Oziqa moddalari aylanishi (nutrient cycling) — azot va fosfor kabi moddalarning estuariy ekotizimiga kirishi, tizim ichida oʻzgarishi va biologik ishlab chiqarish jarayonlarida qatnashishi bilan bogʻliq asosiy ekotizim funksiyasidir. Ushbu tadqiqot Janubiy Afrikaning Algoa Bay hududidagi Swartkops va Sundays River estuariylarining erigan noorganik fosfat (DIP) hamda erigan noorganik azot (DIN) yuklamalarini kamaytirish funksiyasiga iqtisodiy qiymat berish uchun mahalliy oqova suv tozalash inshootlarining (wastewater treatment works, WWTW) xarajat va chiqarib tashlash maʼlumotlaridan bilvosita koʻrsatkich sifatida foydalanadi. Tadqiqotchilar 1994–2022 davridagi estuariy suvi sifati haqidagi maʼlumotlarni WWTW xarajatlari bilan birlashtirib, xuddi shuncha oziqa moddasini sunʼiy tozalash infratuzilmasi orqali olib tashlash jamiyatga qanchaga tushishini baholagan.

Natijalar ikki estuariyda bir-biridan keskin farq qiluvchi yoʻnalishlarda oʻzgargan. Swartkops River estuariysida oziqa moddalari aylanishining taxminiy qiymati 1994-yilda ZAR8,6 million boʻlgan boʻlsa, 2022-yilda ZAR123,4 millionga koʻtarilgan. Sundays River estuariysida esa shu davrda qiymat ZAR29,9 milliondan ZAR7,9 millionga tushgan. Ikkala estuariy birgalikda koʻrilganda manbaning 3-jadvalidagi jami qiymat 1994-yilda ZAR38,5 million, 2022-yilda ZAR131,4 milliondir. 2022-yil uchun qoʻllangan USD1 = ZAR18,4519 kursi boʻyicha umumiy qiymat taxminan USD7,12 millionga teng.

Bu qiymatlar estuariylarda bozorda sotiladigan mahsulotning narxi emas. Hisoblangan iqtisodiy qiymat estuariylarning DIP va DINni olib tashlash orqali bajaradigan ekologik ishining, xuddi shunday miqdor WWTW infratuzilmasi yordamida olib tashlansa yuzaga keladigan xarajat boʻyicha baholangan pul ekvivalentidir. Shuningdek, yuqori qiymat avtomatik ravishda sogʻlomroq ekotizimni anglatmaydi; xususan, Swartkopsdagi oʻsish kattaroq oziqa moddalari yuklamasi va ortib borayotgan antropogen bosim bilan birga koʻrib chiqilgan.

Estuariylarda Oziqa Moddalari Aylanishi Nima?

Estuariylarda oziqa moddalari aylanishi organik va noorganik moddalarning chuchuk suv hamda dengiz muhiti tutashgan tizimlarga tashilishi, azot va fosfor kabi moddalarning turli kimyoviy hamda biologik jarayonlardan oʻtishi va tirik organizmlar mahsuldorligida qatnashishidir. Tadqiqot nuqtayi nazaridan muhim jihat erigan noorganik azot va fosforning katta miqdorlari estuariy boʻylab kamayishi va shu orqali qirgʻoq suvlariga oʻtadigan oziqa yuklamasining cheklanishidir.

DIP va DIN Nega Muhim?

DIP erigan noorganik fosfatni; DIN esa erigan noorganik azotni bildiradi. Manba DIN tarkibidagi azot shakllarini NO₃⁻ + NO₂⁻ va NH₄⁺ sifatida koʻrib chiqadi.

Yetarli tozalanmagan yoki umuman tozalanmagan oqova suvlarning estuariylarga tushishi DIP va DIN konsentratsiyalarini oshirishi mumkin. Manbada yuqori oziqa moddalari darajasi yuqori harorat va suv ustunining qatlamlanishi kabi boshqa sharoitlar bilan birga zararli suvoʻtlar koʻpayishi va gipoksik sharoitlarga yordam berishi; qirgʻoq suvlarida kislorod sarflanishi va dengiz organizmlarining yoʻqolishi kabi oqibatlar bilan bogʻliq boʻlishi mumkinligi tushuntiriladi.

Bu yerda estuariylarning ekologik funksiyasi iqtisodiy tahlil bilan birlashtiriladi: WWTW oqova suvdagi oziqa moddalarini kamaytirish uchun kapital, ekspluatatsiya va texnik xizmat xarajatlarini talab qiladi, estuariy ichidagi tabiiy jarayonlar ham oziqa yuklamasini oʻzgartirish va kamaytirish vazifasini bajaradi. Tadqiqotning asosiy savoli — bu tabiiy funksiyaning mahalliy tozalash xarajatlari bilan ifodalangan taxminiy pul qiymati qancha ekanidir.

Tadqiqotdagi boʻshliq

Manbaga koʻra, Janubiy Afrika estuariylarida dam olish, suv sifati, chuchuk suv kirimi va boshqa ekotizim xizmatlari iqtisodiy baholangan boʻlsa-da, estuariylardagi oziqa moddalari aylanishi xizmatining maʼlum mahalliy iqtisodiy bahosi mavjud emas edi. Shu sababli boshqa mamlakatlarda hisoblangan ekotizim xizmatlari qiymatini mahalliy tizimga koʻchirish, yaʼni qiymat transferi yondashuvidan foydalanish mumkin.

Biroq manba bunday yondashuv jiddiy kontekstual muammolar tugʻdirishi mumkinligini koʻrsatadi. Buyuk Britaniyada qayd etilgan oziqa moddalari aylanishi qiymati USD579.632/ha boʻlsa, Niderlandiya misolida USD2.661/ha darajasidadir. Geografik jihatdan nisbatan yaqin ikki Yevropa sharoitida ham juda katta tafovut borligi ekologik tuzilma, iqtisodiy sharoitlar va metod farqlari natijalarga kuchli taʼsir koʻrsatishi mumkinligini bildiradi.

Qiymat Transferi Oʻrniga Mahalliy WWTW Maʼlumotlaridan Foydalanish Nega Muhim?

Mahalliy WWTW maʼlumotlari boshqa mamlakatning ekologik va iqtisodiy sharoitlaridan koʻchirilgan gektar boshiga qiymatni bevosita qoʻllash oʻrniga, ayni hududdagi tozalash xarajatlari va olib tashlash samaradorligidan foydalanib, estuariy xizmatining pul qiymatini mahalliy sharoitga bogʻlaydi. Usul mukammal emas va toʻliq boʻlmagan ekologik vaqt qatorlariga asoslanadi; ammo tadqiqotchilar bu yondashuv kontekst jihatidan qiymat transferiga qaraganda mosroq bilvosita baho berishini taʼkidlaydilar.

Tadqiqot hududlari

Ikkala tadqiqot hududi ham Janubiy Afrikaning Eastern Cape mintaqasida, Algoa Bay atrofida joylashgan va doim ochiq, toʻlqinlar taʼsiridagi estuariylar deb taʼriflangan. Swartkops River estuariysi taxminan 33°50′G, 25°36′D koordinatalarida, Gqeberha yaqinida, Swartkops River Algoa Bayga quyiladigan joyda joylashgan. Sundays River estuariysi esa Colchester yaqinida taxminan 33°42′53″G, 25°50′54″D koordinatalarida.

Swartkops tizimi shoʻrxok botqoqlar, suv koʻtarilishi va qaytishi orasida ochiladigan loyqa tekisliklar hamda qum sayozliklari kabi turli yashash muhitlarini oʻz ichiga oladi. Sundays River estuariysi manbada ayniqsa dam olish, qayiqda suzish va qarmoqda baliq ovlash bilan bogʻliq holda tilga olinadi. Yashash muhitlari tarkibi iqtisodiy baholashda muhim, chunki har xil ekotiplar oziqa moddalari aylanishiga turli darajada hissa qoʻshishi mumkin.

Gektar Boshiga Qiymat Nega Qoʻllangan Maydon Taʼrifiga Bogʻliq?

Estuariy uchun yagona va oʻzgarmas maydon maxraji yoʻq. Faqat ochiq suv maydoni olinishi mumkin yoki shoʻrxok botqoqlar, qamishzorlar, suv osti makrofitlari, qum-loy sayozliklari, suv toshqini tekisliklari va qirgʻoqdagi yashash muhitlari ham maydon taʼrifiga kiritilishi mumkin. Shuning uchun bir xil umumiy iqtisodiy qiymatning gektar boshiga nisbati tanlangan hududiy qamrovga qarab oʻzgaradi.

Tadqiqotchilar 2022-yil uchun taʼkidlagan gektar boshiga qiymatlar eng kichik maydon maxraji — ochiq suv asosida hisoblangan. Bunga koʻra, Swartkops uchun yillik qiymat ZAR344.692/ha, yaʼni USD18.681/ha; Sundays River uchun ZAR32.245/ha, yaʼni USD1.747/ha.

Tadqiqot Usuli va Natijalari

Bu Tadqiqotda Oziqa Moddalari Aylanishining Iqtisodiy Qiymati Qanday Hisoblandi?

Tadqiqot estuariyning yuqori qismi va quyilish joyidagi DIP hamda DIN konsentratsiyalari farqidan yil davomida olib tashlangan oziqa yuklamasini baholaydi; soʻng shu miqdorni mahalliy WWTWlarda olib tashlashning kilogramm boshiga xarajatini hisoblab, ushbu birlik xarajatni estuariy tomonidan olib tashlangan deb taxmin qilingan jami oziqa miqdoriga qoʻllaydi. Shunday qilib, hosil boʻlgan pul qiymati bozor narxi emas, WWTW xarajatlari asosida hisoblangan estuariy ekotizim xizmatining bilvosita iqtisodiy qiymatidir.

Uch maʼlumot guruhi

Usul uch asosiy maʼlumot guruhini birlashtiradi:

• Algoa Baydagi WWTWlarning ekspluatatsiya va kapital xarajatlari,
• estuariylar har yili olib tashlaydi deb baholangan oziqa moddalari miqdori,
• Algoa Baydagi beshta WWTW har yili olib tashlaydi deb baholangan oziqa moddalari miqdori.

Estuariylardagi oziqa yuklamalari maʼlumotlar bazasi 1994–2022 oraligʻida nashr etilgan tadqiqotlardan tuzilgan. Tadqiqotchilar estuariyning yuqori qismi uchun Swartkopsda 12 ta, Sundays Riverda 5 ta oʻrtacha DIP/DIN konsentratsiyasini; estuariylarning quyilish joylari uchun esa vaqt boʻyicha Swartkopsda 5 ta va Sundays Riverda 3 ta oʻrtacha kuzatuvni jamlaganlar.

Maʼlumotlar toʻplami toʻliq emas. Ayrim yillar boʻyicha maʼlumot yoʻq; oʻlchovlar µM, mg/L va kg/yıl kabi turli birliklarda berilgan. Namuna olish nuqtalarining aniq joylashuvi, oʻrtacha qiymatlar asoslangan namunalar soni va yil ichidagi namuna olish vaqti ham tadqiqotlar orasida farq qiladi. Bu xilma-xillik tadqiqotdagi asosiy noaniqlik manbalaridan biridir.

Sakkiz vaqt qatori

Maʼlumotlar bazasi quyidagi sakkiz qatordan iborat:

1. Swartkops estuariysining yuqori qismidagi DIP,
2. Swartkops estuariysining quyilish joyidagi DIP,
3. Swartkops estuariysining yuqori qismidagi DIN,
4. Swartkops estuariysining quyilish joyidagi DIN,
5. Sundays River estuariysining yuqori qismidagi DIP,
6. Sundays River estuariysining quyilish joyidagi DIP,
7. Sundays River estuariysining yuqori qismidagi DIN,
8. Sundays River estuariysining quyilish joyidagi DIN.

Barcha oʻrtacha konsentratsiyalar oʻzaro taqqoslanishi uchun µM birligiga oʻtkazilgan, soʻng estuariyning yuqori qismi va quyilish joyi orasidagi farq hisoblangan.

Tenglama 1: Estuariy olib tashlagan DIP yuklamasi

Manbaning DIP uchun qoʻllagan asosiy ifodasi quyidagicha:

\[ \text{kg DIP removed} = \frac{DIP_{\mu M}^{Head}-DIP_{\mu M}^{Mouth}}{10^{6}} \times \frac{\text{Molar Mass}_{P}}{1000} \times MAR(L) \]

Tenglama nimani hisoblaydi? Estuariyning yuqori qismi bilan quyilish joyidagi erigan noorganik fosfatning oʻrtacha konsentratsiyalari farqidan foydalanib, tizim olib tashlagan deb qabul qilingan yillik DIP miqdorini kilogrammda baholaydi.

Oʻzgaruvchilarning vazifasi: \(DIP_{\mu M}^{Head}\) estuariyning yuqori qismidagi, \(DIP_{\mu M}^{Mouth}\) esa quyilish joyidagi oʻrtacha konsentratsiyadir. Molar Mass_P fosforning molyar massasini, \(MAR(L)\) esa litrda ifodalangan oʻrtacha yillik oqimni bildiradi. \(10^6\) va 1000 manba tenglamasida konsentratsiya hamda massa birliklarini oʻtkazish bosqichlaridir.

Xuddi shu hisoblash mantiqi DINga ham qoʻllanadi. DIN hisobida nitrat, nitrit va ammoniy azoti birgalikda inobatga olinadi.

Toʻliq boʻlmagan vaqt qatorlarini qayta ishlash

Sakkiz maʼlumot qatorining har biri mavjud kuzatuv nuqtalari asosida chizilib, eng yaxshi mos keluvchi egri chiziqlar yaratilgan. Tadqiqotchilar bu egri chiziqlardan eʼlon qilingan oʻrtacha qiymatlarga asoslanib oʻtgan davrlardagi oziqa konsentratsiyalarini hisoblash uchun foydalangan. Demak, qatorning barcha yillari toʻgʻridan toʻgʻri oʻlchangan nuqtalardan iborat emas; modellashtirish va moslashtirish egri chiziqlari bilan toʻldirilgan qismlar ham bor.

WWTWda kilogramm boshiga olib tashlash xarajati

Ikkinchi bosqichda tadqiqotchilar WWTWlarda bir kilogramm DIP yoki DINni olib tashlash xarajatini hisoblashgan. Manbada DIP uchun berilgan Tenglama 2 quyidagicha:

\[ \frac{ZAR}{\text{kg DIP removed}} = \frac{ZAR}{L_{\text{treated}}} \Bigg/ \left( \frac{\text{kg DIP in}}{L_{\text{treated}}} - \frac{\text{kg DIP out}}{L_{\text{treated}}} \right) \]

Bu tenglama tozalangan suv hajmi birligiga xarajatni kirish va chiqishdagi DIP miqdorlari farqidan aniqlangan olib tashlash zichligiga boʻladi. Natijada WWTWning bir kilogramm DIPni olib tashlash uchun pul xarajati olinadi. DIN uchun ham xuddi shunday hisoblash tuzilmasi qoʻllanadi.

Oxirgi bosqichda WWTWning shu birlik olib tashlash xarajati estuariy olib tashlagan deb baholangan jami DIP va DIN miqdoriga qoʻllanadi. Natija estuariydagi tabiiy oziqa moddalari aylanishi ishini jamiyat sunʼiy tozalash infratuzilmasi bilan almashtirganda yuzaga keladigan xarajatning taxminiy ekvivalentidir.

Iqtisodiy qiymat vaqt oʻtishi bilan qanday oʻzgardi?

Manba ichidagi raqamlar boʻyicha izoh: 3-jadvalda 2001 va 2002-yillarning jami qiymatlari koʻrinib turgan bir xonali oʻnlik komponentlarning oddiy yigʻindisidan ozgina farq qiladi. Verianla jadvali manbada chop etilgan jami qiymatlarni aynan saqlaydi; koʻrsatilmagan oraliq aniqlik yoki yaxlitlash haqida yangi taxmin kiritilmagan.

Swartkops estuariysida ZAR8,6 milliondan ZAR123,4 millionga oʻsish taxminan %1330 miqdoridagi koʻtarilish deb qayd etilgan. USD ekvivalenti 1994-yilda USD466.076, 2022-yilda esa taxminan USD6,7 million boʻlgan.

Sundays River estuariysida yoʻnalish teskari: 1994-yildagi ZAR29,9 million qiymat 2022-yilda taxminan ZAR7,9 millionga tushadi. Bu qiymatlar manbada taxminan USD1,6 million va USD428.140 deb berilgan.

WWTW va estuariyning olib tashlash koʻrsatkichlari

Manba WWTW olib tashlash koʻrsatkichining 1994-yildagi 43,9 dan 2022-yildagi 23,4 gacha tushishini taxminan %47 kamayish, ikkala estuariydagi tegishli koʻrsatkichning 0,2 dan 1,5 gacha koʻtarilishini esa past boshlangʻich bazadan taxminan %650 oʻsish deb sharhlaydi.

Birliklarning yaxlitligini saqlash haqida ogohlantirish: Yuqoridagi jadvalda “mL/yıl” va “kg/mL” ifodalari manbaning 4-jadvalida chop etilgan shaklda saqlangan. Manba bu belgilashlar boshqa hajm miqyosini anglatish-anglatmasligini tushuntirmagani sababli Verianla birliklarni oʻzboshimchalik bilan oʻzgartirmaydi.

Swartkopsdagi Yuqori Iqtisodiy Qiymat Sogʻlomroq Estuariyni Anglatadimi?

Yoʻq. Tadqiqotning iqtisodiy qiymat koʻrsatkichi estuariy olib tashlagan deb baholangan oziqa yuklamasining WWTW xarajatlari boʻyicha pul ekvivalentini oʻlchaydi; shuning uchun kattaroq oziqa yuklamasi va koʻproq olib tashlash ishi pul qiymatini oshirishi mumkin. Mualliflar Swartkopsdagi katta oʻsishni DIP va DIN konsentratsiyalarining koʻtarilishi va WWTW samaradorligining pasayishi bilan birgalikda koʻrib, tizimga antropogen bosim kuchayganini taʼkidlaydilar.

Swartkops boʻyicha izoh

Manba Swartkopsda oziqa moddalari aylanishi qiymatining 1994–2022 oraligʻida kuchli oʻsishini DIP va DIN konsentratsiyalarining koʻtarilishi bilan bogʻlaydi. Mualliflar bu oʻsish Gqeberhadagi sanoat kengayishi va norasmiy aholi punktlari oʻsishi bilan bogʻliq boʻlishi ehtimolini aytadilar. Bu ifoda nazorat qilingan sababiylik tahlilining natijasi emas, balki maqola muhokamasi boʻlimidagi ilmiy sharhdir.

Sundays River boʻyicha izoh

Tadqiqot Sundays Riverdagi qiymat pasayishi uchun bir-birini istisno qilmaydigan uch ehtimoliy izoh beradi:

• qishloq xoʻjaligi qoidalarining qatʼiylashishi va ularning tatbiqi qishloq xoʻjaligi ifloslantiruvchi oqimlarini kamaytirgan boʻlishi mumkinligi,
• Orange–Fish–Sundays Rivers suv uzatish tizimi oqimni oʻzgartirib, oziqa moddalari konsentratsiyalarini suyultirgan boʻlishi mumkinligi,
• Addo Elephant National Park kengayishi va 2018-yilda eʼlon qilingan Marine Protected Area ham kiruvchi muhofaza choralari oziqa kirimini kamaytirgan boʻlishi mumkinligi.

Tadqiqot bu uch mexanizmdan har biri qancha ulushga ega ekanini ajratadigan sababiy tahlil oʻtkazmaydi.

Qiymat transferini taqqoslashdan olinadigan saboq

Xalqaro tadqiqotlardan bevosita koʻchirilgan qiymatlar USD2.661/ha bilan USD579.632/ha oʻrtasida juda keng diapazonni beradi. Manba maydon taʼriflarini ochiq suv maxrajiga moslashtirganda ham taqqoslanadigan diapazon USD4.624/ha bilan USD9.377/ha ekanini bildiradi. Swartkopsning USD18.681/ha qiymati shu yuqori chegaradan taxminan ikki barobar katta, Sundays Riverning USD1.747/ha qiymati esa quyi chegaraning taxminan %37 qismiga teng.

Bu tafovut bitta xalqaro gektar qiymatini boshqa estuariyga bevosita koʻchirish ishonchli mahalliy baho bermasligi mumkinligini koʻrsatadi. Ekologik tuzilma, oziqa yuklamasi, mahalliy tozalash infratuzilmasi, aholi, sanoat va boshqaruv sharoitlari iqtisodiy natijaga birgalikda taʼsir qiladi.

Tadqiqot qoʻllab-quvvatlaydigan va qoʻllab-quvvatlamaydigan xulosalar

Asosiy metodologik cheklovlar

Tadqiqot natijalarini talqin qilishda maʼlumot cheklovlari markaziy ahamiyatga ega. Ideal baholash estuariyning yuqori qismi va quyilish joyida ekologik jihatdan taqqoslanadigan nuqtalardan yillar davomida muntazam olingan koʻp sonli DIP va DIN oʻlchovlari; WWTW kirish va chiqishlarida muntazam oziqa konsentratsiyasi oʻlchovlari; oʻzgarib turuvchi tozalash hajmlari va kilogramm boshiga olib tashlash xarajatlarining vaqt boʻyicha ishonchli qaydlarini talab qilgan boʻlar edi.

Bunday darajada birlashtirilgan maʼlumotlar bazasi mavjud emas. Qoʻllangan ekologik oʻlchovlar turli yillar, turli namuna olish joylari, turli mavsumlar va turli birlik tizimlaridan kelib chiqqan. Ayrim yillar butunlay yoʻq. Shuning uchun tadqiqot mavjud cheklangan maʼlumotni mahalliy WWTW maʼlumotlari bilan birlashtiradigan amaliy yondashuvni taqdim etadi; natijalarni yuqori aniqlikdagi bevosita ekologik hisob deb baholash mumkin emas.

Manbaning oʻz taʼkidlashicha, qiymat transferi tez va arzon boʻlsa ham, kontekst farqlari tufayli zaif taxminlar berishi mumkin. Mahalliy WWTW bilvosita baholash usuli ham toʻliq boʻlmagan qaydlar sabab cheklangan, biroq tadqiqotchilar uni mahalliy sharoitga koʻproq mos deb hisoblaydilar.

Manba va Usul Haqida Izoh

Moliyalashtirish: Tadqiqot Algoa Bay Marine Spatial Planning Community of Practice doirasida South African National Research Foundationning 129498 raqamli koʻmagi, Belmont Forum MARISCO loyihasining 03F0836A raqamli koʻmagi va One Ocean Hubning NE/S008950/1 raqamli koʻmagi bilan moliyalashtirilgan.

Mualliflar hissasi: Rozanne Peacock tadqiqot, metodologiya, formal tahlil, dastlabki qoʻlyozmani yozish va koʻrib chiqish/tahrirlashni; Matthew A. Orolowitz konseptualizatsiya, vizuallashtirish, formal tahlil va dastlabki qoʻlyozmani yozishni; James N. Blignaut konseptualizatsiya, tekshirish, nazorat hamda koʻrib chiqish/tahrirlashni; Bernadette Snow loyiha boshqaruvi, mablagʻ jalb qilish va koʻrib chiqish/tahrirlashni bajargan.

Manba ichidagi izchillik haqida izoh: 3-jadvalda 2001 va 2002-yillar jami qiymatlarida koʻrsatilgan yaxlitlangan komponentlar bilan kichik arifmetik farqlar mavjud. Bundan tashqari, natijalar matni 1994-yil jamini taxminan ZAR38,4 million va USD2,08 million deb keltiradi, 3-jadval hamda natijalar boʻlimi davomida esa taxminan ZAR38,5 million va USD2,09 million ham uchraydi. Verianla bu farqlarni bildirmasdan bir qiymatga birlashtirmagan; jadvalda manbaning 3-jadvalidagi qiymatlarni saqlagan.

Birliklar boʻyicha izoh: Manbaning 4-jadvalida hajm va olib tashlash koʻrsatkichlari “mL/year” va “kg/mL” deb yozilgan. Manba bu belgilashlarning miqyosini alohida tushuntirmagani sababli birliklar oʻzgartirilmasdan saqlangan va talqin doirasi aniq qayd etilgan.

Metodologik chegara: Natijalar turli yillar va tadqiqotlardan yigʻilgan suv sifati boʻyicha xilma-xil qaydlarga, moslashtirish egri chiziqlariga va WWTW xarajatlari/olib tashlash maʼlumotlarini bilvosita koʻrsatkich sifatida qoʻllashga asoslanadi. Shu sababli iqtisodiy qiymatlarni bevosita bozor bitimi, toʻliq biofizik oziqa balansi yoki sababiy taʼsir oʻlchovi deb talqin qilish mumkin emas.