آثار مياه الصرف الصحي على النظم البيئية المائية

تدخل مياه الصرف الصحي والصرف الصحي إلى النظم المائية من مصادر تتراوح من الجريان السطحي وأنظمة الصرف الصحي إلى مرافق معالجة مياه الصرف الصحي ومصارف تصريف مياه الأمطار. كل عام يمرض حوالي 3.5 مليون أمريكي من الأنشطة الترفيهية مثل السباحة وركوب القوارب لأن المياه ملوثة. كثيرون لا يربطون مرضهم بالمياه التي لمسوها. ومع ذلك ، فإن تأثير تلوث المياه على النظم البيئية المائية يمتد إلى ما هو أبعد من الأمراض البشرية.

يمكن تعريف مياه الصرف الصحي على أنها نفايات السوائل والمواد الصلبة التي تنقلها المجاري عادة. وفقًا لـ "المجلة الدولية لأبحاث البيئة والصحة العامة" ، يمكن تعريف مياه الصرف الصحي على أنها أي جريان لمياه الأمطار ، وكذلك مياه الصرف الصناعية أو المنزلية أو التجارية أو أي مزيج منها يحمله ماء."

الأنواع الأربعة الرئيسية لمياه الصرف الصحي هي المنزلية والصناعية والزراعية والحضرية. تتكون مياه الصرف المنزلية من المياه السوداء التي تحتوي على فضلات الإنسان والحيوان وكذلك المياه الرمادية الناتجة عن الأنشطة المنزلية مثل الاستحمام والغسيل والطبخ والبستنة. تتكون مياه الصرف الصناعي من النفايات الصناعية مثل اللب والورق وجريان البتروكيماويات والمواد الكيميائية والأملاح والأحماض. تأتي مياه الصرف الزراعي من الأنشطة الزراعية والمياه الجوفية الملوثة وتقنيات الزراعة ، خاصة فيما يتعلق بالأسمدة والمبيدات. يتم تعريف مياه الصرف في المناطق الحضرية على أنها مزيج من مياه الصرف الصحي المنزلية والصناعية جنبًا إلى جنب مع تسرب مياه الصرف الصحي ومياه الأمطار.

تتكون معالجة مياه الصرف الصحي من ثلاث مراحل. المرحلة الأولى أو المعالجة الأولية تضع المياه العادمة في أحواض التجميع. تستقر النفايات الصلبة في القاع ، وتطفو المواد منخفضة الكثافة مثل الدهون والزيوت على السطح. يمكن بعد ذلك إزالة هذه المواد. تزيل المرحلة الثانية أو المعالجة الثانوية المواد البيولوجية المذابة والمعلقة. تستخدم معظم أنظمة المعالجة الثانوية البكتيريا الهوائية لاستهلاك المواد العضوية في مياه الصرف الصحي. تعمل المعالجة الثلاثية أو الثالثة على تنظيف مياه الصرف الصحي التي سيتم إطلاقها في النهاية في البيئات الحساسة. يمكن إجراء المعالجة الثلاثية بعدة طرق ، اعتمادًا على الملوثات المتبقية. يزيل الترشيح الرملي الجسيمات. يمكن إزالة الفوسفات باستخدام بكتيريا تسمى الكائنات المتراكمة متعددة الفوسفات. يمكن استخدام البكتيريا الآزوتية لإزالة النيتروجين. طريقة تسمى lagooning تخزن المياه في بحيرة حيث تستهلك النباتات والبكتيريا والطحالب والعوالق الحيوانية الملوثات المتبقية من خلال العمليات الطبيعية.

النفايات الصلبة التي تسمى الحمأة التي تمت إزالتها أثناء المعالجة الأولية تتلقى أيضًا معالجة ثانوية. يمكن معالجة الحمأة بالبكتيريا. في بعض الأحيان تولد البكتيريا كمية كافية من الميثان لاستخدامها كوقود. أو يمكن حرق الحمأة. تبدأ طريقة أخرى لمعالجة الحمأة بتكثيف الحمأة وتسخينها لتطهيرها ثم استخدام الحمأة المعالجة كسماد.

على الرغم من قانون المياه النظيفة لعام 1972 الذي يتطلب معالجة ثانوية لمياه الصرف الصحي ، قدمت بعض البلديات الأمريكية إعفاءات وحصلت عليها. في جميع أنحاء العالم ، هناك ما يقدر بنحو 2.5 مليار شخص يفتقرون إلى مرافق الصرف الصحي المحسنة. تؤثر زيادة عدد السكان وتقادم البنية التحتية والكوارث الطبيعية أيضًا على فعالية أنظمة معالجة مياه الصرف الصحي.

تحتوي مياه الصرف المنزلية على ملوثات تتراوح من المخاطر البيولوجية وجزيئات البلاستيك الدقيقة إلى الصابون والدهون. تحتوي مياه الصرف الزراعي على مخاطر بيولوجية وأملاح ومبيدات وأسمدة. تشمل مياه الصرف في المناطق الحضرية مياه الصرف الصحي المنزلية والصناعية ولكنها تحتوي أيضًا على جريان من مصارف مياه الأمطار. تحمل مصارف العواصف الملوثات من الساحات والحدائق (الأوساخ ونفايات الحيوانات الأليفة والمبيدات الحشرية ومبيدات الأعشاب والأسمدة) وكذلك من الشوارع ومواقف السيارات (الزيت والبنزين والأوساخ والقمامة). تحتوي مياه الصرف الصناعي على مجموعة واسعة من المواد الكيميائية التي تشمل البتروكيماويات والمواد الكيميائية الأخرى والأحماض والمواد المشعة والأملاح. تظهر النتائج الحديثة أن مجموعة متنوعة من الأدوية تلوث أيضًا مياه الصرف الصحي.

تلاحظ جامعة ميشيغان أنه في تقرير عام 2018 ، ذكرت وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA) أن "53٪ من أميال الأنهار والجداول ، و 71٪ من فدان البحيرة ، تم تصنيف 79٪ من الأميال المربعة عند مصبات الأنهار ، و 98٪ من أميال شواطئ البحيرات الكبرى التي تم تقييمها على أنها معطوبة (غير مقبولة على الأقل لواحد معين) استعمال)."

تشمل المخاطر البيولوجية الموجودة في مياه الصرف الصحي البكتيريا والفطريات والطفيليات والفيروسات. تتراوح البكتيريا والأمراض البكتيرية من E. coli ، وحمى التيفوئيد ، والسالمونيلا ، والكوليرا ، وداء الشيغيلات. تشمل الفطريات الرشاشيات. تشمل الطفيليات الكريبتوسبوريديوم والجيارديا والديدان الأسطوانية. يمكن أيضًا العثور على فيروسات مثل التهاب الكبد أ في مياه الصرف الصحي. تؤثر المشاكل الصحية الناتجة عن تلوث مياه الصرف الصحي على ما يقدر بنحو 3.5 مليون أمريكي كل عام. ما يقدر بنحو 50 في المائة من مياه الصرف الصحي التي تدخل البحر الأبيض المتوسط ​​هي مياه الصرف الصحي غير المعالجة. تسبب النفايات البيولوجية من المزارع والمنازل والمتنزهات والشواطئ مشاكل صحية تؤثر أكثر من البشر.

تستخدم البكتيريا والكائنات الحية الأخرى في المياه العذبة الأكسجين لاستقلاب مياه الصرف الصحي التي تصاحبها. أثناء تحطيم مياه الصرف الصحي ، يمكن أن تسبب هذه الكائنات الدقيقة مناطق ميتة ناقصة الأكسجين (مستنفدة للأكسجين). تفتقر هذه المناطق الميتة إلى الأكسجين الذي تحتاجه الأسماك والكائنات المحلية الأخرى للبقاء على قيد الحياة. يصيب المحار المصاب بالبكتيريا المرتبطة بمياه الصرف الصحي الناس في جميع أنحاء العالم. في البيئات البحرية ، يمكن أن تصيب بكتيريا الأمعاء البشرية الشعاب المرجانية وتسبب مرض تبيض المرجان. عندما يفقد المرجان البكتيريا والطحالب الطبيعية ، فإنه يموت ، مما يؤدي إلى مناطق يموت فيها النظام البيئي المرجاني ، من البكتيريا إلى تجمعات الأسماك.

دخلت الأدوية التي تتراوح من الهرمونات (التي تؤثر على التطور التناسلي في الأسماك والبرمائيات) إلى الأمفيتامينات المشروعة وغير القانونية إلى مضادات الاكتئاب في النظم الإيكولوجية المائية. تنتقل بعض الأدوية إلى نظام الصرف الصحي في بول وبراز المتعاطين بينما يتم التخلص من بعض الأدوية في البالوعة. أظهرت إحدى الدراسات المضبوطة حول تأثيرات الأمفيتامينات على الكائنات المائية تسريع تكاثر الحشرات ، وانخفاض أعداد الطحالب والتغيرات في تنوع الدياتوم والميكروبات.

المواد الغنية بالمغذيات من الأسمدة ، وخاصة النيتروجين والفوسفور ، ومواد النفايات تسبب التخثث في كل من النظم البيئية الطازجة والبحرية. تتكاثر الطحالب من فائض العناصر الغذائية التي تقلل من انتقال الضوء في الماء ، مما يؤثر على النباتات والعوالق مع تقليل كمية الأكسجين في الماء. عندما تموت الطحالب ، تستهلك البكتيريا المُحللة المزيد من الأكسجين المذاب. في الحالات القصوى ، ينتج عن فقدان الأكسجين مناطق ميتة كبيرة. تسبب الجريان السطحي للأسمدة والمواد الغنية بالمغذيات من الغرب الأوسط للولايات المتحدة في منطقة ميتة بسبب نضوب الأكسجين على مساحة 7728 ميلًا مربعًا في خليج المكسيك.

غالبًا ما تمر النفايات الصناعية من خلال نفس مرافق معالجة الصرف الصحي مثل النفايات المنزلية. غالبًا ما تحتوي النفايات الصناعية على مجموعة متنوعة من المواد الكيميائية وقد تحتوي أيضًا على معادن ثقيلة مثل الرصاص والزئبق والكادميوم والزرنيخ. لا تتم إزالة جميع هذه المواد الكيميائية تمامًا في محطات معالجة مياه الصرف الصحي ، لذلك يتم إطلاق المواد الكيميائية في الأنهار والبحيرات والمياه البحرية. بالإضافة إلى ذلك ، قد يتم إطلاق بعض النفايات أو انسكابها في النظم الإيكولوجية المائية دون أي معالجة. تؤثر آثار تلوث مياه الصرف الصحي على الحياة البحرية على الكائنات الحية في جميع أنحاء السلسلة الغذائية.

تتراكم المعادن الثقيلة في أنسجة الأسماك حيث تستهلك الأسماك العوالق والطحالب والفرائس الأصغر التي تحتوي على المعادن. تسمى هذه العملية بالتضخم الأحيائي. نظرًا لأن الحيوانات الأخرى ، بما في ذلك البشر ، تأكل هذه الأسماك ، يمكن أن تصل المعادن الثقيلة إلى تركيزات كافية لتسمم المستهلك. قد تتراكم هذه المعادن الثقيلة بكميات سامة للأسماك أيضًا.

تحسن التحكم في إطلاقات مياه الصرف الصناعية مثل المنتجات البترولية والنفايات المشعة والملوثات العضوية الثابتة ، مع تقليل النفايات الزيتية بنسبة 90 في المائة بين الثمانينيات و 2006. تسببت هذه الملوثات في تأثيرات فورية وطويلة الأجل على النظم البيئية عن طريق تسمم أو اختناق العوالق والنباتات والحيوانات.

تلوث الهواء والنظم البيئية المائية

يؤثر السخام الصناعي والدخان أيضًا على النظم البيئية المائية. على سبيل المثال ، يشكل ثنائي أكسيد الكبريت مع بخار الماء حمض الكبريتيك أو المطر الحمضي. يقلل المطر الحمضي والجريان السطحي من درجة الحموضة المائية ، مما يتعارض مع قدرة الأسماك على امتصاص الأكسجين والأملاح والمواد المغذية. يتعارض انخفاض درجة الحموضة أيضًا مع امتصاص الكالسيوم. التوازن غير السليم للكالسيوم للعديد من الأسماك يعني أن بيضها لا يتطور بشكل صحيح ، ويصبح هشًا جدًا أو ضعيفًا. يتسبب نقص الكالسيوم أيضًا في ضعف العمود الفقري والعظام في الأسماك وضعف الهياكل الخارجية لجراد البحر. كما أن المطر الحمضي يرشح الألومنيوم من التربة ، مما يتدخل في تكاثر القشريات والأسماك. علاوة على ذلك ، عندما ينخفض ​​الرقم الهيدروجيني إلى أقل من 6 ، لا تستطيع الحشرات مثل الذباب الحجري البقاء على قيد الحياة ، مما يؤثر على السلسلة الغذائية.

تشمل مياه الصرف الصحي في المناطق الحضرية القمامة التي يتم غسلها في مصارف العواصف وفي النهاية في المجاري المائية. ما يقدر بنحو 70 في المائة من هذه القمامة ينتهي بها المطاف في قاع البحر ، وحوالي 15 في المائة على الشواطئ وحوالي 15 في المائة تطفو في المحيط. معظم القمامة ، 70 في المائة ، مصنوعة من البلاستيك مع المعدن والزجاج وتشكل غالبية الـ 30 في المائة المتبقية. تشير الدراسات إلى أن أكثر من 1200 نوع مائي تتفاعل مع القمامة عن طريق أكلها أو العيش فيها أو عليها أو التشابك فيها. الكثير من البلاستيك في شكل جزيئات بلاستيكية دقيقة ، وهي قطع صغيرة من تحلل المواد البلاستيكية الأكبر حجمًا. تتأثر الحيوانات المتنوعة مثل الثدييات والأسماك والقشريات وغيرها بهذه القمامة.