niedziela, 12 sierpnia 2012

Zakwity sinic w Bałtyku - skąd się biorą i jak z nimi walczyć

Zakwity toksycznych sinic w Bałtyku to niestety norma. Ich częstotliwość rośnie z roku na rok. Ostatnio jednak pojawiła się nadzieja na zmianę tej sytuacji. Szwedzi mają pewien pomysł, który może uratować Bałtyk i uwolnić go nie tylko od sinic, ale także od ogólnej dewastacji ekologicznej. Pomysł, dość prosty w swej istocie, jest jednak kontrowersyjny i nie do końca wiadomo, jaki będzie efekt. Wydaje się jednak, że nie ma co zwlekać z ratowaniem Morza Bałtyckiego. To przecież jedno z najbardziej zanieczyszczonych mórz świata, a jego dno przypomina stale powiększającą się pustynię ekologiczną. Brak wymiany wód dennych z powierzchniowymi sprzyja stopniowej eutrofizacji naszego morza i okresowym zakwitom sinic. Z czego to się bierze?

Niezależnie od naszego umiłowania Bałtyku i jego plaż, trzeba podkreślić, że Bałtyk posiada największą na świecie strefę pozbawioną życia - spowodowaną działalnością człowieka. Jest to przydenna strefa zubożona w tlen, za to przepełniona składnikami odżywczymi, które opadły na dno i nie mogą się stamtąd wydostać. Mówiąc dosadnie - takie podmorskie szambo. Uwięzione na beztlenowym dnie składniki odżywcze to głównie azot i fosfor pochodzące ze ścieków oraz nawozów sztucznych dostających się do morza rzekami. Polska niestety jest jednym z głównych trucicieli Bałtyku. W liczbach wygląda to tak - w ciągu ostatnich 50 lat do Bałtyku wpuszczono łącznie 20 milionów ton azotu oraz 2 miliony ton fosforu

Każdy kto uprawiał jakąś roślinkę, wie, że drobinka "azofoski" wystarczy, żeby roślinka wybujała. Tak też dzieje się z sinicami w Bałtyku, które ochoczo korzystają z nadmiaru azotu i fosforu. Sinice nazywane też cyjanobakteriami, należą, podobnie jak rośliny, do organizmów samożywnych. Są to jedne z najstarszych organizmów na Ziemi zaliczanych obecnie do królestwa bakterii. Oprócz światła słonecznego, do życia potrzebują też składników odżywczych, przede wszystkim fosforu. Ponieważ nie są osamotnione w wyścigu do światła i pożywienia, zakwitają głównie wtedy gdy następują warunki im sprzyjące - ciepła, stagnująca woda przypowierzchniowa. Tak zdarza się najczęściej latem. Na domiar złego - bałtyckie sinice potrafią być toksyczne, także dla ludzi.

Zdjęcie satelitarne Bałtyku z zakwitem sinic
(fot. trojmiasto.pl)
Co roku, zielony dywan sinic pokrywa bałtyckie plaże. Kiedy zakwit sinic się kończy, obumarłe organizmy opadają na dno i rozkładając się zużywają resztki pozostałego tam tlenu. W pozbawionych tlenu wodach dennych nie może przeżyć żaden tlenowy organizm, np. ryby czy mięczaki. Rybacy określają to wdzięcznym terminem - przyducha. Dno staje się pozbawione życia, a strefa beztlenowa rozprzestrzenia się. Wiele gatunków fauny Bałtyku, np. dorsz, ma coraz mniej miejsca do życia. W ciągu ostatniego dziesięciolecia, co roku w Bałtyku występuje ok. 60 tys. km2 dna pozbawionego tlenu. To powierzchnia kilku polskich województw całkowicie pozbawionych życia.

Problem przydennych wód beztlenowych (anoksycznych) pojawia się ostatnio coraz częściej w naukowych opracowaniach i mediach, głównie za sprawą rosnących temperatur mórz i oceanów. Ciepłe wody przyspieszają rozkład gnijących sinic ograniczając jednocześnie natlenianie wód przypowierzchniowych. W wodach anoksycznych dochodzi do szybszego uwalniania fosforu, a niski poziom tlenu zatrzymuje denitryfikujące bakterie w osadzie powodując wzrost zawartości azotu. Koniec końców, prowadzi to do kolejnego zakwitu, który powiększa zawartość fosforu i azotu na anoksycznym dnie i powstania samonapędzającej się spirali następnych zakwitów sinicowych.

Za sprawą szwedzkich geoinżynierów pojawił się ostatnio pomysł na ograniczenie strefy beztlenowej w Bałtyku. Szwedzi stwierdzili, że wystarczy po prostu pompować tlen na dno Bałtyku. Spowoduje to także mieszanie się wód i zahamuje proces denitryfikacji w osadzie. Czyli mechanizm podobny do tego stosowanego w agrotechnice, z tym, że teraz dotleniać będziemy dno bałtyckie, tzn. Szwedzi będą dotleniać. Chcą wykorzystać do tego ok. 100 pomp, które będą wtłaczać natlenioną wodę z ok. 50 m, wgłąb na głębokość ok. 125 m przez kilkanaście lat. Całość ma kosztować co najmniej 200 mln euro (patrz Stigebrandt & Gustafsson, 2007).

Obliczono, że potrzeba od 2 mln do 6 mln ton tlenu, żeby podnieść natlenienie dna Bałtyku powyżej poziomu dla wód uznawanych za zubożone w tlen, czyli powyżej 2 mg na litr. W 2009 roku Szwedzi wydali już prawie 4 mln dolarów na pilotażowy program. Okazało się, że rzeczywiście można w ten sposób natlenić dno Morza Bałtyckiego. Pojawiły się jednak pewne zagwozdki, sprawiające, że cały projekt coraz częściej określa się mianem kontrowersyjnego.

Przede wszystkim, takie pompowanie narusza naturalną cyrkulację termohalinową czyli opadanie cięższych, słonych wód na dno. Pompowane wody powierzchniowe są mniej zasolone. Są też cieplejsze, co może spowodować podniesienie temperatury wód dennych nawet do ok. 8oC. To z kolei też stymuluje rozwój sinic, a więc stać się może odwrotnie do zamierzonego efektu. Nie wspominając już o wtłoczonych przypadkowo, wbrew ich woli, organizmach wód przypowierzchniowych, które nagle znajdą się na dnie. Jak na razie, najlepsze rezultaty osiągnięto dotleniając dna niewielkich jezior, jednocześnie wiążąc chemicznie fosfor na ich dnie. W Polsce także prowadzono podobne eksperymenty na Jeziorze Kortowskim czy sztucznym zbiorniku w Turawie. Powodzenie areacji dna jezior zachęciło Szwedów do działania na szerszą skalę w Bałtyku.

To jednak nie koniec zastrzeżeń wobec projektu. Natlenienie dna Bałtyku w ciągu najbliższych kilkunastu lat w dość gwałtowny sposób pociągnąć może za sobą łańcuch niekontrolowanych zdarzeń, których nie jesteśmy w stanie w tej chwili przewidzieć. Trochę przypomina to sytuację z pogranicza proterozoiku i kambru związaną z zagospodarowaniem dna morskiego przez organizmy penetrujące w osadzie. Wtedy ten proces przebiegał przez miliony lat i ostatecznie doprowadził, jak się wydaje, do eksplozji życia kambryjskiego. W Bałtyku mamy jednak nieco inną sytuację. Organizmy penetrować będą w dnie, które zawiera mnóstwo zanieczyszczeń typu DDT czy polichlorowane bifenyle (PCB). Dla przypomnienia - DDT to popularny środek owadobójczy, zaś PCB stosuje się głównie do produkcji smarów. Największe obawy może budzić PCB, który jest rakotwórczy i najwięcej znajduje się go właśnie w rybach z Bałtyku. Natlenienie dna spowodować może uwolnienie tych substancji i chyba nie muszę rozwijać co to będzie oznaczać dla bałtyckiego rybołówstwa.
Plan redukcji strefy minimum tlenowego w Bałtyku (wg Conley, 2012)
Cóż zatem robić? Jeśli pozostawimy Bałtyk samemu sobie, to pod koniec wieku 1/4 jego powierzchni będzie pustynią ekologiczną. Wtedy pewnie w ogóle nie zanurzymy palca w wodzie, bo kożuch sinicowy może występować całe lato. Szwedzi zakładają, że przy pomocy pomp uda im się ograniczyć "strefę śmierci" do ok. 40 tys km2 w 2100 roku.

Przeciwnicy stosowania pomp uważają, że lepiej zacząć od redukcji zanieczyszczeń odprowadzanych do Bałtyku. Ostatnio udało się ograniczyć udział fosforu o ok. 30 tys ton rocznie i azotu o ok. 400 tys ton. Zakłada się obniżenie do 2016 roku poziomu fosforu do 42% obecnego poziomu oraz azotu do 18%, tak, by już w 2021 móc ogłosić zadowalający status ekologiczny Bałtyku.

Tytułem końcowej refleksji - przykład z pompami pokazuje, że część inżynierów nie wyszła z piaskownicy. Nie widzą skomplikowanej sieci powiązań i złożoności biotopów morskich. To nie jest maszyna skonstruowana wg określonego wzoru, tylko wynik wielu przypadkowych procesów i bardzo trudno jest odtworzyć stan sprzed jakiegoś okresu. To taka droga jednokierunkowa, gdzie nie można zawrócić. Można tylko zwolnić. Ja wierzę w redukcję zanieczyszczeń i naturalny powrót do czystego Bałtyku, który sam będzie ewoluował zgodnie ze zmianami zachodzącymi w środowisku przyrodniczym. Może lepiej już nie majstrować więcej.

Źródła:
Daniel J. Conley (2012). Save the Baltic Sea Nature DOI: 10.1038/486463a
Stigebrandt A, & Gustafsson BG (2007). Improvement of Baltic proper water quality using large-scale ecological engineering. Ambio, 36 (2-3), 280-6 PMID: 17520945

fot w nagłówku: Autor: thewamphyri CC-BY-SA

15 komentarze:

A może natleniać wody rzek u ujścia?

Natlenianie rzek wpływających do Bałtyku nic nie da. Po pierwsze wody te są już wystarczająco natlenione - rzeki płyną i dzięki turbulencji wody natleniają się samoczynnie. Po drugie słodka woda rzeczna jest lżejsza od słonej morskiej, więc płynie głównie po powierzchni morza i nie miesza się z wodami w głębi. Dopiero po pewnym czasie następuje jej zasolenie. Bałtyk jest bardzo słabo zasolony właśnie dzięki licznym rzekom wpływającym do niego. Zasolenie wzrasta głównie poprzez odparowywanie wody powierzchniowej, jednak w szerokościach geograficznych Bałtyku jest ono dość słabe. Stąd cyrkulacja termohalinowa też jest słaba. Cyrkulację pionową mogą wzbudzić wiatry (o czym pisałem we wcześniejszych postach) oraz zimowe schładzanie wód powierzchniowych. Wtedy zimna woda ma szansę spłynąć na dno i wypchnąć wody denne. Dlatego problem ze stagnującą wodą denną, jest dość istotny.

wypompować całą wodę i napuścić nowej

Od czego to są inżynierowie? Rozwojem sinic nie zajmują sie przypadkiem biolodzy?

To są geoinżynierowie z Uniwersytetu w Goeteborgu - Stigebrandt i Gustafsson (dodałem link w źródłach do postu). Swój pomysł opublikowali w AMBIO (tutaj jest podgląd pierwszej strony).

Przede wszystkim ciężko stwierdzić czy ta metoda dotlenienia dna będzie skuteczna. Efekty tłoczenia będzie można ocenić pewnie dopiero po kilku latach. Chociaż jeżeli ta metoda jest skuteczna w jeziorach, to jest duża szansa, że zadziała też w Bałtyku.

A co do inwazyjności tej metody, to wydaje się, że zagrożenia dla środowiska jest o wiele mniejsze niż w przypadku spuszczania ścieków do Bałtyku. Chciałbym przypomnieć, że Polska jest największym trucicielem naszego morza i najlepsze co można zrobić to zaprzestać spuszczania ścieków do rzek.

Dobrze, że szwedzcy inżynierowie próbują coś działać, bo znając naszych uczonych (ciołków matołków) specjalistów to jedyne co będą wstanie robić to komentować i krytykować.

Czy rozpuszczanie tlenu w wodzie pod ciśnieniem 15 atmosfer jest zbyt skomplikowane? Co stoi na przeszkodzie, przed zatapianiem zbiorników z ciekłym tlenem albo pompowanie go ze statku?
Co do "problemu" różnicy temperatur przy pompowaniu wody, to rekuperacja ciepła nie jest ani nowa ani skomplikowana.

Nie wiem czy wpuszczanie tlenu bezpośrednio do wody jest zbyt skomplikowane, pewnie nie. Jest jednak jeden problem, którego Szwedzi chcą uniknąć. Ponieważ jest to olbrzymia operacja, potrzeba do jej wykonania również olbrzymiej energii. Pompy mają być zasilane czystą energią pochodzącą z elektrowni wiatrowych. Pompowanie bezpośrednio ze statku wiązałoby się ze spalaniem jakichś źródeł energii - w ten sposób, ratując jedno, zatruwalibyśmy drugie (spaliny, CO², itp.).
Co do rekuperacji, czy masz na myśli schładzanie wody powierzchniowej przez wodę głębinową, czy też uzyskiwanie ciepła z wymiany? Jakoś technicznie nie widzę możliwości chłodzenia wód dennych przez wodę powierzchniową pomimo odzyskiwania z niej ciepła. Ale może jestem w błędzie, nie zajmowałem się nigdy rekuperacją :) Dzięki za ciekawe spostrzeżenia. Jeśli jesteś ciekawy/a jak dokładnie ma to wyglądać, polecam linkowany artykuł Szwedów.

Bardzo ciekawy problem i niezly artykul. Nasowa sie uwaga: Skoro pompowannie wody do dna podgrzewa wody denne, czego nie chcemy, to moze lepiej pompujmy samo powietrze (sam tlen chyba bylby zbyt drogi.) Powietrze ma mniejsze cieplo wlasciwe. Albo pompujmy tylko zima, kiedy temperatura wody przy powierzchni jest zblizona do temperatury wody dennej. Mam tez inna propozycje ale to tylko dlatego ze mieszkam nad innym morzem :)

Myślę, że problemów z pompowaniem wody jest wiele. Nie tylko temperatura ale także zasolenie może powodować, że albo wzmocnimy cyrkulację pionową, albo ją osłabimy prowadząc do stratyfikacji wód, czego bardzo nie chcemy. Trzeba dobrze zbalansować zasolenie i temperaturę wtłaczanej wody, no i pewnie dobrze ją filtrować. Ciekawe co z tego wyjdzie..

Coś na pewno trzeba będzie zrobić, gdyż może na tym ucierpieć flora,fauna Bałtyku no i my. Mieszkaniec z nad Bałtyku.

Witam! Przepraszam że odkopuję stary post, ale blog bardzo przypadł mi do gustu i nie mogłem się powstrzymać. Znalazłem jednak małą literówkę: areacja (poprawnie: aeracja) ; wystarczy skojarzyć z łacińskim aer ( co dało np. 'air' w angielskim i francuskim ) :) Pozdrawiam i życzę Wesołych Świąt! A może napisze Pan post o pochodzeniu nazw gatunków zwierząt np. brachiopody etc?

Witam. Znalazłem dziś ten artykuł. Eksperyment na jeziorze Kortowskim polegał na przeniesieniu azotu/fosforu z osadami dennymi z tego jeziora dalej. Jezioro się oczyści ale zatrujemy dalsze odcinki rzeki. W Bałtyku tego się nie powtórzy bo to nie rzeka, poza tym to coś jak wypompowanie szamba dalej, problem znika lokalnie a pojawia się u kogoś innego. Jak dla mnie metoda rury Olszewskiego nic nie wnosi. Napotwietrzanie to samo - było wiele badań w Niemczech i stwierdzono że ta metoda kompletnie nic nie daje. Ktoś bierze pieniądze za zainstalowanie pompy, pompa działa a woda się nie zmienia. Od ok 2-3 lat w Środzie Śląskiej pod Wrocławiem napowietrzają staw. Efektów nie ma.
Skuteczne są: 1. wiązanie toksyn w dnie, 2. wrzucanie tlenku żelaza który wiąże toksyny w toni wody i na dnie, 3. kule bokashi (1 kula / m2 dna) - tą metodą w Japoni przywrócono czystość wody morza Seto w 1993r. wydaje się to być najskuteczniejsza metoda, droższa jednak od pozostałych dwóch

Artykuł Świadczy o dużej wiedzy i rozsądku autora! Ja również byłbym ostrożny co do działań inwazyjnych , bo rzeczywiście nie można przewidzieć skutków!!! Ale ZDECYDOWANIE należy przerwać/ograniczyć to co powoduje degradację. To PEWNE , że należy to zrobić i to natychmiast!.Dalej można snuć rozważania, co jeszcze...

Prześlij komentarz

Szanowni Czytelnicy!
Zachęcam Was gorąco do komentowania wpisów na blogu i jednocześnie zachęcam równie gorąco do korzystania z tagów HTML, szczególnie przy wklejaniu linków do stron internetowych.

Oto kilka przykładów tagów HTML obsługiwanych przez bloggera:
link - a href=
wytłuszczenie - b
kursywa - i