Ρύπανση των Υδάτων
Θερμική ρύπανση, αστικά λύματα, ευτροφισμός, βαρέα μέταλλα, Μιναμάτα, μη βιοδιασπώμενες ουσίες, βιοσυσσώρευση
Στη δεκαετία του 1960 επιστήμονες βρήκαν το εντομοκτόνο DDT στους ιστούς πιγκουίνων της Ανταρκτικής — εκεί όπου δεν ψεκάστηκε ποτέ. Και στην Ιαπωνία, κάτοικοι ενός ψαροχωριού δηλητηριάστηκαν από υδράργυρο που δεν ήπιαν ποτέ. Πώς ταξιδεύει ένας ρύπος από το νερό ως το πιάτο και το σώμα σου;
Τι είναι ρύπανση των υδάτων
Το νερό είναι, μετά τον αέρα, το πιο αναντικατάστατο φυσικό αγαθό. Ρύπανση του νερού είναι κάθε φυσική, χημική ή βιολογική μεταβολή που το καθιστά ακατάλληλο για τους οργανισμούς που ζουν σε αυτό ή το χρησιμοποιούν. Στις περισσότερες περιπτώσεις ξεκινά από την αστική και βιομηχανική δραστηριότητα της ξηράς και καταλήγει σε θάλασσες, ποτάμια, λίμνες.
- Θερμό νερό από ψυκτικές εγκαταστάσεις (πυρηνικοί αντιδραστήρες, εργοστάσια ορυκτών καυσίμων) → αύξηση θερμοκρασίας του νερού → ελάττωση του διαλυμένου οξυγόνου.
- Αστικά λύματα: προϊόντα του μεταβολισμού (περιττώματα, εκκρίσεις) και ουσίες καθημερινής χρήσης (απορρυπαντικά). Προκαλούν αύξηση του μικροβιακού φορτίου (διάδοση νοσημάτων) και ευτροφισμό.
Ευτροφισμός
- Το υδάτινο οικοσύστημα δέχεται αστικά λύματα και λιπάσματα που ξεπλένει η βροχή → εμπλουτίζεται με νιτρικά και φωσφορικά άλατα.
- Αυτά είναι θρεπτικά για τους υδρόβιους φωτοσυνθετικούς οργανισμούς → υπέρμετρη αύξηση του φυτοπλαγκτού (πράσινα νερά).
- Αυξάνεται και το ζωοπλαγκτόν, που τρέφεται από το φυτοπλαγκτόν.
- Με τον θάνατο των πλαγκτονικών οργανισμών συσσωρεύεται νεκρή οργανική ύλη → αυξάνονται οι αποικοδομητές (βακτήρια).
- Ο ρυθμός κατανάλωσης οξυγόνου γίνεται πολύ μεγαλύτερος από τον ρυθμό παραγωγής του → το διαλυμένο οξυγόνο μειώνεται → τα ψάρια πεθαίνουν από ασφυξία.
Ποια είναι η άμεση αιτία θανάτου των ψαριών σε μια λίμνη με ευτροφισμό;
Βιομηχανικά απόβλητα και βιοσυσσώρευση
Τα βιομηχανικά απόβλητα περιέχουν βαρέα μέταλλα (μόλυβδος, υδράργυρος, ψευδάργυρος), οργανικούς διαλύτες, πετρελαιοειδή. Βαρέα μέταλλα και σύνθετες οργανικές ουσίες που δεν διαλύονται στο νερό περνούν μέσω των τροφικών αλυσίδων στον άνθρωπο.
Μιναμάτα (Ιαπωνία): από τη δεκαετία του 1930 ως τη δεκαετία του 1960 ένα εργοστάσιο απελευθέρωνε υδράργυρο στη θάλασσα· πέρασε στα φύκη, στα ψάρια και μέσω της κατανάλωσης στους κατοίκους — ως το 1960 νόσησαν 116 άτομα και πέθαναν 43.
Οι πιο τοξικοί ρυπαντές είναι τα παρασιτοκτόνα, εντομοκτόνα και τα ραδιενεργά απόβλητα. Κοινό τους στοιχείο: είναι μη βιοδιασπώμενες ουσίες — δεν διασπώνται από τους οργανισμούς — οπότε, ακόμη και σε χαμηλές συγκεντρώσεις, συσσωρεύονται στους κορυφαίους καταναλωτές.
Βιοσυσσώρευση είναι το φαινόμενο κατά το οποίο αυξάνεται η συγκέντρωση τοξικών χημικών ουσιών στους ιστούς των οργανισμών καθώς προχωρούμε κατά μήκος της τροφικής αλυσίδας.
Παράδειγμα DDT: η κάμπια τρώει ψεκασμένα φύλλα, το DDT δεν μεταβολίζεται ούτε αποβάλλεται, συσσωρεύεται στους ιστούς της· ο κότσυφας τρώει πολλές κάμπιες· η κουκουβάγια (τελικός καταναλωτής) έχει τη μεγαλύτερη συγκέντρωση. Στα αρπακτικά πτηνά το DDT κάνει εύθραυστα τα κελύφη των αυγών. Ο άνθρωπος, τελευταίος κρίκος σε πολλές αλυσίδες, κινδυνεύει επίσης.
Ο ευτροφισμός είναι μια «υπερφαγία που τελειώνει σε ασφυξία»: πολύ φαγητό (άλατα) → πολύ πλαγκτόν → πολλοί νεκροί → πολλοί «σκουπιδιάρηδες» (βακτήρια) που ρουφούν το οξυγόνο. Η βιοσυσσώρευση είναι σαν συμπυκνωμένος χυμός: σε κάθε σκαλί της αλυσίδας τρως 10 φορές περισσότερη μάζα, αλλά κρατάς όλο το δηλητήριο.
Γιατί το DDT βρίσκεται σε μεγαλύτερη συγκέντρωση στους κορυφαίους καταναλωτές;
Μέθοδος: υπολογισμός βιοσυσσώρευσης
- Γράψε τη συγκέντρωση της ουσίας στους παραγωγούς (mg ανά kg).
- Για να αυξήσει ένας καταναλωτής τη βιομάζα του κατά 1 kg τρώει περίπου 10 kg από το προηγούμενο επίπεδο (κανόνας του 10%).
- Η ουσία δεν αποβάλλεται, άρα σε κάθε επίπεδο η συγκέντρωση δεκαπλασιάζεται: .
- Έλεγξε αν η τελική συγκέντρωση ξεπερνά κάποιο όριο ασφαλείας.
Άσκηση: Σε ένα φυτό έχει αποτεθεί 1 mg μιας μη βιοδιασπώμενης ουσίας ανά kg. Ποια θα είναι η συγκέντρωση σε ένα φυτοφάγο και σε ένα σαρκοφάγο που τρώει το φυτοφάγο;
Λύση:
Το φυτοφάγο, για να αυξήσει τη βιομάζα του κατά 1 kg, τρώει 10 kg φυτού, δηλαδή mg ουσίας, που δεν αποβάλλεται: 10 mg/kg. Το σαρκοφάγο τρώει 10 kg φυτοφάγου: mg → 100 mg/kg.
Άσκηση τύπου διαγωνίσματος: Σε μια λίμνη κοντά σε καλλιέργειες τα νερά έγιναν πράσινα και λίγες εβδομάδες αργότερα βρέθηκαν νεκρά ψάρια. (α) Πώς ονομάζεται το φαινόμενο; (β) Να περιγράψεις τα στάδιά του. (γ) Να προτείνεις δύο μέτρα πρόληψης.
Λύση:
(α) Ευτροφισμός.
(β) Λιπάσματα (και λύματα) ξεπλένονται στη λίμνη → νιτρικά και φωσφορικά άλατα → υπέρμετρη αύξηση φυτοπλαγκτού (πράσινα νερά) → αύξηση ζωοπλαγκτού → θάνατος πλαγκτού, συσσώρευση νεκρής οργανικής ύλης → πολλαπλασιασμός αποικοδομητών → κατανάλωση οξυγόνου μεγαλύτερη από την παραγωγή → ψάρια πεθαίνουν από ασφυξία.
(γ) Λελογισμένη χρήση λιπασμάτων (π.χ. αμειψισπορά αντί για υπερβολικά βιομηχανικά λιπάσματα) και επεξεργασία των αστικών λυμάτων πριν καταλήξουν στα νερά.
Το 1962 η Αμερικανίδα βιολόγος Rachel Carson δημοσίευσε το βιβλίο «Σιωπηλή Άνοιξη» (Silent Spring), που περιέγραφε πώς το DDT συσσωρεύεται στις τροφικές αλυσίδες και σκοτώνει πουλιά. Το βιβλίο συγκλόνισε την κοινή γνώμη και συνέβαλε στην απαγόρευση του DDT για γεωργική χρήση στις ΗΠΑ το 1972.
Σε μια λίμνη το νερό περιέχει ένα εντομοκτόνο και το φυτοπλαγκτόν έχει συγκέντρωση 0,04 mg/kg. Η αλυσίδα είναι φυτοπλαγκτόν → ζωοπλαγκτόν → μικρά ψάρια → μεγάλα ψάρια → ψαραετός. (α) Ποια συγκέντρωση αναμένεται στον ψαραετό (με τον κανόνα του δεκαπλασιασμού ανά επίπεδο); (β) Αν το όριο πάνω από το οποίο τα αυγά του ψαραετού γίνονται εύθραυστα είναι 100 mg/kg, κινδυνεύει; (γ) Σε ποιο επίπεδο ξεπερνιέται για πρώτη φορά το 1 mg/kg;
Δοκίμασε πρώτα μόνος σου — μετά δες τη λύση
(α) Επίπεδα: 1ο , 2ο , 3ο , 4ο , 5ο mg/kg. Ψαραετός: 400 mg/kg.
(β) Ναι: mg/kg — τέσσερις φορές πάνω από το όριο.
(γ) Στο 3ο επίπεδο (μικρά ψάρια, 4 mg/kg)· στο 2ο είναι ακόμα 0,4 mg/kg.
Πώς επηρεάζει η θερμική ρύπανση ένα υδάτινο οικοσύστημα;
- Τα ψάρια πεθαίνουν από τα λιπάσματα. Πεθαίνουν από ασφυξία (έλλειψη οξυγόνου) λόγω των αποικοδομητών.
- Βιοσυσσώρευση = βιοδιάσπαση. Βιοσυσσώρευση συμβαίνει ακριβώς επειδή η ουσία δεν βιοδιασπάται.
- Μεγαλύτερη συγκέντρωση στους παραγωγούς. Η συγκέντρωση αυξάνεται προς τους κορυφαίους καταναλωτές.
- Θερμό νερό = αβλαβές. Η θερμική ρύπανση μειώνει το διαλυμένο οξυγόνο.
- Ρύπανση νερού: κάθε μεταβολή που το κάνει ακατάλληλο· θερμική ρύπανση → λιγότερο .
- Αστικά λύματα: μικροβιακό φορτίο και ευτροφισμός.
- Ευτροφισμός: νιτρικά/φωσφορικά → φυτοπλαγκτόν ↑ → ζωοπλαγκτόν ↑ → νεκρή ύλη → αποικοδομητές ↑ → ↓ → ασφυξία ψαριών.
- Βαρέα μέταλλα (Μιναμάτα, υδράργυρος) περνούν στον άνθρωπο με την τροφική αλυσίδα.
- Βιοσυσσώρευση μη βιοδιασπώμενων ουσιών (DDT): συγκέντρωση ×10 ανά τροφικό επίπεδο.