabilir.

Kaynak Kurtarma: Nutrient Yok Edilmesi

Örneğin, magnezyum ammonium fosfat (struvite) şeklinde azot ve fosforu ortadan kaldırmak yerine, yavaş serbest bir gübre artışı ve azotu azaltın. Bu yaklaşımlar tedavi maliyetleri dengelemek ve mayınlanmış fosfat kayası üzerinde bağımlılık azaltmak, bu sonlu bir kaynaktır.

Su Reuse ile Nutrient Yok Edilmesi

Gelişmiş besin kaldırılması genellikle su standartlarının korunması için su tasarrufu sağlayan yüksek kaliteli su üretir - bu tür entegrasyonlarla su kıtlığı ile karşılaştırıldığında, Avustralya'nın güneybatı Birleşik Devletleri veya bölgelerindekiler gibi, atık su standartlarının korunması için daha fazla uygulanabilir bir işlem yapılır - doğal olarak düşük seviyelere kadar besinleri ortadan kaldırır.

Hassas Tarım ve Edge-of-Field Uygulamaları

Tarımsal olmayan kaynaklar, kontrol edilen drenaj, kesintiye maruz kalma gibi, geleneksel olarak biyoreactorlar gibi, doğrulanmış ilaçlar gibi ürünlerin yalnızca nerede ve ne zaman ürün ihtiyaç duyduğu ve% 30-60 oranında azaltımının, geleneksel olarak biyoreactorlar gibi maliyetlerin düşmesini gerektirir.

Adaptasyon Yönetimi ve Gerçek Zaman İzleme

Uzak algılamanın entegrasyonu, situ sensörlerinde ve tahmin edici modelleme, su kalitesi yöneticilerinin yakın zamanda beslenme yüklerini ve çiçeklenme şeklini takip etmelerine izin verir. Adaptif yönetim çerçeveleri bu verileri tedavi işlemlerine ayarlamak için kullanır, yüksek riskli dönemlerden su serbest bırakmak veya geçici gübre kısıtlamaları uygulayabilir.

Sonuç olarak, eutrophikasyonun azaltılmasında beslenmenin çevresel yararları önemli ve iyi eğitimlidir. zararlı algal çiçeklerinin frekansı ve şiddetini azaltarak, biyolojik ve kamu sağlığını korumak, besleyici bir geri yükleme, hem de modern su kalitesi yönetiminin bir temel taşıdır. Ancak, suların içme suyu talep ettiği faydaların giderilmesi için gerekli olan ölçüde daha güçlü politikalara ve sürdürülebilir finansal taahhütler için devam etmesi gerekir.