Skip to main content
Query

20.1.1: Uchafuzi wa maji na Vyanzo Vyao

  • Page ID
    166104
  • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    Ingawa michakato ya asili kama vile mlipuko wa volkeno au uvukizi wakati mwingine unaweza kusababisha uchafuzi wa maji, uchafuzi wa mazingira zaidi unatokana na shughuli za binadamu, ardhi. Uchafuzi unaweza kuenea kupitia mabwawa mbalimbali ya maji, kama maji yanayobeba yanaendelea kupitia hatua za mzunguko wa maji (takwimu\(\PageIndex{a}\)). Muda wa makazi (wakati wa wastani ambao molekuli ya maji inatumia katika hifadhi) ni muhimu kwa matatizo ya uchafuzi wa mazingira kwa sababu unaathiri uwezekano wa uchafuzi wa mazingira. Maji katika mito yana muda mfupi wa makazi, hivyo uchafuzi wa mazingira huwa pale kwa ufupi tu. Bila shaka, uchafuzi wa mazingira katika mito unaweza kuhamia kwenye hifadhi nyingine, kama vile bahari, ambapo inaweza kusababisha matatizo zaidi. Maji ya chini ya ardhi ni kawaida na sifa ya mtiririko wa polepole na muda mrefu wa makazi, ambayo inaweza kufanya uchafuzi wa maji ya chini hasa tatizo. Hatimaye, uchafuzi wa mazingira wakati makazi inaweza kuwa kubwa zaidi kuliko muda wa makazi ya maji kwa sababu uchafuzi inaweza kuchukuliwa kwa muda mrefu ndani ya mazingira au kufyonzwa kwenye sediment.

    Mazingira inaonyesha uhakika chanzo na nonpoint chanzo uchafuzi maji kusonga kati ya mabwawa.
    Kielelezo\(\PageIndex{a}\): Vyanzo vya uchafuzi wa maji na harakati za uchafuzi katika mabwawa mbalimbali ya maji ya mzunguko wa maji (kama vile mito na aquifers). Uchafuzi wa chanzo cha uhakika unaweza kufuatiliwa na pointi maalum za kutokwa. Uchafuzi wa hewa ni mfano wa uchafuzi wa chanzo kisicho na uhakika kwa sababu uchafuzi ni katika hewa na mazingira, hatimaye kuingia maji kutoka maeneo mbalimbali. Udongo na mashapo yaliyoharibika ni chanzo kingine cha uchafuzi wa chanzo kisicho na uhakika. Picha na USGS (uwanja wa umma).

    Maji yanaweza kuharibiwa na shughuli mbalimbali za binadamu au kwa vipengele vya asili vilivyopo, kama mafunzo ya kijiolojia yenye madini. Shughuli za kilimo, shughuli za viwanda, kufuta ardhi, shughuli za wanyama, na michakato ndogo na kubwa ya matibabu ya maji taka, miongoni mwa mambo mengine mengi, yote yanaweza kuchangia uchafuzi. Kama maji yanavyopita juu ya ardhi au kuingia ndani ya ardhi, inafuta nyenzo zilizoachwa nyuma na vyanzo hivi vinavyoweza kuchafua. Hatari na aina ya kurekebisha kwa mchafuzi hutegemea aina ya kemikali zilizopo.

    Uchafuzi wa chanzo cha uhakika unaweza kuhusishwa na asili moja, inayofafanuliwa. Kwa mfano, mashamba ya kiwanda cha wanyama (takwimu\(\PageIndex{b}\)) huongeza idadi kubwa na wiani mkubwa wa mifugo kama vile ng'ombe, nguruwe, na kuku. Mifumo ya maji taka ya pamoja ambayo ina seti moja ya mabomba ya chini ya ardhi ili kukusanya maji taka na maji ya dhoruba kutoka mitaani kwa ajili ya matibabu ya maji machafu pia inaweza kuwa vyanzo vikubwa vya uchafuzi. Wakati wa mvua kubwa, maji ya dhoruba ya maji yanaweza kuzidi uwezo wa maji taka, na kusababisha kurudi nyuma. Hii inamwagika maji taka yasiyotibiwa moja kwa moja kwenye maji ya uso (takwimu\(\PageIndex{c}\)). Mifano mingine ni pamoja na mabomba kutoka viwanda, maeneo ya kutoweka taka, mizinga ya kuhifadhi, na umwagikaji wa kemikali.

    Katika operesheni hii ya kulisha kujilimbikizia, nguruwe hufufuliwa kwa densities ya juu.
    Kielelezo\(\PageIndex{b}\): Mashamba makubwa ya wanyama mara nyingi hujulikana kama shughuli za kulisha kujilimbikizia (CFOs). Mashamba haya yanachukuliwa kuwa vyanzo vyenye uwezo wa uchafuzi wa mazingira kwa sababu taka za wanyama zisizotibiwa zinaweza kuingia kwenye miili ya maji ya jirani kama maji taka Mikopo: ehp.gov
    Katika mfumo huu wa maji taka pamoja, maji taka na maji kutoka kwenye dhoruba ya dhoruba hukusanywa kwenye mfumo huo wa bomba.
    Kielelezo\(\PageIndex{c}\): Mfumo wa maji taka pamoja ni chanzo kikubwa cha uchafuzi wa maji wakati wa mvua kubwa kutokana na kufurika kwa maji taka yasiyotibiwa. Maji taka kutoka vyanzo vya ndani, biashara, na viwanda huingia kwenye mfumo kwa njia ya spout chini na maji ya dhoruba huingia kwa njia ya kukimbia kwa dhoruba. Wakati wa hali ya hewa kavu (na dhoruba ndogo), maji taka yote yanashughulikiwa na kazi za matibabu za umma (POTW). Bwawa huzuia maji taka ya ghafi kuingia ndani ya mwili wa maji kupitia bomba la nje. Wakati wa hali ya hewa ya mvua (dhoruba kubwa), muundo wa misaada inaruhusu baadhi ya maji taka pamoja na maji ya dhoruba kutolewa bila kutibiwa na mwili wa maji karibu. Picha na Shirika la Ulinzi wa Mazingira la Marekani (uwanja wa umma).

    Nonpoint chanzo uchafuzi wa mazingira ni kutoka vyanzo mbalimbali kutawanyika. Mchango wote wa uchafuzi ni hatari, lakini vipengele vya mtu binafsi haviwezi kufikia viwango vya hatari. Vyanzo visivyo na uhakika vya uchafuzi wa mazingira ni pamoja na mashamba ya kilimo, miji, na migodi Mvua huendesha juu ya ardhi na kupitia ardhi, kuokota uchafuzi kutoka katika maji yote (ikiwa ni pamoja na maeneo ya ardhi na mito midogo ambayo huingia ndani ya mwili fulani wa maji). Uchafuzi huu unaweza kujumuisha dawa za kuua wadudu, dawa za wadudu, na mbolea kutoka kwenye mashamba ya kilimo na lawns; mafuta, antifreeze, taka za wanyama, na chumvi za barabara kutoka maeneo ya miji; na asidi na vipengele vya sumu kutoka migodi iliyoachwa. Kisha, uchafuzi huu unafanywa na kurudiwa ndani ya miili ya maji ya uso na maji ya chini. Nonpoint chanzo uchafuzi wa mazingira, ambayo ni sababu kubwa ya uchafuzi wa maji nchini Marekani, kwa kawaida ni vigumu zaidi na gharama kubwa ya kudhibiti ya uhakika chanzo uchafuzi kwa sababu ya ukolezi wake chini, vyanzo mbalimbali, na kiasi kikubwa zaidi ya maji.

    Kwa mujibu wa ripoti ya mwaka 2016, kulikuwa na kesi 20,912 za miili ya maji isiyoharibika nchini Marekani, ambayo inamaanisha kuwa hawakuweza kuunga mkono mazingira ya afya wala kufikia viwango vya ubora wa maji (meza\(\PageIndex{a}\)). Sababu zilizochaguliwa za uharibifu (uchafuzi wa maji) zinajadiliwa hapa chini, zinajumuishwa kulingana na kama zinatokana na kemikali, kibiolojia, au michakato ya kimwili.

    Jedwali\(\PageIndex{a}\): Sababu za kuongoza za miili isiyoharibika ya maji nchini Marekani mwaka 2016. Takwimu kutoka EPA (uwanja wa umma).
    Sababu ya Uharibifu Idadi ya Maji Yasiyoharibika
    Biphenyls ya polychlorini (PCBs) 3,712
    Pathogens 2,248
    Virutubisho 2,228
    Mercury 2,138
    Vyuma (isipokuwa zebaki) 2,075
    Sababu isiyojulikana - biota isiyoharibika 1,852
    Uboreshaji wa kikaboni/kupungua kwa oksijeni 1,281
    Turbidity 1,175
    Dawa za wadudu 795
    Salinity/jumla ya imara kufutwa/kloridi/sulfates 576
    PH/asidi/hali ya caustic 489
    Mashapo 453
    Joto 358
    Jumla ya sumu 282
    Ukuaji wa algal 174
    Sababu haijulikani 159
    Dioxins 136
    Viumbe vya sumu 127
    Sumu inorganics 99

    Uchafuzi wa kemikali

    Uchafuzi wa kemikali kutoka kilimo, viwanda, miji, na madini unatishia ubora wa maji duniani. Uchafuzi wa hewa kutokana na shughuli hizi unaweza pia kuingia miili ya maji (na kuwa uchafuzi wa maji) kupitia utuaji kavu, mvua, na kurudiwa. Baadhi ya uchafuzi wa kemikali una madhara makubwa na maalumu ya afya, wakati wengine wengi hawajulikani madhara ya afya ya muda mrefu.

    Maji yoyote ya asili yana kemikali zilizovunjika, ambazo baadhi yake ni virutubisho muhimu vya binadamu wakati wengine wanaweza kuwa na madhara kwa afya ya binadamu. Mkusanyiko wa mchafuzi wa maji hutolewa kwa kawaida katika vitengo vidogo sana kama vile sehemu kwa milioni (ppm) au hata sehemu kwa bilioni (ppb). Mkusanyiko wa arsenic wa 1 ppm inamaanisha sehemu 1 ya arsenic kwa sehemu milioni za maji. Hii ni sawa na tone moja la arsenic katika lita 50 za maji. Ili kukupa mtazamo tofauti juu ya kufahamu vitengo vidogo vya ukolezi, kubadilisha 1 ppm kwa vitengo vya urefu ni 1 cm (0.4 in) katika kilomita 10 (maili 6) na kubadili 1 ppm kwa vitengo vya wakati ni sekunde 30 kwa mwaka. Jumla ya solids kufutwa (TDS) kuwakilisha jumla ya vifaa kufutwa katika maji. Wastani wa maadili ya TDS kwa maji ya mvua, maji ya mto, na maji ya bahari ni takriban 4 ppm, 120 ppm, na 35,000 ppm, kwa mtiririko huo.

    Uchafuzi hai

    Uchafuzi wa kikaboni ni pamoja na dawa za kuulia wadudu na dawa za wadudu, madawa, mafuta (kama vile kumwagika mafuta), vimumunyisho vya viwanda na vitakaso, na homoni za usanifu zinazohusishwa Homoni hizi za synthetic zinaweza kutenda kama kuharibu endocrine. Wengi ni uchafuzi wa kikaboni unaoendelea (POPs), ambao huishi kwa muda mrefu katika mazingira, biomagnify kupitia mlolongo wa chakula, na inaweza kuwa sumu. Kama ilivyoelezwa hapo awali, DDT (dawa ya wadudu), dioxin (mazao ya dawa), na PCB (polychlorini biphenyls, ambazo zilitumika kama kizio kioevu katika transfoma umeme), zote ni POP.

    Mfano wa uchafuzi wa kemikali ya kikaboni ni Mfereji wa Upendo, huko Niagara Falls, New York (Mchoro\(\PageIndex{d}\)). Kuanzia mwaka wa 1942 hadi 1952, Kampuni ya Kemikali ya Hooker iliweka zaidi ya tani 21,000 za taka za kemikali, ikiwa ni pamoja na hidrokaboni za klorini, ndani ya mfereji na kuifunika kwa safu nyembamba ya udongo. Hidrokaboni ya klorini ni kundi kubwa la kemikali za kikaboni ambazo zina makundi ya kazi ya klorini, ambayo mengi yake yana sumu na kusababisha kansa kwa binadamu (DDT na PCB ni mifano.) Kampuni hiyo iliuza ardhi kwa Bodi ya Shule ya New York, ambaye aliiendeleza kuwa kitongoji. Baada ya wakazi kuanza kuteseka kutokana na magonjwa makubwa ya afya na mabwawa ya maji ya mafuta kuanza kupanda katika basements ya wakazi, jirani ilipaswa kuhamishwa. Tovuti hii ikawa Shirika la Ulinzi wa Mazingira la Marekani Superfund Site, tovuti yenye ufadhili wa shirikisho na uangalizi ili kuhakikisha kusafishwa kwake.

    Mfereji wa kijani na nyumba kwa pande
    Kielelezo\(\PageIndex{d}\): Mfereji wa Upendo huko Niagra Falls, New York. Picha na Shirika la Ulinzi wa Mazingira (uwanja wa umma).

    Uchafuzi

    Uchafuzi isokaboni (takwimu\(\PageIndex{e}\)) ni pamoja na virutubisho kama nitrati (NO 3 -) na phosphate (PO 4 3 -), metali nzito, kloridi (Cl -), na isotopu mionzi iliyotolewa kutoka madini au ajali za nyuklia (kama vile cesium, iodini, uranium, na gesi ya radon). Virutubisho vinaweza kuwa kutoka kwa nyenzo za kijiolojia, kama mwamba wa tajiri wa fosforasi, lakini mara nyingi hutolewa kutokana na mbolea na taka za wanyama na binadamu. Kutibiwa maji taka na kurudiwa kilimo makini nitrojeni na fosforasi ambayo ni muhimu kwa ajili ya ukuaji wa microorganisms. Virutubisho kama nitrati na phosphate katika maji ya uso inaweza kukuza ukuaji wa microbes, kama mwani wa bluu-kijani (cyanobacteria), ambayo kwa upande hupunguza oksijeni iliyoharibika (O 2) na kuzalisha sumu. Utaratibu huu unajulikana kama eutrophication (kujadiliwa hapa chini na hapo awali katika Biogeochemical Cycles, Vitisho kwa Biodiversity, na Kilimo Viwanda).

    Mwanasayansi katika kanzu ya maabara inaonyesha vifaa vya ubora wa maji chini ya kofia ya kemikali
    Kielelezo\(\PageIndex{e}\): Mwanasayansi huyu anaonyesha jinsi ya kupima ubora wa maji, na sehemu ya hii inahusisha kupima viwango vya uchafuzi wa isokaboni. Picha na Erin Gleeson (CC-BY).

    Mifano ya metali nzito ni pamoja na arseniki, zebaki, risasi, cadmium, na chromium, na zinaweza kujilimbikiza biomagnify kupitia mlolongo wa chakula. Arsenic (As) inaingia maji kwa kawaida kutokana na hali ya hewa ya madini ya arsenic-tajiri na kutokana na shughuli za binadamu kama vile kuchoma makaa ya mawe na smelting ya ores metali. Hali mbaya zaidi ya sumu ya arsenic ilitokea katika nchi yenye watu maskini ya Bangladesh, ambayo ilikuwa imepata vifo vya 100,000 kutokana na kuhara na kipindupindu kila mwaka kutokana na maji ya kunywa ya uso yaliyosababishwa na vimelea kutokana na matibabu yasiyofaa ya maji taka. Katika miaka ya 1970 Umoja wa Mataifa ulitoa misaada kwa mamilioni ya visima vya kina vya maji, ambayo ilisababisha kushuka kwa kiasi kikubwa kwa magonjwa ya pathogenic. Kwa bahati mbaya, wengi wa visima zinazozalishwa maji asili matajiri katika arsenic. Kwa kusikitisha, kuna wastani wa watu milioni 77 (karibu nusu ya idadi ya watu) ambao hawajaonekana kuwa na viwango vya sumu ya arsenic nchini Bangladesh kama matokeo. Shirika la Afya Duniani limeiita kuwa sumu kubwa ya wingi wa idadi ya watu katika historia.

    Mercury huingia maji kwa kawaida kutokana na hali ya hewa ya madini yenye utajiri wa zebaki na, kama zebaki, kutokana na shughuli za binadamu kama vile kuchomwa kwa makaa ya mawe na usindikaji wa chuma. Kesi maarufu ya sumu ya zebaki huko Minamata, Japan ilihusisha kutokwa kwa viwanda vyenye methylzebaki ambayo ilisababisha viwango vya juu vya zebaki katika samaki. Watu katika vijiji vya uvuvi walikula samaki hadi mara tatu kwa siku kwa zaidi ya miaka 30, ambayo ilisababisha vifo zaidi ya 2,000. Wakati huo kampuni inayohusika na serikali ya kitaifa haikufanya kidogo ili kupunguza, kusaidia kupunguza, au hata kutambua tatizo hilo.

    Chumvi, kwa kawaida kloridi ya sodiamu, ni uchafu wa kawaida wa kawaida. Inaweza kuletwa ndani ya maji ya chini kutoka kwa amana za asili au kutoka vyanzo vya anthropogenic kama chumvi zinazotumika kwa barabara wakati wa baridi ili kuweka barafu kutoka kutengeneza (takwimu\(\PageIndex{f}\)). Uchafuzi wa chumvi unaweza pia kutokea kutokana na uingizaji wa maji ya chumvi, ambapo mbegu za unyogovu karibu na maji safi ya chini ya kusukumia karibu na pwani za bahari husababisha kuingilia kwa maji ya chumvi ndani ya mwili wa maji safi.

    Barabara ya theluji na lori kubwa yenye jembe la theluji mbele na kitanda kilichojaa chumvi
    Kielelezo\(\PageIndex{f}\): Jembe la theluji na lori la chumvi la barabara ambalo hutumiwa kufuta theluji na barafu kutoka barabarani kwa kuboresha usalama wa trafiki na usalama wa miguu. Matumizi ya chumvi kwenye lami ya dice inaweza kuwa na madhara kwa maisha ya majini katika mito ya miji. Picha na maelezo (yamebadilishwa) kutoka USGS (uwanja wa umma).

    Asidi au alkalinity ya mwili wa maji pia inaweza kuathiri ubora wake. pH ni kipimo cha mkusanyiko wa ions hidrojeni (protoni) katika suluhisho, ambayo huamua jinsi tindikali au msingi (alkali) suluhisho ni. Ufumbuzi wa tindikali una mkusanyiko mkubwa wa ioni ya hidrojeni na pH chini ya 7, na ufumbuzi wa msingi una pH ya zaidi ya 7. PH ya maji safi huwa kati ya 5 hadi 9, na maji ya chumvi ni ya msingi kidogo (pH = 8.2) katika mazingira yenye afya. Wakati hali ni tindikali mno, baadhi ya wanyama wa majini hawawezi kuzaliana, na miundo ya calcium carbonate (chaza, konokono, matumbawe, n.k.) kufutwa. Acid utuaji ni zaidi kujadiliwa baadaye katika sura hii, na acidification bahari ni kujadiliwa katika sura inayofuata.

    Maji ngumu ina kalsiamu nyingi na magnesiamu, ambayo inapunguza uwezo wake wa kuendeleza sabuni na huongeza kiwango (calcium na magnesiamu carbonate madini) malezi juu ya vifaa vya maji ya moto. Wafanyabiashara wa maji huondoa kalsiamu na magnesiamu, ambayo inaruhusu maji kuenea kwa urahisi na kuzuia madini kutoka kwenye nyuso (takwimu\(\PageIndex{g}\)). Maji ngumu yanaendelea kwa kawaida kutokana na kuvunjwa kwa madini ya kalsiamu na magnesiamu carbonate kwenye udongo; haina madhara mabaya ya afya kwa watu.

    Kioo kilichojaa mabaki kutoka kwa maji ngumu kinakaa kwenye meza ya mbao.
    Kielelezo\(\PageIndex{g}\): Maji ngumu zaidi (maudhui ya kalsiamu ya juu) yanaweza kusababisha filamu kwenye glasi. Picha na Liz Meimann/Iowa State Univ. (uwanja wa umma).

    Biolojia Uchafuzi

    Pathogens (microorganisms zinazoambukiza au virusi) huingia maji hasa kutokana na taka za binadamu na wanyama kutokana na matibabu ya kutosha ya maji taka. Katika nchi nyingi zilizoendelea, maji taka hutolewa ndani ya maji ya ndani ama bila kutibiwa au baada ya matibabu tu ya kawaida. Katika nchi zilizoendelea kutokwa kwa maji taka bila kutibiwa kunaweza kutokea kutokana na mafuriko ya mifumo ya maji taka ya pamoja, mashamba ya kiwanda cha mifugo yasiyoweza kusimamiwa vizuri, na mifumo ya kukusanya maji taka yenye kuv Maji yenye vimelea yanaweza kurekebishwa kwa kuongeza klorini au ozoni (O 3), kwa kuchemsha, au kwa kutibu maji taka mahali pa kwanza.

    Vyanzo vya kimwili vya uchafuzi

    Taka, sediments, na uchafuzi wa joto hutokea kutoka vyanzo vya kimwili vya uchafuzi wa mazingira (takwimu\(\PageIndex{h}\)). Taka ilijadiliwa sana katika Usimamizi wa Taka Mango. Sediments kupita kiasi huingia miili ya maji wakati matumizi mbalimbali ya ardhi, kama vile madini, ukataji miti, na kilimo huongeza mmomonyoko. Sediments zinaweza kubeba sumu au virutubisho vingi pamoja nao, na huwa na wingu maji (kusababisha ugonjwa). Ugonjwa unazuia mimea ya majini kupata jua ya kutosha. Uchafuzi wa joto hutokea wakati joto la maji linapozidi aina yake ya asili. Mimea mingi ya nguvu (kama makaa ya mawe, gesi asilia, nyuklia n.k.) hutegemea maji kutoka mazingira kwa ajili ya baridi. Maji haya hutolewa tena ndani ya miili ya maji kwa joto la juu kuliko kawaida. Joto la juu huharibu viumbe vya majini kwa sababu kadhaa; moja ni kwamba maji ya joto hayawezi kushikilia oksijeni iliyoyeyushwa kama kiasi (angalia hapa chini; takwimu\(\PageIndex{i}\)). Mabwawa yanaweza pia kuongeza joto la maji kwa madhara au viumbe wanaoishi huko.

    Wavulana wawili wako katika mashua madogo ambayo yanaelea kwenye mto na takataka inayozunguka juu ya uso.
    Kielelezo\(\PageIndex{h}\): Uchafuzi wa maji. Uchafuzi wa maji dhahiri kwa namna ya uchafu unaozunguka; uchafuzi wa maji usioonekana wakati mwingine unaweza kuwa na madhara zaidi kuliko yale yanayoonekana. Picha na Stephen Codrington (CC-BY).
    Grafu ya mstari wa oksijeni iliyoharibika na joto la maji zaidi ya mwaka (2017) katika Mto Passaic
    Kielelezo\(\PageIndex{i}\): Joto la maji huathiri viwango vya oksijeni vilivyoharibika katika miili ya maji. Kuanzia Januari hadi Desemba 2017, joto la maji (bluu) huongezeka katika miezi ya majira ya joto na kisha hupungua. Viwango vya oksijeni vilivyoharibika (machungwa) hupungua wakati wa majira ya joto wakati joto linaongezeka. Picha na maelezo (yamebadilishwa) kutoka USGS (uwanja wa umma).

    Biochemical mahitaji ya oksijeni, Hypoxia, na eutrophication

    Taka inayodai oksijeni ni uchafuzi muhimu sana kwa mazingira. Maji mengi ya uso katika kuwasiliana na anga yana kiasi kidogo cha oksijeni iliyoharibika, ambayo inahitajika kwa viumbe vya majini kwa kupumua kwa seli. Wafanyabiashara, kama vile bakteria na fungi, pia hufanya kupumua kwa seli na hutumia oksijeni wanapovunja suala la kikaboni lililokufa.

    Kuoza sana kikaboni katika maji ni chafuzi kwa sababu huondoa oksijeni kutoka kwa maji, ambayo inaweza kuua samaki, samakigamba, na wadudu wa majini. Kiasi cha oksijeni kinachotumiwa na aerobic (mbele ya oksijeni) kuharibika kwa suala la kikaboni huitwa mahitaji ya oksijeni ya biochemical (BOD). Chanzo kikubwa cha maumbile yaliyokufa katika maji mengi ya asili ni maji taka; nyasi na majani ni vyanzo vidogo.

    Mwili wa maji usiojitokeza kwa heshima ya BOD ni mto mkali unaotembea kupitia msitu wa asili. Turbulence daima huleta maji katika kuwasiliana na anga ambapo maudhui ya oksijeni yaliyoharibika yanarejeshwa. Maudhui ya oksijeni yaliyoharibiwa katika mto huo huanzia 10 hadi 14 ppm. Wakati mahitaji ya oksijeni ya kibiolojia ni ya chini, samaki wa maji safi kama vile trout hustawi (takwimu\(\PageIndex{j}\)).

    Mto wa upinde wa mvua unaoonekana katika maji ya wazi.Kamba mbili za kijivu na kinywa cha kunyonya katika maji machafu
    Kielelezo\(\PageIndex{j}\): Kushoto: Samaki kama upinde wa mvua trout kustawi chini ya mahitaji ya chini ya kibiolojia oksijeni na viwango vya kutosha Haki: Samaki kama carp kustawi chini ya mahitaji ya juu ya kibaiolojia oksijeni na viwango vya chini kufutwa Picha ya kushoto na Engbretson Eric/Huduma ya Samaki na Wanyamapori ya Marekani (uwanja wa umma). Picha sahihi na X posid (uwanja wa umma).

    Mwili wa maji unaojisi kwa heshima ya BOD ni ziwa lenye kina, la kina katika mazingira ya miji na mfumo wa maji taka ya pamoja. Mfumo huu unapendelea pembejeo kubwa ya kaboni ya kikaboni iliyokufa kutokana na upungufu wa maji taka na nafasi ndogo ya mzunguko wa maji na kuwasiliana na anga. Katika ziwa hilo, maudhui ya oksijeni yaliyoharibiwa ni ≤ 5 ppm. Mahitaji ya oksijeni ya kibaiolojia ni ya juu, na samaki wanahimili viwango vya chini vya oksijeni, kama vile carp na catfish hutawala (takwimu\(\PageIndex{k}\)).

    Virutubisho vingi, hasa nitrojeni (N) na fosforasi (P), ni uchafuzi wa karibu na taka zinazodai oksijeni. Mimea na mwani huhitaji virutubisho 15-20 kwa ukuaji, ambayo wengi wao ni mengi katika maji. Nitrojeni na fosforasi huitwa kupunguza virutubisho, hata hivyo, kwa sababu kwa kawaida huwa katika maji katika viwango vya chini na hivyo kuzuia jumla ya ukuaji wa mimea. Hii inaeleza kwa nini nitrojeni na fosforasi ni viungo kubwa katika mbolea zaidi.

    High viwango vya kupunguza virutubisho, hasa nitrojeni (N) na fosforasi (P), kutoka vyanzo binadamu (hasa kilimo na miji kurudiwa ikiwa ni pamoja na mbolea, maji taka, na sabuni fosforasi makao) inaweza kusababisha eutrophication utamaduni, ambayo inaongoza kwa ukuaji wa haraka wa wazalishaji wa majini, hasa mwani. Mikeka mingi ya mwani unaozunguka au mimea yenye mizizi husababisha aina ya uchafuzi wa maji ambayo huharibu mazingira kwa kuziba gills za samaki na kuzuia jua (takwimu\(\PageIndex{k}\)). Asilimia ndogo ya spishi za algali huzalisha sumu zinazoweza kuua wanyama, wakiwemo wanadamu. Ukuaji wa kielelezo wa mwani hawa huitwa blooms ya sumu ya algal.

     

    Ziwa la murky ni kijani kutokana na upungufu wa bakteria ya photosynthetic.
    Kielelezo\(\PageIndex{k}\): cyanobacteria (bluu-kijani mwani) Bloom katika Ziwa Erie kutokana na uchafuzi wa mbolea. Picha na NASA (uwanja wa umma).

    Wakati safu kubwa ya algali inakufa, inakuwa taka inayodai oksijeni, ambayo inaweza kujenga viwango vya chini sana vya oksijeni ndani ya maji (<2 ppm), hali inayoitwa hypoxia. Hii inasababisha ukanda wa wafu kwa sababu husababisha kifo kutokana na kukosa hewa kwa viumbe ambavyo haviwezi kuacha mazingira hayo (takwimu\(\PageIndex{l}\)). Takriban asilimia 50 ya maziwa katika Amerika ya Kaskazini, Ulaya, na Asia yanaathiriwa vibaya na eutrophication. Eutrophication na hypoxia ni vigumu kupambana kwa sababu husababishwa hasa na uchafuzi wa chanzo nonpoint, ambayo ni vigumu kudhibiti, na nitrojeni na fosforasi ni vigumu kuondoa kutoka maji machafu.

    Chati ya mtiririko wa eutrophication.
    Kielelezo\(\PageIndex{l}\): Mchakato wa eutrophication. Wakati wa eutrophication, kuongezeka kwa virutubisho husababisha ukuaji wa microbes photosynthetic kusababisha biomasi zaidi kuoza. Oksijeni zaidi hutumiwa katika kuharibika, na kusababisha kifo cha viumbe vikubwa. Ukuaji wa microbes photosynthetic pia husababisha sumu (kwa mfano, wale zinazozalishwa wakati wa mawimbi nyekundu), ambayo pia husababisha kifo cha viumbe vikubwa.

    Attributions

    Ilibadilishwa na Melissa Ha kutoka vyanzo vifuatavyo: