부영양화

Eutrophication
이 기사는 수생태계의 과정에 관한 것입니다. 주요 원인 중 하나는 영양소 오염을 참조하십시오. 그 중 하나의 효과는 유해한 조류 꽃을 참조하십시오.
부영양화는 중국 청두 근처의 강에서 이와 같은 해로운 녹조를 일으킬 수 있습니다.

부영양화는 물 속에 영양분이 축적되어 산소의 물을 고갈시킬 수 있는 미생물의 성장을 증가시키는 과정을 설명하는 일반적인 용어입니다.[1][2] "영양소, 주로 질소(N)와 인(P)에 의한 농축으로 인한 수질 악화로 인해 식물(주로 조류)이 과도하게 성장하고 부패하는 것"으로 정의되었습니다.[3] 인공 또는 "문화 부영양화"는 종종 제대로 처리되지 않은 하수, 산업 폐수 및 비료 유출을 포함한 다양한 오염 물질이 물로 흐르는 더 빠른 과정입니다.[4] 이러한 영양소 오염은 일반적으로 녹조와 박테리아 성장을 유발하여 물 속의 용존 산소가 고갈되고 상당한 환경 악화를 초래합니다.[5]

부영양화 방지 및 반전을 위한 접근법에는 하수 및 농업의 점오염원 및 기타 비점오염원을 최소화하는 것이 포함됩니다.[1] 또한 박테리아와 조개류, 해조류 등 조류를 억제하는 생물을 도입하면 질소 오염을 줄일 수 있으며, 이는 다시 유해 조류 개화의 주요 원인인 남조류의 성장을 제어합니다.[6]

역사와 용어

"부영양화"라는 용어는 "영양이 풍부한"이라는 의미의 그리스어 부영양화에서 유래되었습니다.[7] 영양 수준이 매우 낮은 수체를 올리고영양체, 중간 정도의 영양 수준을 가진 수체를 중영양체라고 합니다. 진행성 부영양화는 영양실조 및 비영양화 상태라고도 할 수 있습니다.[8] 한마디로 부영양화는 토양의 영양분이 넘쳐 물로 흘러들어가는 조류의 꽃입니다.

부영양화는 20세기 중반 유럽과 북미의 호수와 저수지에서 수질 오염 문제로 인식되었습니다.[9] 1970년대 캐나다 온타리오의 실험 호수 지역(ELA)에서 수행된 획기적인 연구는 담수체가 인에 제한되어 있다는 증거를 제공했습니다. ELA는 전체 생태계 접근법과 문화 부영양화에 초점을 맞춘 담수에 대한 장기적인 전체 호수 조사를 사용합니다.[10]

원인들

한때 많은 세제의 한 성분이었던 삼인산나트륨은 부영양화의 주요 원인이었습니다.
테네시 주의 한 예는 어떻게 수정된 들판의 토양이 폭풍 후에 유출수로 변하여 호수와 개울과 같은 지역 수역으로 흘러드는 영양분의 흐름을 만들 수 있는지를 보여줍니다.

부영양화는 위치에 따라 다르지만 영양소, 가장 일반적으로 인산염과 질산염의 과도한 농도로 인해 발생합니다.[11] 인산염 함유 세제는 1970년대에 단계적으로 폐지되기 전에 부영양화에 기여했습니다. 그 이후로 하수와 농업이 지배적인 인산염 공급원으로 부상했습니다.[12] 질소 오염의 주요 원인은 비료 및 동물 폐기물이 포함된 농업 유출, 하수 및 연소 또는 동물 폐기물에서 발생하는 질소의 대기 퇴적물입니다.[13]

모든 수생 시스템에서 생산성의 한계는 물의 공급 속도(외부 공급원)와 물에서 영양소를 제거하는 속도(밀어내는 속도)에 따라 달라집니다.[14] 이는 일부 영양소가 다른 것보다 특정 지역에 더 널리 퍼져 있고 생태계와 환경에 따라 제한 요소가 다르다는 것을 의미합니다. 인은 대부분의 담수 생태계에서 식물 성장의 제한 요소이며,[15] 현재는 인산염이 널리 퍼져 있어 습지나 호수와 같은 지역의 토양 입자와 싱크에 단단히 부착되어 [16]담수체 내부에 점점 더 많은 인이 축적되고 있습니다.[17][18] 해양 생태계에서 질소는 주요 제한 영양소입니다. 아산화질소(화석 연료의 연소로 인해 생성됨)와 대기 중 물에 침전되어 질소 수준이 [19]증가하고 해양의 부영양화 수준이 높아졌습니다.[20]

문화 부영양화

문화적 또는 인위적 부영양화는 인간의 활동으로 인해 부영양화를 일으키는 과정입니다.[21][22] 문제는 농업에 화학비료가 도입된 이후 더욱 분명해졌습니다(1900년대 중반 녹색 혁명).[23] 인과 질소는 물을 풍부하게 하여 일부 수생 식물, 특히 조류가 빠르게 성장하고 고밀도로 꽃을 피울 수 있도록 하여 문화적 부영양화를 일으키는 두 가지 주요 영양소입니다. 녹조는 저서 식물을 가려내어 전체 식물 군집을 변화시킬 수 있습니다.[24] 조류가 죽으면 박테리아에 의한 분해로 산소가 제거되어 잠재적으로 무산소 상태가 발생합니다. 이 무산소 환경은 수역의 호기성 유기체(예: 물고기와 무척추동물)를 죽입니다. 이것은 또한 육상 동물에게도 영향을 미쳐 영향을 받는 물에 대한 접근을 제한합니다(예: 음용원으로서). 영양이 풍부한 조건에서 번성할 수 있는 조류 및 수생 식물 종을 선택하면 전체 수생 생태계와 먹이 그물에 구조적 및 기능적 장애를 초래하여 서식지 및 종 생물 다양성을 잃을 수 있습니다.[25]

수정된 들판, 잔디밭, 골프장에서의 유출, 처리되지 않은 하수 및 폐수, 질소 오염을 일으키는 연료의 내부 연소를 포함하여 인간 활동에 의한 과도한 영양소의 여러 원천이 있습니다.[26] 문화적 부영양화는 담수와 염수체에서 발생할 수 있으며, 얕은 물이 가장 취약합니다. 해안선과 얕은 호수에서 퇴적물은 바람과 파도에 의해 자주 재현되며, 이는 퇴적물에서 위에 있는 물로 영양분을 방출하여 부영양화를 강화할 수 있습니다.[27] 따라서 문화적 부영양화로 인한 수질 악화는 소비, 산업용 및 레크리에이션을 위한 잠재적 공급을 포함한 인간의 사용에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.[28]

남세균이 풍부한 소다 호수인 모노 호수의 부영양화 현상

자연 부영양화

부영양화는 자연적인 과정일 수 있으며 퇴적물과 영양소의 점진적인 축적을 통해 자연적으로 발생합니다. 자연적으로 부영양화는 보통 물에 용해된 인산염 광물과 죽은 식물 물질로부터 자연적으로 영양분이 축적되어 발생합니다.[29][30]

자연 부영양화는 호수에서 잘 특징지어졌습니다. 고생물학자들은 이제 기후 변화, 지질학 및 기타 외부 영향이 호수의 자연 생산성을 조절하는 데 중요하다는 것을 인식하고 있습니다. 몇몇 인공 호수는 또한 역과정(중영양화[31])을 보여주는데, 시간이 지남에 따라 영양소 부족 입력이 호수의 영양소 풍부한 물 덩어리를 천천히 용출함에 따라 영양소가 덜 풍부해집니다.[32][33] 이 과정은 첫 번째 충전 시 매우 부영양화되는 경향이 있지만 시간이 지남에 따라 더 과영양화될 수 있는 인공 호수 및 저수지에서 볼 수 있습니다. 자연적인 부영양화와 인위적인 부영양화의 주요 차이점은 자연적인 과정이 매우 느리고 지질학적인 시간 척도에서 발생한다는 것입니다.[34]

영향들

추가 정보: 유해 녹조 § 유해작용
부영양화는 카스피해 북쪽 지역의 탁도가 증가하면서 궤도에서 이미지화됩니다.

생태효과

부영양화는 다음과 같은 생태학적 효과를 가질 수 있습니다: 식물성 플랑크톤의 생물량 증가, 거대식물 종 조성 및 생물량의 변화, 용존 산소 고갈, 어류 사멸 발생률 증가, 바람직한 어종의 손실.

생물다양성 감소

생태계가 영양소 증가를 경험하면 1차 생산자가 먼저 이익을 얻습니다. 수생태계에서 조류와 같은 종은 개체수 증가(조류 개화라고 함)를 경험합니다. 녹조는 바닥에 사는 생물이 사용할 수 있는 햇빛을 제한하고 물 속의 용존 산소의 양에 큰 변화를 일으킵니다. 산소는 호기성 호흡을 하는 모든 식물과 동물들에게 필요하며, 산소는 식물과 조류를 광합성하여 낮에 보충됩니다. 부영양화 상태에서는 낮에는 용존산소가 크게 증가하지만 해가 진 후에는 호흡하는 조류와 증가하는 죽은 조류의 질량을 먹고 사는 미생물에 의해 크게 감소합니다. 용존산소량이 저산소량으로 감소하면 어류를 비롯한 해양동물들이 질식합니다. 그 결과 물고기, 새우, 특히 움직이지 않는 바닥 거주자와 같은 생명체가 죽습니다.[35] 극단적인 경우에는 혐기성 조건이 발생하여 박테리아의 성장을 촉진합니다. 이러한 현상이 발생하는 지역을 데드존(dead zone)이라고 합니다.

신종 침입

부영양화는 일반적으로 제한적인 영양소를 풍부하게 만들어 경쟁 방출을 유발할 수 있습니다. 이 과정은 생태계의 종 구성에 변화를 일으킵니다. 예를 들어, 질소의 증가는 경쟁력이 있는 새로운 종들이 원래 서식하는 종들을 침범하고 경쟁할 수 있게 할 수 있습니다. 이것은 뉴잉글랜드 염습지에서 발생하는 것으로 나타났습니다.[36] 유럽과 아시아에서는 흔히 잉어가 자연 부영양화 또는 과영양화 지역에서 서식하며, 그러한 환경에서 생활하는 데 적응합니다. 자연 범위를 벗어난 지역의 부영양화는 물고기가 유입된 후 이러한 지역을 식민지로 만드는 데 성공한 것을 부분적으로 설명합니다.

독성

부영양화로 인한 일부 해로운 녹조는 식물과 동물에 독성이 있습니다.[21][37] 담수 녹조는 가축에게 위협이 될 수 있습니다. 해조류가 죽거나 먹으면 신경독과 간독소가 방출되어 동물을 죽이고 인간에게 위협이 될 수 있습니다.[38][39] 조류 독소가 사람에게 작용하는 예는 조개 중독의 경우입니다.[40] 조류가 꽃피는 동안 생성된 바이오톡신은 조개류(홍합, 굴)에 의해 흡수되어 이러한 인간의 음식물이 독성을 얻고 인간을 중독시킵니다. 마비성, 신경독성, 설사성 패류 중독 등이 대표적입니다. 다른 해양 동물은 일반적으로 독소를 축적한 다음 인간을 독살하는 포식 물고기인 시가테라의 경우와 같이 독소의 매개체가 될 수 있습니다.

경제적 효과

부영양화 및 유해 조류 개화는 수처리 비용 증가, 상업적 어패류 손실, 레크리에이션 어업 손실(수확 어패류 감소), 관광 수입 감소(수체의 인지된 미적 가치 감소)로 인해 경제적 영향을 미칠 수 있습니다.[41] 물의 투명도 저하(탁도 증가)로 인해 수처리 비용이 증가할 수 있습니다. 식수 처리 중 색상과 냄새에도 문제가 있을 수 있습니다.

건강에 미치는 영향

사람의 건강에 미치는 영향으로는 식수의 과도한 질산염(blue baby syndrome); 식수의 소독 부산물 등이 있습니다.[42] 유해한 조류 꽃의 영향을 받는 물에서 수영하면 피부 발진과 호흡기 문제를 일으킬 수 있습니다.[43]

다양한 유형의 수체에 대한 원인과 영향

베네수엘라에서 가장 큰 담수호인 발렌시아 호수에 녹조가 피어 있습니다. 1976년부터 호수는 폐수로 인한 부영양화의 영향을 받았습니다.

담수계

수생태계의 영양분이 더해진 것에 대한 한 가지 반응은 미세한 조류가 빠르게 성장하여 조류의 꽃을 피운다는 것입니다. 담수 생태계에서 부유성 조류 꽃의 형성은 일반적으로 질소를 고정하는 남조류(남조류)입니다. 이 결과는 가용성 질소가 제한되고 인 투입량이 크게 유지될 때 유리합니다.[44] 영양소 오염은 조류 꽃과 다른 수생 식물의 과잉 성장의 주요 원인이며 햇빛, 우주 및 산소에 대한 과밀 경쟁으로 이어집니다. 추가된 영양소에 대한 경쟁 증가는 생태계 전체와 먹이 그물에 잠재적인 혼란을 초래할 뿐만 아니라 서식지 손실과 종의 생물 다양성을 야기할 수 있습니다.[25]

과잉 생산된 대식세포와 조류가 부영양수에서 죽게 되면, 이들의 분해는 용존산소를 더욱 소모하게 됩니다. 고갈된 산소 수준은 차례로 물고기의 죽음과 생물 다양성을 감소시키는 다양한 다른 효과로 이어질 수 있습니다. 영양소는 무산소 지역, 종종 물기둥의 층화에 의해 단절된 더 깊은 물에 농축될 수 있으며 온대 지역의 가을 전환 기간 또는 난류 흐름 조건에서만 다시 사용할 수 있습니다. 호수로 유입되는 물에 의해 운반된 죽은 조류와 유기적인 부하는 바닥에 가라앉고 메탄과 CO와2 같은 온실가스를 방출하는 혐기성 소화를 거칩니다. 일부 메탄 가스는 메틸로코커스 캡술라투스(Methylocococcus capsulatus)와 같은 혐기성 메탄 산화 박테리아에 의해 산화될 수 있으며, 이는 차례로 동물성 플랑크톤의 먹이 공급원을 제공할 수 있습니다.[45] 따라서 수체 내의 적절한 용존 산소의 가용성에 따라 식물성 플랑크톤과 동물성 플랑크톤의 주요 식량원을 생성하기 위한 자생적인 생물학적 과정이 일어날 수 있습니다.[46]

수생식물, 식물성 플랑크톤, 녹조류의 성장이 향상되면 생태계의 정상적인 기능을 방해하여 어패류가 생존하는 데 필요한 산소 부족과 같은 다양한 문제가 발생합니다. 지표수에서 조밀한 조류의 성장은 더 깊은 물을 가리게 하고 더 넓은 생태계에 결과적으로 영향을 미치는 저서동물 보호소 식물의 생존력을 감소시킬 수 있습니다.[24][47] 부영양화는 또한 강, 호수 및 미적 즐거움의 가치를 감소시킵니다. 부영양화 상태가 식수 처리를 방해하는 경우 건강 문제가 발생할 수 있습니다.[48]

하수관의 "점오염원"을 받는 호수에서 부영양화가 일어나는 경우 인이 주범으로 간주되는 경우가 많습니다. 조류의 농도와 호수의 영양 상태는 물 속의 인 농도와 잘 일치합니다. 온타리오의 Experimental Lakes Area에서 수행된 연구는 인의 첨가와 부영양화 속도 사이의 관계를 보여주었습니다. 부영양화의 후기 단계는 인 농도에 의해서만 제한되는 질소 고정 남세균의 꽃으로 이어집니다.[49] 담수호의 인-염기 부영양화는 여러 경우에 해결되었습니다.

연근해

추가 정보: 유해 조류 개화 § 연안 HABs의 원인 또는 원인
추가정보 : 하구역 § 부영양화가 하구역에 미치는 영향
  • Map of measured Gulf hypoxia zone, July 25–31, 2021, LUMCON-NOAA
    2021년 7월 25일~31일, LUMCON-NOAA 측정 걸프 저산소지대 지도
  • Oxygen minimum zones (OMZs) (blue) and areas with coastal hypoxia (red) in the world's ocean[50]
    전 세계 바다의[50] 산소 최소 구역(OMZ)(파란색) 및 해안 저산소증(빨간색)이 있는 지역

부영양화는 질소 공급원이 주범인 연안 해역에서 흔히 발생하는 현상입니다.[21] 연안 수역에서 질소는 일반적으로 해양 수역의 주요 제한 영양소입니다(인이 종종 제한 영양소인 담수 시스템과는 달리). 따라서 소금물의 부영양화 문제를 이해하고 조절하기 위해서는 인 수치보다 질소 수치가 더 중요합니다.[51] 하구는 담수와 바닷물의 경계면으로서 인과 질소가 제한될 수 있으며 일반적으로 부영양화 증상을 나타냅니다. 강어귀의 부영양화는 종종 바닥 물 저산소증이나 무산소증을 유발하여 물고기를 죽이고 서식지를 황폐화시킵니다.[52] 해안 시스템에서 자라는 것은 또한 영양분이 풍부한 깊고 풍부한 물을 해조류에 의해 동화될 수 있는 지표면으로 전달함으로써 생산성 향상을 촉진합니다.

연근해에 질소가 풍부한 오염원의 인위적인 원인으로는 바다 가두리 양식과 석탄에서 나오는 코크스 생산으로 인한 암모니아 배출이 있습니다.[53] 육상 유출, 어류 양식 폐기물 및 산업용 암모니아 배출 외에도 대기 고정 질소는 해양의 중요한 영양소 공급원이 될 수 있습니다. 이는 해양 외부(순환되지 않는) 질소 공급의 약 3분의 1과 연간 새로운 해양 생물 생산의 최대 3%를 차지할 수 있습니다.[54]

연안 해역은 밀폐된 하구에서 대륙붕의 탁 트인 바다에 이르기까지 광범위한 해양 서식지를 수용하고 있습니다. 연안 해역의 식물성 플랑크톤 생산성은 영양소와 광 공급 모두에 의존하며, 후자는 퇴적물 재현탁이 종종 빛 투과를 제한하는 해안 근처 해역에서 중요한 제한 요소입니다.

영양분은 강과 지하수를 통해 그리고 대기를 통해 육지에서 연안 해역으로 공급됩니다. 또한 비교적 영양이 풍부한 심해의 혼합을 통해 개방된 해양에서 중요한 공급원이 있습니다.[55] 해양으로부터의 영양소 투입은 인간의 활동에 의해 거의 변하지 않지만, 기후 변화는 선반 파손을 통한 물의 흐름을 바꿀 수 있습니다. 대조적으로, 영양 질소와 인의 육지에서 해안 지역으로의 투입은 전 세계적으로 인간의 활동에 의해 증가했습니다. 그 증가 폭은 유역의 인간 활동에 따라 장소에 따라 크게 다릅니다.[56][57] 세 번째 핵심 영양소인 용존 규소는 주로 강과 앞바다의 퇴적물 풍화에서 유래하므로 인간의 활동에 의해 훨씬 덜 영향을 받습니다.

연안 부영양화의 영향

이러한 증가하는 질소 및 인 영양소 투입은 해안 지역에 부영양화 압력을 가합니다. 이러한 압력은 집수 활동 및 관련 영양소 부하에 따라 지리적으로 다릅니다. 해안 지대의 지리적 설정은 영양 부하의 희석과 대기와의 산소 교환을 제어하기 때문에 또 다른 중요한 요소입니다. 이러한 부영양화 압력의 영향은 다음과 같은 여러 가지 방법으로 볼 수 있습니다.

  1. 위성 모니터링을 통해 전 세계 많은 해안 지역에서 영양소 투입 증가로 인해 전반적인 식물성 플랑크톤 활동의 척도로서 엽록소의 양이 증가하고 있다는 증거가 있습니다.[58]
  2. 식물성 플랑크톤 종의 구성은 영양소 부하 증가와 주요 영양소의 비율 변화로 인해 변할 수 있습니다. 특히 질소 및 인 투입량의 증가와 실리콘 투입량의 훨씬 작은 변화는 실리콘에 대한 질소 및 인의 비율에 변화를 일으킵니다. 이러한 변화된 영양 비율은 식물성 플랑크톤 종 조성의 변화를 유도하며, 특히 규조류와 같은 실리카가 풍부한 식물성 플랑크톤 종에 다른 종에 비해 불리합니다.[55] 이 과정은 북해[59](OSPAR 협약 참조) 및 흑해와 같은 지역에서 성가신 조류 꽃의 발달로 이어집니다.[60] 어떤 경우에는 영양소 농축이 유해한 조류 꽃(HABs)으로 이어질 수 있습니다. 이러한 꽃은 자연적으로 발생할 수 있지만 영양소 농축과 HAB 사이의 인과 관계는 간단하지 않지만 영양소 농축의 결과로 증가하고 있다는 좋은 증거가 있습니다.[61]
  3. 산소 고갈은 수천 년 동안 발트해와 같은 일부 해안 바다에서 존재해 왔습니다. 이러한 영역에서 물기둥의 밀도 구조는 물기둥 혼합 및 심층수의 관련 산소화를 심각하게 제한합니다. 그러나 이렇게 고립된 심해에 대한 박테리아 분해성 유기물의 투입 증가는 해양에서의 산소 고갈을 악화시킬 수 있습니다. 이러한 용존 산소가 낮은 지역은 최근 수십 년 동안 전 세계적으로 증가했습니다. 그들은 보통 영양소 농축과 그로 인한 조류 꽃과 관련이 있습니다.[50] 기후 변화는 일반적으로 물기둥 층화를 증가시키는 경향이 있으므로 이러한 산소 고갈 문제를 악화시킵니다.[62] 이러한 해안 산소 고갈의 예는 1950년대 이후 5000 평방 마일 이상의 계절성 산소 결핍 지역이 발달한 멕시코 만입니다. 이 무산소증을 유발하는 1차 생산량 증가는 미시시피 강이 공급하는 영양소에 의해 촉진됩니다.[63] 유사한 과정이 흑해에서 문서화되었습니다.[60]
  4. 저림막 산소 고갈은 여름 "살해"로 이어질 수 있습니다. 여름철 성층화 과정에서 일차 생산자의 투입물 또는 유기물과 퇴적물은 저림막의 호흡 속도를 증가시킬 수 있습니다. 산소 고갈이 심해지면 호기성 유기체(물고기 등)가 죽을 수 있으며, 이로 인해 "여름 살인"이 발생할 수 있습니다.[64]

문제의 범위

조사에 따르면 아시아 호수의 54%는 부영양화되어 있고, 유럽은 53%, 북미는 48%, 남미는 41%, 아프리카는 28%[65]가 부영양화되어 있는 것으로 나타났습니다. 남아프리카 공화국에서는 원격 감지를 사용한 CSIR의 연구에 따르면 조사 대상 저수지의 60% 이상이 부영양화된 것으로 나타났습니다.[66]

세계자원연구소는 서유럽, 미국 동부와 남부 해안, 동아시아, 특히 일본의 해안 지역에 집중된 저산소 연안 375개 지역을 확인했습니다.[67]

예방

추가 정보: 유해조류 개화

사회적으로 부영양화의 최소화를 보장하여 건강한 생활 규범을 유지하기 위해 인간 및 기타 생물에 대한 유해한 영향을 줄이기 위해 취할 수 있는 특정 조치가 있으며, 그 중 일부는 다음과 같습니다.

하수도 오염 최소화

추가 정보: 영양오염 § 영양오염물질 배출저감

원시 하수를 오염원으로 사용하여 문화적 부영양화를 해결하는 여러 가지 방법이 있습니다. 예를 들어, 하수처리장은 생물학적 영양소 제거를 위해 업그레이드되어 수용수체로 질소와 인을 훨씬 적게 배출할 수 있습니다. 그러나 2차 처리가 잘 되어도 하수 처리장의 대부분의 최종 폐수에는 질산염, 아질산염 또는 암모니아와 같은 상당한 농도의 질소가 포함되어 있습니다. 이러한 영양소를 제거하는 것은 비용이 많이 들고 종종 어려운 과정입니다.

하수의 배출과 처리를 규제하는 법은 주변 생태계에 대한 극적인 영양소 감소로 이어졌습니다.[68] 수역의 비점오염원 영양소 적재의 주요 원인은 미처리 생활하수이기 때문에 고도로 도시화된 지역, 특히 생활폐수 처리가 부족한 개발도상국에 처리시설을 제공할 필요가 있습니다. 부영양화와 관련한 정책의 주요 관심사는 국내 및 산업 자원에서 폐수를 안전하고 효율적으로 재사용하는 기술이어야 합니다.

농업에 의한 영양오염 최소화

농업으로 인한 문화 부영양화를 해결하는 데 도움이 되는 방법은 여러 가지가 있습니다. 미국 농무부가 발표한 몇 가지 권장 사항:[69]

  1. 영양소 관리 기술 비료를 사용하는 사람은 누구나 적절한 시기에 적절한 방법과 배치로 비료를 올바른 양으로 도포해야 합니다. 유기적으로 수정된 밭은 기존의 수정된 밭에 비해 "유해한 질산염 침출"을 크게 줄일 수 있습니다.[70] 부영양화 영향은 어떤 경우에는 기존 생산보다 유기 생산에서 더 높습니다.[71] 일본에서 가축이 생산하는 질소의 양은 농업에 필요한 비료를 공급하기에 충분합니다.[72]
  2. 연도 - 둥근 땅 덮개 - 덮개작물은 맨땅이 있는 기간을 방지하여 성장기가 발생한 후에도 침식과 영양소 유출을 제거합니다.
  3. 밭 완충재 심기 - 물이 인근 수역으로 흘러 들어가기 전에 유출수를 잡고 약간의 영양분을 흡수하는 것을 돕기 위해 들판 가장자리를 따라 나무, 관목 및 풀을 심습니다.[73] 하천 완충 지대는 흐르는 물과 육지 사이의 경계이며, 오염 물질을 여과하기 위해 수로 근처에 만들어졌으며, 퇴적물과 영양분은 물이 아닌 이곳에 퇴적됩니다. 농장과 도로 근처에 완충 구역을 만드는 것은 영양소가 너무 멀리 이동하는 것을 방지할 수 있는 또 다른 방법입니다. 그래도 대기 질소 오염의 영향이 완충 지대를 훨씬 넘을 수 있다는 연구 결과가[74] 나왔습니다. 이는 가장 효과적인 예방 수단이 1차 출처임을 시사합니다.
  4. 보존 경작 - 경작의 빈도와 강도를 줄임으로써 땅이 땅으로 영양분을 흡수할 수 있는 기회를 향상시킬 것입니다.
운하의 부영양화.

정책.

유엔 지속가능 개발 목표 프레임워크는 해양 환경에 대한 부영양화의 해로운 영향을 인정합니다. 지속가능한 개발 목표 14(물 밑 생명체) 내에 해안 부영양화 및 부유 플라스틱 파편 밀도 지수(ICEP)를 만들기 위한 일정을 수립했습니다.[75] SDG 14는 구체적으로 "2025년까지 모든 종류의 해양 오염, 특히 해양 잔해 및 영양 오염을 포함한 육상 활동으로 인한 해양 오염을 예방하고 크게 줄인다"는 목표를 가지고 있습니다.[76]

정책과 규정은 부영양화의 원인을 최소화하기 위한 일련의 도구입니다.[77] 비점오염원은 부영양화의 주요 원인이며 일반적인 농업 관행을 통해 그 영향을 최소화할 수 있습니다. 유역에 도달하는 오염 물질의 양을 줄이는 것은 산림 덮개의 보호를 통해 달성할 수 있으며, 유역으로 흘러드는 침식의 양을 줄일 수 있습니다. 또한 토지 황폐화를 최소화하기 위해 지속 가능한 농업 관행을 사용하여 효율적이고 통제된 토지 사용을 통해 유역에 도달하는 토양 유출량과 질소 기반 비료의 양을 줄일 수 있습니다.[78] 폐기물 처리 기술은 부영양화 방지의 또 다른 요소를 구성합니다.

분수령을 훨씬 넘는 범위의 사람들에게 영향을 미칠 수 있기 때문에 부영양화를 초래할 수 있는 오염 물질의 침입을 방지하기 위해 여러 기관 간의 협력이 필요합니다. 주 정부부터 수자원 관리 기관, 지역 인구만큼 낮은 비정부 기관에 이르기까지 수역의 부영양화를 방지하는 역할을 합니다. 미국에서 부영양화를 막기 위한 주간 노력으로 가장 잘 알려진 곳은 체사피크 만입니다.[79]

반전 및 교정

영양소 투입을 줄이는 것이 복원의 핵심 전제 조건이지만 두 가지 주의 사항이 있습니다. 첫째, 특히 퇴적물에 영양소가 저장되기 때문에 오랜 시간이 걸릴 수 있습니다. 둘째로, 복원은 때때로 안정적이지만 매우 다른 여러 생태학적 상태가 있기 때문에 단순한 입력 반전 이상의 것이 필요할 수 있습니다.[80] 부영양화된 호수의 복구는 느리고 종종 수십 년이 걸립니다.[18]

환경 정화에서 영양소 제거 기술에는 생물 여과가 포함되며, 생물학적으로 오염 물질을 포획하고 생물학적으로 분해합니다. 그린벨트, 강가 지역, 자연 및 건설 습지, 처리 연못 등이 그 예입니다.

녹조예보

미국 국립해양대기청은 오대호와 같은 지역에 대한 예측 도구를 만들었습니다.[81]

영양생물추출법

영양 생물 추출은 배양된 식물과 동물을 포함하는 생물학적 정화입니다. 영양 생물 추출 또는 생물 채집은 자연 수역에서 질소 및 기타 영양소를 제거하기 위한 목적으로 조개 및 해조류를 양식하고 채집하는 관행입니다.[82]

갑각류강

참고 항목: 영양소오염
홍합은 영양소 추출제 역할을 하는 유기체의 한 예입니다. 그들은 물 속의 질소를 소비하여 영양소의 해조류를 고갈시킵니다.

굴 암초에 의한 질소 제거는 다른 영양소 거래 시나리오와 유사하게 질소 배출 제한에 직면한 공급원에 순익을 창출할 수 있다고 제안되었습니다. 특히 굴이 하구의 질소 수준을 배출 한도 부과로 이어질 수 있는 임계값 미만으로 유지하면 굴은 그렇지 않으면 발생할 규정 준수 비용을 효과적으로 절약할 수 있습니다.[83] 여러 연구에서 굴과 홍합이 하구의 질소 수치에 극적인 영향을 미치는 능력이 있음을 보여주었습니다.[84][85][86] 여과 섭식 활동은 식물성 플랑크톤 밀도를 조절하고 영양소를 격리함으로써 수질에[87] 유익한 것으로 간주되며, 이는 조개 수확을 통해 시스템에서 제거되거나 퇴적물에 묻히거나 탈질을 통해 손실될 수 있습니다.[88][89] Odd Lindahl 등은 스웨덴의 홍합을 이용하여 조개 양식을 통한 해양 수질 개선 아이디어를 위한 기초 작업을 수행했습니다.[90] 미국에서는 동, 서, 걸프 연안에서 조개 복원 사업이 진행되어 왔습니다.[91] 조개류를 이용한 영양소 보충에 대한 확장된 설명은 영양소 오염을 참조하십시오.

김 양식

연구를 통해 해조류가 질소 수치를 개선할 수 있는 가능성이 입증되었습니다.[92][93]해조류 양식은 기후 변화를 완화하고 적응할 수 있는 기회를 제공합니다.[94] 다시마와 같은 해조류는 또한 인과 질소를[95] 흡수하므로 바다의 오염된 부분에서 과도한 영양소를 제거하는 데 유용합니다.[96] 일부 재배된 해조류는 생산성이 매우 높고 많은 양의 N, P, CO를2 흡수하여 많은 양의 해조류를 생산할 수 있습니다. O2 부영양화를 감소시키는 데 탁월한 효과가 있습니다.[97] 김을 대규모로 재배하는 것이 연안 해역의 부영양화 문제에 대한 좋은 해결책이 되어야 할 것으로 사료됩니다.

지구공학

추가 정보: 화학적 인 제거
호수에 인 흡착제를 적용한 연구 - 네덜란드

영국 맨체스터 선박운하의 살포드 도크(Salford Docks) 지역의 복원에서 볼 수 있듯이, 지역화된 상황에서 저산소증/호중성화를 방지하기 위한 하나의 명백한 기술은 압축 공기의 직접 주입입니다.[98] 양식 연못과 같은 소규모 물의 경우 펌프 통기가 표준입니다.[99]

인의 화학적 제거

인 제거는 원칙적으로 부영양화를 개선할 수 있습니다.[100][101] 여러 인산염 흡착제 중 알루민(알루미늄 설페이트)은 실용적인 관심사입니다.)[102] 많은 자료들이 조사되었습니다.[103][104] 인산염 흡착제는 일반적으로 수체의 표면에 적용되며, 호수 바닥으로 가라앉아 인산염을 감소시킵니다. 이러한 흡착제는 부영양화 및 조류 개화를 관리하기 위해 전 세계적으로 적용되었습니다(예: Phoslock이라는 상업적 이름으로).[105][106][107][108][109] 대규모 연구에서 114개 호수를 대상으로 인 감소 시 명반의 효과를 모니터링했습니다. 모든 호수에서 명반은 11년 동안 인을 효과적으로 감소시켰습니다. 수명은 다양했지만(심층 호수는 21년, 얕은 호수는 5.7년), 결과는 호수 내 인을 조절하는 명반의 효과를 나타냅니다.[110] 명반 처리는 깊은 호수는 물론 외부 인 부하가 큰 호수에서는 효과가 적습니다.[111]

핀란드 인 제거 조치는 1970년대 중반부터 시작되어 산업 및 도시 배출로 오염된 강과 호수를 대상으로 했습니다. 이러한 노력으로 제거 효율이 90%에 달했습니다.[112] 여전히 일부 목표 지점 소스는 감축 노력에도 불구하고 유출량이 감소하지 않았습니다.

참고 항목

외부 링크

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