מקורות אטמוספריים התורמים לתהליך האאוטרופיקציה

המחלקה ללימודי גיאוגרפיה והסביבה

תקציר:

אאוטרופקציה הינו תהליך שבו ישנה העשרה של גופי מים או קרקע ביסודות כמו P ו-N אשר חיוניים לצמחים. מקורות ה-P וה-N מגוונים ומקורם יכול להיות לא נקודתי כמו למשל רוחות אשר מסיעים חלקיקי אבק המכילים זרחן. בעבודה זו בחנתי את השפעת המקור האטמוספרי על תהליך האאוטרופיקציה אשר מתחולל באגם "סלט לייק". מספר מוקדים במרחב האגם נדגמו ובוצעו מדידות זרחן באדמות. כמות הזרחן באדמות החקלאיות הייתה גדולה באופן מובהק משאר המקורותו כלל אזורים אלו נמצאים דרומית לאגם. רוחות מכיוון דרום שולטות באזור ולהערכתי אדמות אלו תורמות חלק משמעותי באספקת הזרחן באופן לא מבוקר אל תוך האגם, דבר היוצר את תהליך האאוטרופיקציה.

מבוא:

בסוף המאה ה20 רוב הקהילה המדעית הגיעה למסקנה כי פעילות אנתרופוגנית אכן השפיעה, משפיעה ותמשיך להשפיע על מערכות אקולוגיות בכדור הארץ. כיום אנו יודעים כי פעילות האדם משנה את הרכב האטמוספירה, את רמת החומציות של קרקעות ומים, את המגוון הביולוגי, את שימושי הקרקע ועוד.

אחד מהגורמים המרכזיים לשינויים אלה נובעים מהחדרת זרחן (P) וחנקן (N) למערכות האקולוגיות בצורה לא מבוקרת, דבר הגורם לתהליך האאוטרופיקציה במקורות מים שונים.

אאוטרופקציה הינו תהליך שבו ישנה העשרה של גופי מים או קרקע ביסודות כמו P ו-N אשר חיוניים לצמחים(BoQiang et al., 2012). עלייה בריכוז יסודות אלו מביאה לעליה בכמות הפיטופלאנקטון אשר מוזן מהן. עלייה בכמות הפיטופלאנקטון מביאה את המערכת האקולוגית למצב של חוסר איזון אשר בסופו ישנה צמיחת אצות מוגברת, דבר המוביל לחוסר חמצן במקור המים. חוסר החמצן מקשה על אורגניזמים נוספים להתקיים וישנה תמותה גדולה של אורגניזמים.

בנוסף, גידול האצות מתרחש בחלק העליון של מקור המים ולכן אנרגיית השמש אשר מהווה מקור אנרגיה לכלל האורגניזמים נחסמת גם היא. אאוטרופיקציה מהווה סיכון ממשי לרוב מקורות המים בעולם וכיום ישנו ידע חסר בכל הנוגע לתהליך, לגורמים ולהשלכות של תהליך האאוטרופיקציה(Smith et al., 2006).

מקורות ה-P וה-N יכולים להיות שפכים, דשן חקלאי, צואה של חיות ושריפת דלק פוסילי (Cloern., 2001). מקורות הזיהום יכולים להיות נקודתיים ולא נקודתיים. מקורות נקודתיים, כשמם כן הם, מגיעים ממקור יחיד ומובחן הניתן לניטור בקלות יחסית, כמו כניסה של זרחן מנחלים או מצינורות מי שפכים. מקורות לא נקודתיים הם מקורות פחות מובחנים ומאתגרים לניטור. דוגמא למקור לא נקודתי למקורות מים הוא שקיעה של חלקיקי אבק אטמוספרי המוסעים עם הרוח ומכילים P ו-N (Okin et al., 2004, Ginoux et al., 2012).

הזרחן הינו יסוד כימי חיוני לאורגניזמים השונים והוא מרכיב חיוני במולקולות ביולוגיות חשובות כמו הדנ"א למשל. זרחן המוסע באבק משחק תפקיד חשוב במחזור הזרחן הגלובלי, בעיקר במורד הרוח לאזורים צחיחים או מדבריים או לקרקעות חקלאיות (Graham, W. and Duce, R., 1979, Chadwick et al., 1999, Griffin et al., 2001).

המקורות העיקריים של זרחן הנישא על גבי חלקיקי אבק הם פלאיות (מקורות מים גדולים אשר התייבשו), המורכבים מסדימנט ששקע המכיל בעיקר שלדים של יצורים חיים אשר מכילים כמות גדולה של זרחן (Mackay et al., 2012). אופי היווצרות הסדימנט וחשיפתו לאחר התייבשות האגם מאפשר לרוח להרים את חלקיקי הסדימנט ובכך להסיע אותו למרחקים שונים(Reynolds et al., 2007). שדות חקלאיים המדושנים באופן אינטנסיבי בזרחן גם כן יכולים לפלוט כמות גדולה של זרחן אטמוספרי (Gross et al., 2013). מאחר וחלק מהזרחן המוסף נספח למינרלי קרקע, וכאשר הקרקע חשופה, לזרחן סיכוי גדול להיות מוסע ע"י הרוח.

כמות ה-P בקרקעות נעה בדרך כלל בין 200 µg\g  לבין 3000 µg\g  (Fardeau., 1996). ארצות הברית מגוונת מאד ברמת ה-P בקרקעות באזורים השונים. באזור בעיר "סלט לייק סיטי"(Salt Lake City) אשר במדינת יוטה ישנם ערכים גבוהים יחסית של P (Woodruff et al., 2015).

כמו כן, בצמוד לעיר ישנו אגם גדול אשר חלקו התייבש והפך לפלאיה, דבר אשר חשף אדמות בעלות פוטנציאל לערכים גבוהים יותר של P(Zhou et al., 2001). בנוסף, זיהומים שונים אשר הוזכרו קודם לכן כמו שפכים, דשן חקלאי, צואה של חיות ועוד, יכולים לגרום לעלייה במספרים אלו לערכים של 9000 µg\g  ואף יותר במקרים קיצוניים.

בעקבות זאת, ישנו פוטנציאל פליטה גבוה של P מאזורים אלה.

אגם "סלט לייק" סובל בשנים האחרונות מאאוטרופיקציה אשר נובעת מכניסה לא מבוקרת של זרחן למערכת הימית. מקורות הזרחן אינם ברורים ונעשים מספר מחקרים ובדיקות בנושא. בדוח שנתי לשנת 2005 על מפרץ פרמינגוטן אשר באגם לא נקבעו סיבות חד משמעיות לגבי הסיבה לאאוטרפוקציה(Wursbaugh & Marcarelli., 2006).

עבודה זו תתמקד במקורות ה-P האטמוספריים גם החקלאיים וגם הטבעיים. חשוב לציין כי תחום מדידת הזרחן ויסודות שונים נוספים בתחום האטמוספרי הינו קשה לניטור ולא קיימים כיום כלים טכנולוגיים מתקדמים למדידת יסודות אלו.

מטרת המחקר ושאלות:

מטרת המחקר הינה לבדוק את המקורות האטמוספריים של הזרחן באזור אגם "סלט-לייק". זאת על-מנת להעריך האם והיכן ישנם מקורות אשר מגדילים את תהליך האאוטרופיקציה באגם ולנסות למצוא פתרונות ודרכי התמודדות.

שיטוה:

שטח המחקר:

אגם סלט לייק ממוקם בצפון מדינת יוטה שבארצות הברית. אגם זה הינו אגם המלח הגדול ביותר בחלרו המערבי של כדור הארץ. אורכו הוא כ120 ק"מ, רוחבו כ45 ק"מ, שטחו של האגם הוא כ4,400 קמ"ר, גובהו מעל פני הים הוא כ1,280 מטר ועומקו הממוצע הינו כארבעה מטרים בלבד(Stephens & Gillespie., 1976) בהיסטוריית האגם הוא כיסה כ49,000 קמ"ר ומאז עבר תהליך ייבוש(Wursbaugh., 1991).

כתוצאה מתהליך הייבוש והתאדות המים עלו אחוזי המלח וכיום ישנם חלקים באגם אשר מכילים כ30% מלח. דרום מזרחית לאגם שוכנת העיר סלט לייק סיטי אשר אוכלוסייתה מונה כ200,000 בני אדם אשר מהווה חלק ממטרופולין סלט לייק אשר מכיל כמיליון וחצי בני אדם.

הטמפרטורה השנתית הממוצעת עומדת על כ12.5 מעלות צלסיוס ונעה בין 17 מעלות צלסיוס לבין 8 מעלות צלסיוס. כמויות הP אשר נמדדו באגם מגיעות באוזר המערבי ל2.5 (mg\L) בעוד באזור המזרחי הכמויות יכולות להגיע ל10 (mg\L). תוצאות אלו גבוהות מהרגיל ומעידות על תהליך אאוטרופיקציה (Rendall., 2018).

• דגימות שדה:

תקציר………………….

מבוא……………………

שאלת מחקר ומטרות…

שיטות מחקר………….

תוצאות…………………

דיון ומסקנות…………..

ביבליוגרפיה……………