Szkodliwy rozkwit glonów - Harmful algal bloom
| Część serii na |
| Plankton |
|---|
 |
Szkodliwe drzewa glonów ( HAB ) (lub nadmierny wzrost glonów ) zawiera organizmów (zwykle z alg , stąd nazwa), który może znacznie niższe stężenie tlenu w wodach naturalnych, zabijanie organizmów w wodzie morskiej i słodkiej wody . Niektóre HAB są związane z toksynami wytwarzanymi przez glony . Kwitnienie może trwać od kilku dni do wielu miesięcy. Po wygaśnięciu zakwitu drobnoustroje rozkładające martwe glony zużywają jeszcze więcej tlenu (tworząc „ martwą strefę ”), co może powodować wymieranie ryb . Kiedy te strefy zubożonego tlenu pokrywają duży obszar przez dłuższy czas, ani ryby, ani rośliny nie są w stanie przetrwać.
HAB są indukowane przez eutrofizację : nadmiar składników odżywczych w wodzie. Dwa najpowszechniejsze składniki odżywcze to azot związany ( azotany , amoniak i mocznik ) oraz fosforany . Te składniki odżywcze są emitowane przez rolnictwo , inne gałęzie przemysłu, nadmierne stosowanie nawozów na obszarach miejskich/podmiejskich i związane z nimi spływy miejskie . Przyczyniają się do tego wyższa temperatura wody i niska cyrkulacja. HABs mogą powodować znaczne szkody dla zwierząt, środowiska i gospodarki. Ich rozmiar i częstotliwość rosną na całym świecie, co wielu ekspertów przypisuje globalnej zmianie klimatu. Amerykańska Narodowa Administracja Oceaniczna i Atmosferyczna (NOAA) przewiduje bardziej szkodliwe zakwity na Oceanie Spokojnym .
Opis i identyfikacja
HAB z cyjanobakterii (niebiesko-zielone algi) mogą pojawiać się jako piana, szumowina lub mata na lub tuż pod powierzchnią wody i mogą przybierać różne kolory w zależności od ich pigmentu. Zakwity sinic w słodkowodnych jeziorach lub rzekach mogą być jasnozielone, często z smugami na powierzchni, które wyglądają jak unosząca się farba. Zakwity sinic są problemem globalnym.
Podobnie, czerwone pływy składające się z bruzdnic zawierają również pigmenty fotosyntetyczne, które różnią się kolorem od zielonego przez brązowy do czerwonego.
Większość zakwitów występuje w ciepłych wodach, które mają nadmiar składników odżywczych. Szkodliwe skutki takich zakwitów wynikają z wytwarzanych przez nie toksyn lub zużywania tlenu w wodzie, co może prowadzić do wymierania ryb. Jednak nie wszystkie zakwity glonów wytwarzają toksyny, a niektóre tylko odbarwiają wodę, wytwarzając śmierdzący zapach lub dodając wodzie nieprzyjemny smak. Niestety nie można stwierdzić, czy nalot jest szkodliwy na podstawie pozorów, ponieważ wymagane jest pobieranie próbek i badanie mikroskopowe. W wielu przypadkach mikroskopia nie wystarcza do odróżnienia populacji toksycznych od nietoksycznych: w takich przypadkach można zastosować narzędzia do pomiaru toksyny lub określenia, czy obecne są geny, które mogą powodować wytwarzanie toksyn.
Rodzaje
Istnieją trzy główne typy fitoplanktonu, które mogą tworzyć szkodliwe zakwity glonów: sinice , bruzdnice i okrzemki . Wszystkie trzy składają się z mikroskopijnych organizmów pływających, które podobnie jak rośliny mogą tworzyć własne pożywienie ze światła słonecznego za pomocą fotosyntezy . Ta zdolność sprawia, że większość z nich jest istotną częścią sieci pokarmowej dla małych ryb i innych organizmów.
Cyjanobakteria
Szkodliwe zakwity glonów w słodkowodnych jeziorach i rzekach lub przy ujściach rzek , gdzie rzeki wpływają do oceanu, są powodowane przez sinice, które są powszechnie określane jako „sinice”, ale w rzeczywistości są bakteriami prokariotycznymi , w przeciwieństwie do glonów, które są eukarionty . Niektóre cyjanobakterie, w tym szeroko rozpowszechniony rodzaj Microsystis , mogą wytwarzać niebezpieczne cyjanotoksyny, takie jak mikrocystyny , które są hepatotoksynami atakującymi wątrobę ssaków. Inne typy sinic mogą również wytwarzać hepatoksyny, a także neurotoksyny, cytotoksyny i endotoksyny. Stacje uzdatniania wody mogą nie być w stanie usunąć tych toksyn, co prowadzi do coraz częstszych lokalnych zaleceń dotyczących picia wody z kranu, jak miało to miejsce w Toledo w stanie Ohio w sierpniu 2014 r.
W sierpniu 2021 r. w samym stanie Nowy Jork potwierdzono, że 47 jezior ma zakwity glonów. We wrześniu 2021 r. Programy Środowiskowe Hrabstwa Spokane wydały ostrzeżenie HAB dla Newman Lake po testach wykazujących potencjalnie szkodliwe poziomy toksyczności dla sinic, podczas gdy w tym samym miesiącu odnotowano rekordowe poziomy mikrocystyn, co doprowadziło do rozszerzonego zalecenia „Nie pij” dla 280 gospodarstw domowych w Clear Lake, drugim co do wielkości jeziorze słodkowodnym w Kalifornii. Tymczasem warunki wodne na Florydzie nadal pogarszają się wraz ze wzrostem napływu składników odżywczych, powodując poważne przypadki HAB i czerwonych przypływów zarówno na obszarach słodkowodnych, jak i morskich.
HAB wyrządzają również szkody, blokując światło słoneczne wykorzystywane przez rośliny i glony do fotosyntezy lub wyczerpując rozpuszczony tlen potrzebny rybom i innym zwierzętom wodnym, co może prowadzić do wymierania ryb. Kiedy taka uboga w tlen woda pokrywa duży obszar przez dłuższy czas, może stać się niedotleniona, a nawet beztlenowa; obszary te są powszechnie nazywane martwymi strefami . Te martwe strefy mogą być wynikiem wielu różnych czynników, od zjawisk naturalnych po celową interwencję człowieka i nie ograniczają się tylko do dużych zbiorników słodkiej wody, jakie można znaleźć w wielkich jeziorach, ale są również podatne na występowanie zbiorników ze słoną wodą.
Czerwone przypływy
Inne rodzaje glonów to okrzemki i bruzdnice , występujące głównie w środowiskach morskich, takich jak wybrzeża oceanów lub zatoki, gdzie mogą również tworzyć zakwity glonów, powszechnie nazywane czerwonymi przypływami . Czerwone pływy są zjawiskiem naturalnym, chociaż w wielu przypadkach, zwłaszcza gdy formują się w pobliżu wybrzeży lub w ujściach rzek, wykazano, że są one zaostrzane przez wywołaną przez człowieka eutrofizację i/lub zmianę klimatu. Mogą wystąpić, gdy cieplejsza woda, zasolenie i składniki odżywcze osiągną określony poziom, co następnie stymuluje ich wzrost. Większość czerwonych glonów to bruzdnice. Widoczne są w wodzie w stężeniu 1000 komórek glonów/ml, podczas gdy w gęstych zakwitach mogą mierzyć ponad 200 000/ml.
Okrzemki wytwarzają kwas domoikowy , inną neurotoksynę, która może powodować drgawki u wyższych kręgowców i ptaków, ponieważ koncentruje się w łańcuchu pokarmowym. Kwas domoikowego łatwo gromadzi się w ciałach skorupiaków , sardynek i sardeli , które, jeśli następnie zjadane przez lwy morskie , wydry , waleni , ptaków lub ludzi, można wpływać na układ nerwowy, powodując poważne obrażenia lub śmierć. Latem 2015 roku rządy stanowe zamknęły ważne łowiska skorupiaków w Waszyngtonie , Oregonie i Kalifornii z powodu wysokiego stężenia kwasu domoikowego w skorupiakach.
Powoduje
Wśród przyczyn zakwitów glonów są:
- odpady chemiczne, głównie składniki odżywcze — fosfor i azotany — z nawozów lub odpadów ludzkich,
- zmiany klimatyczne i wynikające z nich globalne ocieplenie ,
- zanieczyszczenia termiczne z elektrowni i fabryk oraz
- niski poziom wody w śródlądowych drogach wodnych i jeziorach, co ogranicza przepływ wody i podnosi temperaturę wody.
Według naukowców NOAA zmiana klimatu przyczynia się do cieplejszych wód, co sprawia, że warunki dla rozwoju glonów są korzystniejsze w większej liczbie regionów i dalej na północ. Globalne ocieplenie jest również uważane za kluczowy czynnik kwitnienia glonów na półkuli południowej, co potwierdzają naukowcy z Australii. Ogólnie rzecz biorąc, spokojna, ciepła i płytka woda w połączeniu z bogatymi w składniki odżywcze warunkami w jeziorach lub rzekach zwiększa ryzyko szkodliwych zakwitów glonów.
Substancje odżywcze przedostają się do środowiska słodkowodnego lub morskiego jako spływ powierzchniowy z zanieczyszczeń rolniczych i spływ miejski z nawożonych trawników, pól golfowych i innych obiektów krajobrazowych; oraz z oczyszczalni ścieków, w których brakuje systemów kontroli składników odżywczych. Dodatkowe składniki odżywcze wprowadzane są z zanieczyszczeń atmosferycznych. Obszary przybrzeżne na całym świecie, zwłaszcza tereny podmokłe i ujścia rzek, rafy koralowe i bagna, są podatne na przeciążenie tymi składnikami odżywczymi. Na przykład większość dużych miast położonych nad Morzem Śródziemnym odprowadza wszystkie nieoczyszczone ścieki do morza. To samo dotyczy większości nadbrzeżnych krajów rozwijających się, podczas gdy w niektórych częściach świata rozwijającego się nawet 70% ścieków z dużych miast może ponownie trafiać do systemów wodnych bez oczyszczania.
W Stanach Zjednoczonych spływy powierzchniowe są największym źródłem składników odżywczych dodawanych do rzek i jezior, ale w większości nie są uregulowane na mocy federalnej ustawy o czystej wodzie . W różnych częściach kraju, takich jak region Wielkich Jezior i Zatoka Chesapeake, podejmowane są lokalne inicjatywy mające na celu zmniejszenie zanieczyszczenia substancjami biogennymi . Aby pomóc ograniczyć zakwity glonów w jeziorze Erie , stan Ohio przedstawił w 2016 r. plan ograniczenia odpływu fosforu.
Resztkowe składniki odżywcze w oczyszczonych ściekach mogą również gromadzić się w dolnych obszarach wód źródłowych i eutrofizacji paliwa, co stopniowo prowadzi do systemu zdominowanego przez cyjanobakterie, charakteryzującego się sezonowym HABS. W miarę budowy większej infrastruktury oczyszczania ścieków, więcej oczyszczonych ścieków wraca do naturalnego systemu wodociągowego, co prowadzi do znacznego wzrostu tych resztkowych składników odżywczych.
Resztkowe składniki odżywcze łączą się z składnikami odżywczymi z innych źródeł, aby zwiększyć zapas składników odżywczych w osadach, które są siłą napędową przesunięć fazowych do utrwalonych warunków eutroficznych.
Przyczynia się to do postępującej degradacji zapór, jezior, rzek i zbiorników wodnych – obszarów wód źródłowych, które zaczynają być określane jako infrastruktura ekologiczna – wywierając coraz większą presję na oczyszczalnie ścieków i stacje uzdatniania wody oraz intensyfikując sezonowe HAB.
Przykłady
Teksas
Naturalne zbiorniki wodne w Teksasie są zagrożone działalnością antropogeniczną ze względu na duże rafinerie ropy naftowej i szyby naftowe (tj. emisje i odprowadzanie ścieków), masową działalność rolniczą (tj. uwalnianie pestycydów) i wydobycie górnicze (tj. toksyczne ścieki), a także zjawiska naturalne obejmujące częste Wydarzenia HAB. Po raz pierwszy w 1985 r. stan Teksas udokumentował obecność p.o. Parvum (złoty alga) kwitną wzdłuż rzeki Pecos . Zjawisko to dotknęło 33 zbiorniki w Teksasie wzdłuż głównych systemów rzecznych, w tym Brazos, Kanady, Rio Grande, Kolorado i Red River, i spowodowało śmierć ponad 27 milionów ryb i spowodowało szkody o wartości dziesiątek milionów dolarów.
Zatoka Chesapeake
.jpg)
Chesapeake Bay , największy ujście w Stanach Zjednoczonych cierpi z powodu powtarzających się dużych glonów przez dziesięciolecia z powodu spływania chemicznej z wielu źródeł, w tym 9 dużych rzek i strumieni i 141 mniejszych potoków w częściach sześciu stanach. W dodatku woda jest dość płytka i tylko 1% dostających się do niej nieczystości trafia do oceanu.
W ujęciu wagowym 60% fosforanów wprowadzonych do zatoki w 2003 r. pochodziło z oczyszczalni ścieków, a 60% azotanów pochodziło ze spływów nawozów, odchodów zwierząt gospodarskich i atmosfery. Każdego roku do zatoki dodaje się około 300 milionów funtów (140 Gg) azotanów. Wzrost liczby ludności w zlewni zatoki z 3,7 mln osób w 1940 r. do 18 mln w 2015 r. jest również istotnym czynnikiem, ponieważ wzrost gospodarczy prowadzi do zwiększonego zużycia nawozów i rosnącej emisji odpadów przemysłowych.
Od 2015 r. sześć stanów i samorządy lokalne w zlewni Chesapeake zmodernizowały swoje oczyszczalnie ścieków, aby kontrolować zrzuty substancji odżywczych. Amerykańska Agencja Ochrony Środowiska (EPA) szacuje, że ulepszenia obróbki ścieków w regionie Chesapeake pomiędzy 1985 i 2015 zapobiec wyładowania 900 milionów funtów (410 gg) składników pokarmowych, jak przy rozładowaniu azotu zmniejszenie o 57% i fosforu o odpowiednio 75%. Zanieczyszczenia rolnicze i miejskie nadal są głównymi źródłami składników odżywczych w zatoce, a wysiłki mające na celu rozwiązanie tych problemów są kontynuowane w całym zlewisku o powierzchni 64 000 mil kwadratowych (170 000 km 2 ).
Lake Erie
Niedawne zakwity glonów w jeziorze Erie były zasilane głównie przez spływy rolnicze i doprowadziły do ostrzeżeń dla niektórych ludzi w Kanadzie i Ohio, aby nie pili wody. Międzynarodowa Komisja Wspólna wezwała Stany Zjednoczone i Kanadę do drastycznego zmniejszenia ładunku fosforu w jeziorze Erie, aby zaradzić zagrożeniu.
Zielona Zatoka
Green Bay ma martwą strefę spowodowaną zanieczyszczeniem fosforem, która wydaje się pogarszać.
Droga wodna Okeechobee
Jezioro Okeechobee jest idealnym siedliskiem dla sinic, ponieważ jest płytkie, słoneczne i pełne składników odżywczych z rolnictwa na Florydzie. Droga wodna Okeechobee łączy jezioro z Oceanem Atlantyckim i Zatoką Meksykańską odpowiednio przez rzekę St. Lucie i Caloosahatchee . Oznacza to, że szkodliwe zakwity glonów są przenoszone do estuariów, gdy woda jest uwalniana podczas wilgotnych letnich miesięcy. W lipcu 2018 aż 90% jeziora Okeechobee było pokryte glonami. Woda spływająca z jeziora napełniała region nieprzyjemnym zapachem i powodowała problemy z oddychaniem u niektórych ludzi w następnym miesiącu. Co gorsza, szkodliwe zakwity czerwonych przypływów są historycznie powszechne na wybrzeżach Florydy w tych samych miesiącach letnich. Sinice w rzekach giną, gdy docierają do słonej wody, ale ich wiązanie azotu podsyca czerwoną falę na wybrzeżu. Obszary u ujścia estuariów, takie jak Cape Coral i Port St. Lucie, doświadczają zatem złożonych skutków obu rodzajów szkodliwego zakwitu glonów. Ekipy sprzątające wynajęte przez władze w hrabstwie Lee – gdzie Caloosahatchee spotyka Zatokę Meksykańską – usunęły ponad 1700 ton martwych organizmów morskich w sierpniu 2018 roku.
Morza przybrzeżne Bangladeszu, Indii i Pakistanu
Otwarte wypróżnianie jest powszechne w Azji Południowej, ale odchody ludzkie są często pomijanym źródłem zanieczyszczenia składnikami odżywczymi w modelowaniu zanieczyszczenia mórz. Gdy azot (N) i fosfor (P) pochodzące z odchodów ludzkich zostały uwzględnione w modelach dla Bangladeszu, Indii i Pakistanu, szacowany wkład N i P do zbiorników wodnych wzrósł o jeden do dwóch rzędów wielkości w porównaniu z poprzednimi modelami. Wywóz substancji odżywczych z rzek do mórz przybrzeżnych zwiększa potencjał eutrofizacji wybrzeża (ICEP). ICEP rzeki Godavari jest trzykrotnie wyższy, gdy uwzględni się wkład N i P z ludzkich odchodów.
Szkodliwe efekty
W miarę wzrostu zakwitów glonów wyczerpują one tlen w wodzie i blokują dostęp światła słonecznego do ryb i roślin. Takie kwitnienie może trwać od kilku dni do wielu miesięcy. Przy mniejszej ilości światła rośliny znajdujące się pod rozkwitem mogą umrzeć, a ryby mogą umrzeć z głodu. Ponadto gęsta populacja zakwitu zmniejsza nocne nasycenie tlenem poprzez oddychanie. A kiedy glony w końcu wyginą, mikroby, które rozkładają martwe glony, zużywają jeszcze więcej tlenu, co z kolei powoduje, że więcej ryb umiera lub opuszcza obszar. Kiedy tlen jest nadal wyczerpywany przez zakwity, może to prowadzić do niedotlenionych martwych stref , w których ani ryby, ani rośliny nie są w stanie przetrwać. Te martwe strefy w przypadku Zatoki Chesapeake, gdzie są zjawiskiem normalnym, są również podejrzewane o to, że są głównym źródłem metanu .
Negatywny wpływ na ryby może być jeszcze bardziej dotkliwy, gdy są one zamknięte w zagrodach, tak jak ma to miejsce w gospodarstwach rybnych. W 2007 roku farma rybna w Kolumbii Brytyjskiej straciła w wyniku zakwitów 260 ton łososia, a w 2016 roku farma w Chile straciła 23 miliony łososi w wyniku zakwitu glonów.
Według NOAA mniej niż jeden procent zakwitów glonów wytwarza niebezpieczne toksyny, takie jak mikrocystyny . Chociaż niebiesko-zielone lub inne algi zwykle nie stanowią bezpośredniego zagrożenia dla zdrowia, toksyny (trucizny), które wytwarzają, są uważane za niebezpieczne dla ludzi, zwierząt lądowych, ssaków morskich, ptaków i ryb w przypadku spożycia. Toksyny to neurotoksyny, które niszczą tkankę nerwową, która może wpływać na układ nerwowy, mózg i wątrobę i prowadzić do śmierci. Testy wykazały, że niektóre toksyny w pobliżu zakwitów mogą znajdować się w powietrzu, a tym samym być wdychane, co może mieć wpływ na zdrowie.
Nie ma leczenia dla zwierząt, w tym bydła hodowlanego, jeśli piją z zakwitów glonów, w których obecne są takie toksyny. Departament Zdrowia Florydy zaleca, aby ludzie i zwierzęta byli trzymani z dala od zakwitów glonów, aby uniknąć kontaktu.
Naukowcy odkryli, że habs były dominantą poprzednich masowe wymierania , w tym End-permu Extinction .
Ludzkie zdrowie
Żywność
Nie zaleca się spożywania ryb lub skorupiaków z jezior, które kwitną w pobliżu. Badanie z 2002 roku wykazało, że toksyny z alg mogą być przyczyną aż 60 000 przypadków zatrucia na świecie każdego roku. Wynika to z akumulacji silnych toksyn w skorupiakach, które jedzą te algi, a następnie te skorupiaki są później spożywane przez ludzi, co może skutkować zatruciem mięczakami amnezyjnymi (ASP), biegunką , neurotoksycznym zatruciem skorupiakami i paralitycznym zatruciem skorupiakami . Toksyczne zatrucie paraliżowymi skorupiakami na Filipinach podczas czerwonych przypływów spowodowało co najmniej 120 zgonów w ciągu kilku dziesięcioleci. Po incydencie z HAB w 2014 r. w Monterey Bay w Kalifornii urzędnicy służby zdrowia ostrzegli ludzi, aby nie jedli niektórych części sardeli, sardynek lub krabów złowionych w zatoce. W 1987 roku pojawiła się nowa choroba: ASP. Ludzie, którzy jedli małże z Wyspy Księcia Edwarda, mieli ASP. Chorobę wywołał kwas domoikowy, wytwarzany przez okrzemki znalezione na obszarze, na którym hodowano małże. W 2015 r. większość połowów skorupiaków w Waszyngtonie, Oregonie i Kalifornii została zamknięta z powodu wysokiego stężenia toksycznego kwasu domoikowego w skorupiakach. Ostrzegano ludzi, że wdychanie oparów z fal lub wiatru podczas czerwonego przypływu może powodować ataki astmy lub prowadzić do innych dolegliwości układu oddechowego.
W 2018 r. urzędnicy rolni w Utah martwili się, że nawet uprawy mogą zostać skażone w przypadku nawadniania toksyczną wodą, chociaż przyznają, że nie mogą dokładnie zmierzyć skażenia z powodu tak wielu zmiennych w rolnictwie. Ostrzegali jednak mieszkańców przez ostrożność.
Woda pitna
Osoby są generalnie ostrzegane, aby nie wchodziły ani nie piły wody z zakwitów glonów, ani nie pozwalały swoim zwierzętom pływać w wodzie, ponieważ wiele zwierząt padło z powodu zakwitów glonów. W co najmniej jednym przypadku ludzie zaczęli chorować przed wydaniem ostrzeżeń.
W niektórych miejscach ostrzegano odwiedzających, aby nawet nie dotykali wody. Żeglarzom powiedziano, że toksyny w wodzie mogą być wdychane przez wiatr lub fale. Plaże oceaniczne, jeziora i rzeki zostały zamknięte z powodu zakwitu glonów. Po tym, jak w 2015 roku pies zmarł w wyniku kąpieli w rozkwicie w kalifornijskiej rosyjskiej rzece , urzędnicy również opublikowali ostrzeżenia dotyczące części rzeki. Zagotowanie wody w domu przed wypiciem nie usuwa toksyn.
Naukowcy z Wielkiej Brytanii, która odnotowała ogromny wzrost toksycznych glonów, podejrzewają, że picie wody ze źródeł, w których występują niebiesko-zielone algi, może przyczyniać się do rozwoju choroby Alzheimera , Parkinsona lub Lou Gehriga . Jednak niewiele zakładów uzdatniania wody regularnie przeprowadza testy na obecność toksyn sinicowych .
W sierpniu 2014 r. miasto Toledo w stanie Ohio zaleciło swoim 500 000 mieszkańcom, aby nie pili wody z kranu, ponieważ wysoki poziom toksyn z zakwitu glonów w zachodnim jeziorze Erie wpłynął na zdolność ich oczyszczalni do uzdatniania wody do bezpiecznego poziomu. Sytuacja awaryjna wymagała użycia wody butelkowanej do wszystkich normalnych zastosowań, z wyjątkiem kąpieli pod prysznicem, co poważnie wpłynęło na usługi publiczne i przedsiębiorstwa komercyjne. Kwitnienie powróciło w 2015 roku i było ponownie prognozowane na lato 2016 roku.
W 2004 roku kwitną w Kisumu Bay, która jest źródłem wody pitnej dla 500.000 ludzi w Kisumu , Kenia , cierpiał na podobnym skażenia wody. W Chinach woda została odcięta od mieszkańców w 2007 r. z powodu zakwitu glonów w trzecim co do wielkości jeziorze, co zmusiło 2 miliony ludzi do korzystania z wody butelkowanej. Mniejsze zamknięcie wody w Chinach dotknęło 15 000 mieszkańców dwa lata później w innym miejscu. Australia w 2016 roku również musiała odciąć rolnikom wodę.
Alan Steinman z Grand Valley State University wyjaśnił, że jedną z głównych przyczyn kwitnienia glonów w ogóle, a konkretnie jeziora Erie, jest to, że niebiesko-zielone algi rozwijają się dzięki wysokiej zawartości składników odżywczych, a także ciepłej i spokojnej wodzie. Jezioro Erie jest bardziej podatne na kwitnienie, ponieważ ma wysoki poziom składników odżywczych i jest płytkie, co powoduje, że latem szybciej się nagrzewa.
Objawy związane z piciem toksycznej wody mogą pojawić się w ciągu kilku godzin po ekspozycji. Mogą obejmować nudności, wymioty i biegunkę lub wywoływać bóle głowy i problemy żołądkowo-jelitowe. Chociaż rzadko, toksyczność wątroby może spowodować śmierć. Objawy te mogą następnie prowadzić do odwodnienia, co jest kolejnym poważnym problemem. W wysokich stężeniach toksyny w wodach alg po dotknięciu mogą powodować wysypki skórne, podrażniać oczy, nos, usta lub gardło. Osobom z podejrzeniem objawów mówi się, aby wezwali lekarza, jeśli objawy utrzymują się lub nie mogą powstrzymać płynów po 24 godzinach.
Zaburzenia neurologiczne
Uważa się, że toksyczne zakwity glonów odgrywają rolę w rozwoju zwyrodnieniowych zaburzeń neurologicznych, takich jak stwardnienie zanikowe boczne i choroba Parkinsona .
Wpływ ekonomiczny
Rekreacja i turystyka
Zagrożenia towarzyszące szkodliwym zakwitom glonów utrudniają odwiedzającym korzystanie z plaż i jezior w takich miejscach w Stanach Zjednoczonych, jak Floryda, Kalifornia, Vermont i Utah. Osoby chcące cieszyć się wakacjami lub dniami wolnymi były trzymane z daleka ze szkodą dla lokalnych gospodarek. Na jeziorach i rzekach w Północnej Dakocie , Minnesocie , Utah, Kalifornii i Ohio pojawiły się znaki ostrzegające o potencjalnym zagrożeniu dla zdrowia.
W lipcu 2016 r. Floryda ogłosiła stan wyjątkowy w czterech hrabstwach w wyniku zakwitów. Mówiono, że „niszczą” wiele firm i wpływają na lokalne gospodarki, a wiele z nich musiało całkowicie zamknąć. Niektóre plaże zostały zamknięte, a hotele i restauracje odnotowały spadek działalności. Ucierpiała również turystyczna aktywność sportowa, taka jak wędkarstwo i pływanie łódką. Senator Marco Rubio nazwał sytuację na Florydzie „kryzysem zdrowotnym, ekologicznym i ekonomicznym”.
.jpg)
Podobne zakwity stały się częstsze w Europie, a wśród krajów, które je zgłosiły, znalazła się Francja. Latem 2009 roku plaże w północnej Bretanii zostały pokryte tonami potencjalnie śmiertelnych gnijących zielonych alg. Koń jadący wzdłuż plaży upadł i umarł od oparów wydzielanych przez gnijące glony.
Poważnym problemem stały się szkody gospodarcze wynikające z utraty biznesu. Według jednego z raportów z 2016 r., cztery główne skutki ekonomiczne szkodliwych zakwitów glonów wynikają ze szkód dla zdrowia ludzkiego, rybołówstwa, turystyki i rekreacji oraz kosztów monitorowania i zarządzania obszarami, na których pojawiają się zakwity. EPA szacuje, że zakwity glonów dotykają 65% głównych estuariów w kraju, a ich roczny koszt wynosi 2,2 miliarda dolarów. W Stanach Zjednoczonych istnieje około 166 martwych stref przybrzeżnych. Ponieważ gromadzenie danych było trudniejsze i ograniczone ze źródeł spoza USA, większość szacunków z 2016 r. dotyczyła głównie Stanów Zjednoczonych
Mieszkańcy miast portowych w prowincji Shandong we wschodnich Chinach nie są już zaskoczeni, gdy co roku pojawiają się ogromne zakwity glonów i zalewają plaże. Przed Igrzyskami Olimpijskimi w Pekinie w 2008 r. ponad 10 000 osób pracowało, aby usunąć z plaż 20 000 ton martwych glonów. W 2013 r. kolejny rozkwit w Chinach, uważany za największy w historii, objął powierzchnię 7500 mil kwadratowych, a następnie w 2015 r. nastąpił kolejny, który pokrył jeszcze większe 13500 mil kwadratowych. Uważa się, że zakwity w Chinach są spowodowane zanieczyszczeniem z nieoczyszczonych zrzutów rolniczych i przemysłowych do rzek prowadzących do oceanu.
Przemysł rybny
Już w 1976 r. krótkoterminowa, stosunkowo niewielka, martwa strefa u wybrzeży Nowego Jorku i New Jersey kosztowała rybołówstwo komercyjne i rekreacyjne ponad 500 milionów dolarów. W 1998 r. czerwony przypływ w Hongkongu zabił ponad 10 milionów dolarów w rybach o wysokiej wartości.
W 2009 r. wpływ ekonomiczny na stan nadmorskich hrabstw Waszyngtonu, zależnych od jego przemysłu rybnego, oszacowano na 22 miliony dolarów. W 2016 r. amerykański przemysł rybny spodziewał się, że przyszłe utracone przychody mogą wynieść 900 milionów dolarów rocznie.
NOAA przedstawiła kilka szacunków kosztów dla różnych zakwitów w ciągu ostatnich kilku lat: 10,3 miliona dolarów w 2011 r. z powodu czerwonego przypływu podczas lądowań ostryg w Teksasie; 2,4 miliona dolarów utraconych dochodów przez handel plemienny od zamknięcia łowisk w 2015 r. na północno-zachodnim Pacyfiku; 40 milionów dolarów z powodu utraty turystyki w stanie Waszyngton w wyniku tego samego zamknięcia łowisk.
Wraz ze szkodami dla przedsiębiorstw, żniwo spowodowane chorobami ludzkimi skutkuje utratą zarobków i uszczerbkiem na zdrowiu. Kosztowna jest również opieka medyczna, badanie prowadzone przez służby zdrowia polegające na pobieraniu próbek i testowaniu wody, a także umieszczanie znaków ostrzegawczych w miejscach, w których ma to miejsce.
Zamknięcia stosowane na obszarach, na których występuje ten zakwit glonów, mają duży negatywny wpływ na przemysł rybny, dodają do tego wysoką śmiertelność ryb, wzrost cen spowodowany niedoborem dostępnych ryb i spadek popytu na owoce morza z powodu strach przed zanieczyszczeniem toksynami. Powoduje to duże straty ekonomiczne dla branży.
Szacuje się, że koszty ekonomiczne wzrosną. Na przykład w czerwcu 2015 r. największy znany toksyczny HAB wymusił zamknięcie przemysłu skorupiaków na zachodnim wybrzeżu, po raz pierwszy w historii. Jeden z ekspertów Seattle NOAA skomentował: „Jest to bezprecedensowe pod względem zakresu i wielkości tego szkodliwego zakwitu glonów i warunków ciepłej wody, które obserwujemy na morzu…”. Zakwit obejmował obszar od Santa Barbara w Kalifornii na północ po Alaskę .
Wpływ środowiska
Rosnąca liczba i zasięg
Liczba zgłoszonych szkodliwych zakwitów glonów (sinice) wzrasta na całym świecie. W Stanach Zjednoczonych w ciągu ostatniej dekady w każdym stanie przybrzeżnym wystąpiły szkodliwe zakwity glonów, a gatunki pojawiły się w nowych miejscach, o których wcześniej nie wiedziano, że mają problemy. W głębi lądu nastąpił wzrost wielkości i częstotliwości występowania głównych rzek. W 2015 r. rzeka Ohio miała rozkwit, który rozciągnął „bezprecedensowy” 650 mil (1050 km) do sąsiednich stanów i dał wynik pozytywny na obecność toksyn, co spowodowało problemy z wodą pitną i rekreacją. Część rzeki Jordan w stanie Utah została zamknięta z powodu toksycznego rozkwitu glonów w 2016 roku.
Naukowcy zgłosili wzrost HABs w Europie, Afryce i Australii. Obejmowały one zakwity na niektórych Wielkich Jeziorach Afrykańskich , takich jak Jezioro Wiktorii , drugie co do wielkości jezioro słodkowodne na świecie. Indie co roku odnotowują wzrost liczby zakwitów. W 1977 Hongkong zgłosił swój pierwszy czerwony przypływ. Do 1987 roku dostawali średnio 35 sztuk rocznie. Ponadto pojawiły się doniesienia o szkodliwych zakwitach glonów w popularnych kanadyjskich jeziorach, takich jak Beaver Lake i Quamichan Lake. Te zakwity były odpowiedzialne za śmierć kilku zwierząt i doprowadziły do zaleceń dotyczących pływania.
Globalne ocieplenie i zanieczyszczenie powodują powstawanie zakwitów glonów w miejscach wcześniej uważanych za „niemożliwych” lub rzadkich dla ich istnienia, takich jak pod pokrywą lodową w Arktyce , na Antarktydzie , w Himalajach , Górach Skalistych i w Sierra Nevada Góry .
Wymieranie ryb
_(13587504875).jpg)
HABs spowodowały masywne wymieranie ryb. W 2016 roku 23 miliony łososi hodowanych w Chile zmarło z powodu toksycznego zakwitu glonów. Aby pozbyć się martwych ryb, te nadające się do spożycia przerabiano na mączkę rybną, a resztę wyrzucano 60 mil od brzegu, aby uniknąć ryzyka dla zdrowia ludzkiego. Szacuje się, że koszt ekonomiczny tego wymierania wyniósł 800 milionów dolarów. Ekspert ds. środowiska Lester Brown napisał, że hodowla łososi i krewetek w przybrzeżnych stawach powoduje koncentrację odpadów, co przyczynia się do eutrofizacji i tworzenia martwych stref.
Inne kraje zgłosiły podobne skutki, a miasta takie jak Rio de Janeiro w Brazylii obserwowały poważne wymieranie ryb w wyniku zakwitów, co stało się częstym zjawiskiem. Na początku 2015 r. Rio zebrało około 50 ton martwych ryb z laguny, w której miały się odbyć imprezy wodne na Igrzyskach Olimpijskich 2016.
Monterey Bay cierpi na szkodliwe zakwity glonów, ostatnio w 2015 roku: „Okresowe kwitnienie z produkujących toksyny Pseudo-nitzschia . Okrzemki zostały udokumentowane przez ponad 25 lat w Monterey Bay, gdzie indziej wzdłuż zachodniego wybrzeża Stanów Zjednoczonych Podczas dużych kwiatach The toksyna gromadzi się w skorupiakach i małych rybach, takich jak sardele i sardynki, które żywią się glonami, zmuszając do zamknięcia niektórych łowisk i zatruwając ssaki morskie i ptaki żywiące się skażonymi rybami. Podobne wymieranie ryb z powodu toksycznych alg lub braku tlenu zaobserwowano w Rosji, Kolumbii, Wietnamie, Chinach, Kanadzie, Turcji, Indonezji i Francji.
Śmierć zwierząt lądowych
Zwierzęta lądowe, w tym zwierzęta gospodarskie i zwierzęta domowe, zostały dotknięte. Psy padły z powodu toksyn po pływaniu w zakwitach glonów. Ostrzeżenia nadeszły z agencji rządowych w stanie Ohio, które zauważyły, że wiele zgonów psów i zwierząt hodowlanych było wynikiem narażenia na HAB w Stanach Zjednoczonych i innych krajach. W raporcie z 2003 r. zauważyli również, że w ciągu ostatnich 30 lat obserwowali częstsze i trwalsze szkodliwe zakwity glonów”. W tym samym roku w 50 krajach i 27 stanach pojawiły się doniesienia o chorobach ludzi i zwierząt związanych z toksynami alg. Departament Rolnictwa w Australii ostrzegł rolników, że toksyny z HAB mają „potencjał do bardzo szybkiego zabicia dużej liczby zwierząt gospodarskich”.
Ssaki morskie również zostały poważnie skrzywdzone, ponieważ ponad 50 procent nietypowych zgonów ssaków morskich jest spowodowanych szkodliwym zakwitem glonów. W 1999 roku podczas czerwonego przypływu na Florydzie zginęło ponad 65 delfinów butlonosych . W 2013 roku czerwona fala na południowo-zachodniej Florydzie zabiła rekordową liczbę manatów . Masowo ginęły również wieloryby. W latach 2005-2014 Argentyna zgłosiła śmierć średnio 65 młodych wielorybów, które eksperci powiązali z zakwitem glonów. Ekspert ds. wielorybów spodziewa się znacznego zmniejszenia populacji wielorybów. W 2003 r. u wybrzeży Cape Cod na Północnym Atlantyku co najmniej 12 wielorybów zdechło z powodu toksycznych alg spowodowanych czerwonym przypływem. W 2015 r. Alaska i Kolumbia Brytyjska poinformowały, że wiele humbaków prawdopodobnie zmarło z powodu toksyn HAB, z czego 30 wyrzuciło na brzeg na Alasce. „Naszą wiodącą teorią w tym momencie jest to, że szkodliwy rozkwit glonów przyczynił się do śmierci” – powiedział rzecznik NOAA.
Ptaki padły po zjedzeniu martwych ryb skażonych toksycznymi algami. Gnijące i rozkładające się ryby są zjadane przez ptaki, takie jak pelikany , mewy , kormorany i prawdopodobnie ssaki morskie lub lądowe, które następnie ulegają zatruciu. Zbadano układy nerwowe martwych ptaków, które okazały się nieskuteczne w wyniku działania toksyny. Na wybrzeżu Oregonu i Waszyngtonu w 2009 r. zabito również tysiąc markaczek , czyli kaczek morskich. „To jest ogromne” – powiedział profesor uniwersytecki. Gdy umierające lub martwe ptaki wyrzucały się na brzeg, agencje zajmujące się dziką przyrodą weszły w „tryb kryzysowy”.
Sugerowano nawet, że szkodliwe zakwity glonów są odpowiedzialne za śmierć zwierząt znalezionych w skamieniałościach.
Więcej martwych stref
Według NOAA zakwity mogą szkodzić środowisku nawet bez wytwarzania toksyn, wyczerpując tlen z wody podczas wzrostu i rozkładając się po śmierci. Kwiaty mogą również blokować światło słoneczne dla organizmów żyjących pod nim. Rekordowa liczba i wielkość zakwitów uformowała się na wybrzeżu Pacyfiku, w jeziorze Erie, w zatoce Chesapeake i w Zatoce Meksykańskiej, gdzie w rezultacie powstało wiele martwych stref. W latach 60. liczba martwych stref na całym świecie wynosiła 49; do 2008 r. liczba ta wzrosła do ponad 400. W Stanach Zjednoczonych są one szczególnie rozpowszechnione na wschodnim i południowym wybrzeżu.
Różne ważne siedliska przyrodnicze, takie jak rzeki, jeziora i ujścia rzek , nadal ulegają degradacji i przyczyniły się do powstania bardziej pozbawionych tlenu martwych stref , w tym niektórych w Zatoce Meksykańskiej, Zatoce Chesapeake i Jeziorze Erie.
Wśród największych martwych stref znalazły się te na Morzu Bałtyckim w północnej Europie i Zatoce Meksykańskiej, które mają wpływ na przemysł rybny w USA o wartości 2,8 miliarda dolarów. Niestety martwe strefy rzadko się regenerują i zwykle powiększają się. Jedną z niewielu martwych stref, które kiedykolwiek odbudowano, była Morze Czarne , które dość szybko wróciło do normy po rozpadzie Związku Radzieckiego w latach 90. ze względu na wynikające z tego zmniejszenie zużycia nawozów.
Potencjalne środki zaradcze
Obróbka chemiczna i zapory
Pod koniec sierpnia 2019 r. jezioro Chippewa w północno-wschodnim Ohio stało się pierwszym jeziorem w USA, w którym pomyślnie przetestowano nową obróbkę chemiczną. Formuła chemiczna zabiła wszystkie toksyczne glony w jeziorze w ciągu jednego dnia. Formuła (firmy BlueGreen Water Technologies ) była już stosowana w Chinach, RPA i Izraelu.
Chociaż liczba algicydy były skuteczne w zabijaniu glony, zostały one wykorzystywane głównie w małych zbiornikach wodnych. Jednak w przypadku dużych zakwitów alg dodanie alg, takich jak azotan srebra lub siarczan miedzi, może mieć gorsze skutki, takie jak całkowite zabicie ryb i szkodzenie innym dzikim zwierzętom. Negatywne skutki mogą być zatem gorsze niż naturalne obumieranie glonów.
W lutym 2020 r. tama Roodeplaat w prowincji Gauteng w RPA została potraktowana nowym preparatem algobójczym (firmy BlueGreen Water Technologies ) przeciwko ciężkiemu zakwitowi Microcystis sp. Taka formuła pozwala granulowanemu produktowi unosić się i powoli uwalniać na powierzchni wody składnik aktywny, nadwęglan sodu , który uwalnia nadtlenek wodoru (H 2 O 2 ). W konsekwencji efektywne stężenia są ograniczone pionowo do powierzchni wody; i przestrzennie do obszarów obfitujących w sinice . Zapewnia to organizmom wodnym „bezpieczną przystań” na obszarach nieopryskanych i pozwala uniknąć negatywnych skutków związanych ze stosowaniem standardowych algicydów .
Inni eksperci proponowali budowę zbiorników, aby zapobiec przemieszczaniu się glonów w dół rzeki. Może to jednak prowadzić do wzrostu glonów w zbiorniku, które stają się pułapkami osadowymi, w wyniku czego nagromadzają się składniki odżywcze. Niektórzy badacze odkryli, że intensywne zakwity w zbiornikach są głównym źródłem toksycznych glonów obserwowanych w dole rzeki, ale ruch glonów był jak dotąd mniej badany, chociaż uważa się go za prawdopodobną przyczynę transportu glonów.
Czujniki i urządzenia monitorujące
Coraz więcej naukowców zgadza się, że istnieje pilna potrzeba ochrony społeczeństwa poprzez możliwość przewidywania szkodliwych zakwitów glonów. Jednym ze sposobów, w jaki mają to zrobić, są zaawansowane czujniki, które mogą ostrzegać o potencjalnych zakwitach. Te same typy czujników mogą być również używane w zakładach uzdatniania wody, aby pomóc im przygotować się na wyższe poziomy toksyczności.
Jedyne używane obecnie czujniki znajdują się w Zatoce Meksykańskiej. W 2008 r. podobne czujniki w Zatoce ostrzegały o zwiększonym poziomie toksyn, który doprowadził do zaprzestania połowów skorupiaków w Teksasie, wraz z wycofaniem małży, małży i ostryg, co może uratować wiele istnień ludzkich. Wraz ze wzrostem wielkości i częstotliwości HAB eksperci wskazują na potrzebę znacznie większej liczby czujników rozmieszczonych w całym kraju. Te same rodzaje czujników mogą być również wykorzystywane do wykrywania zagrożeń dla wody pitnej spowodowanych celowym zanieczyszczeniem.
Technologie teledetekcji satelitarnej i teledetekcji zyskują na znaczeniu w monitorowaniu, śledzeniu i wykrywaniu HAB. Cztery amerykańskie agencje federalne – EPA, Narodowa Agencja Aeronautyki i Przestrzeni Kosmicznej (NASA), NOAA i US Geological Survey (USGS) – pracują nad sposobami wykrywania i pomiaru zakwitów sinic przy użyciu danych satelitarnych. Dane mogą pomóc w opracowaniu wskaźników wczesnego ostrzegania o zakwitach sinic poprzez monitorowanie zasięgu lokalnego i krajowego. W 2016 r. z powodzeniem przetestowano automatyczne systemy wczesnego ostrzegania i po raz pierwszy udowodniono, że pozwalają one zidentyfikować szybki wzrost glonów i wynikające z tego wyczerpywanie się tlenu w wodzie.
Jednak przynajmniej w USA finansowanie takich urządzeń ostrzegawczych kurczy się, a zatwierdzone finansowanie spadło o 45% w ciągu ostatnich pięciu lat. Według jednego z profesorów nauk morskich: „Potrzebujemy tego bardziej niż kiedykolwiek, a dotarliśmy do przepaści tworzenia świetnych prognoz, ale nie możemy tego zrobić”.
Zmniejszenie spływu chemicznego
Azotany i fosfor zawarte w nawozach powodują zakwity glonów, gdy spływają one do jezior i rzek po ulewnych deszczach. Zasugerowano modyfikacje metod uprawy, takie jak stosowanie nawozu tylko w ukierunkowany sposób we właściwym czasie, dokładnie tam, gdzie może to zrobić najwięcej dla upraw w celu zmniejszenia potencjalnego spływu. Metodą stosowaną z powodzeniem jest nawadnianie kroplowe , które zamiast szeroko rozprowadzać nawozy na polach, nawadnia korzenie roślin poprzez sieć rurek i emiterów, nie pozostawiając śladów nawozu do spłukania. Według Organizacji Współpracy Gospodarczej i Rozwoju (OECD) nawadnianie kroplowe zapobiega również tworzeniu się zakwitów glonów w zbiornikach wody pitnej, jednocześnie oszczędzając do 50% wody zwykle wykorzystywanej przez rolnictwo.
Pojawiły się również propozycje stworzenia stref buforowych listowia i terenów podmokłych, aby pomóc odfiltrować fosfor, zanim dotrze on do wody. Inni eksperci sugerowali stosowanie uprawy konserwującej, zmianę płodozmianu i przywracanie terenów podmokłych. „Najważniejszą rzeczą, jaką można zrobić, jest ograniczenie spływu rolniczego” – twierdzi ekspert ds. zanieczyszczeń Wielkich Jezior. „Lepsza profilaktyka niż leczenie”. Inny ekspert twierdzi, że przy odpowiednim zarządzaniu niektóre martwe strefy mogą się zmniejszyć w ciągu roku.
Odnotowano kilka sukcesów w kontrolowaniu chemikaliów. Po załamaniu się połowów homarów w Norwegii w 1986 r. z powodu niskiego poziomu tlenu, na przykład, rząd w sąsiedniej Danii podjął działania i zmniejszył produkcję fosforu o 80%, co zbliżyło poziom tlenu do normy. Podobnie, martwe strefy w Morzu Czarnym i wzdłuż Dunaju, które odzyskano po zastosowaniu fosforu przez rolników, zostały zmniejszone o 60%.
Badania i zarządzanie
W 2008 roku rząd USA przygotował raport na temat problemu „Harmful Algal Bloom Management and Response: Assessment and Plan”. Zmiana rozpoznała powagę problemu:
Powszechnie uważa się, że na całym świecie rośnie częstotliwość i rozmieszczenie geograficzne HAB. Wszystkie stany przybrzeżne USA doświadczyły HAB w ciągu ostatniej dekady, a nowe gatunki pojawiły się w niektórych miejscach, o których wcześniej nie wiadomo było, że powodują problemy. Uważa się również, że częstotliwość HAB wzrasta w systemach słodkowodnych.
Raport sugerował między innymi wykorzystanie ulepszonych metod monitorowania, dążenie do poprawy przewidywalności i testowanie nowych potencjalnych metod kontroli HAB. Niektóre kraje otaczające Morze Bałtyckie, które ma największą na świecie martwą strefę, rozważały użycie ogromnych opcji geoinżynieryjnych, takich jak wtłaczanie powietrza do warstw dennych w celu ich napowietrzenia.
W 2015 r. NOAA utworzyła 12 nowych grantów badawczych o łącznej wartości prawie 2,1 miliona dolarów, które przyznałyby krajowym organizacjom prowadzącym badania nad szkodliwymi zakwitami glonów i niedotlenieniem, które uważają za „dwa z najbardziej złożonych naukowo i ekonomicznie szkodliwych problemów przybrzeżnych”.
Monitorowanie i raportowanie
Większość krajów, stanów i dużych miast posiada wydziały, które pomagają monitorować i zgłaszać przypadki zakwitów glonów. W Centrum Kontroli Chorób i Prewencji (CDC) w Stanach Zjednoczonych rozpoczęła pierwszy system glonów raportowania kwitną kraju w czerwcu 2016. agencji ochrony środowiska w poszczególnych stanach USA zaakceptuje raporty Kwitnie od obywateli i będzie współpracować z miast do testów i zgłaszania incydentów do głoska bezdźwięczna. Kilka przykładów:
- Światowa Organizacja Zdrowia (WHO)
- Międzynarodowe Towarzystwo Badań nad Szkodliwymi Algami (ISSHA)
- Stan Nowy Jork
- Illinois
- Stan Waszyngton
- Kalifornia
- Teksas
- Floryda
Zobacz też
Uwagi
Zewnętrzne linki
- CyanoHABs – Amerykańska Agencja Ochrony Środowiska
- Film NOAA o martwych strefach