Ефектите на отпадъчните води върху водните екосистеми

Отпадъчните води и отпадъчните води навлизат във водни системи от източници, вариращи от повърхностен отток и септични системи до съоръжения за пречистване на отпадъчни води и изтичане на дъждовни канали. Всяка година около 3,5 милиона американци се разболяват от развлекателни дейности като плуване и разходка с лодка, тъй като водата е замърсена. Мнозина не свързват болестта си с водата, която са докоснали. Въздействието на замърсяването на водите върху водните екосистеми обаче се простира далеч отвъд човешките заболявания.

Канализацията може да се определи като отпадъчни течности и твърди частици, които обикновено се отнасят от канализацията. Според "International Journal of Environmental Research and Public Health" "отпадъчните води могат да бъдат" дефинирани като всякакъв отток на дъждовна вода, както и промишлени, битови или търговски отпадъчни води или всякакви комбинации от тях, пренасяни от вода. "

Четирите основни вида отпадъчни води са битови, промишлени, селскостопански и градски. Битовите отпадъчни води се състоят от черна вода, съдържаща фекални вещества от хора и животни, както и сива вода от битови дейности като къпане, миене, готвене и градинарство. Индустриалните отпадъчни води се състоят от промишлени отпадъци като целулоза, хартия, нефтохимичен отток, химикали, соли и киселини. Селскостопанските отпадъчни води идват от селскостопански дейности, замърсени подпочвени води и земеделски техники, особено свързани с торове и пестициди. Градските отпадъчни води се определят като комбинация от битови и промишлени отпадъчни води, съчетани с инфилтрация на отпадъчни води и дъждовна вода.

Пречистването на отпадъчни води има три фази. Първата фаза или първичното пречистване поставя отпадъчните води в задържащи езера. Твърдите отпадъци се утаяват на дъното, а материалите с ниска плътност като мазнини и масла плуват отгоре. След това тези материали могат да бъдат премахнати. Втората фаза или вторичното третиране премахва разтворения и суспендиран биологичен материал. Повечето системи за вторично пречистване използват аеробни бактерии за консумация на органичен материал в отпадъчните води. Третичното или третофазно пречистване допълнително почиства отпадъчните води, които в крайна сметка ще бъдат изпуснати в чувствителна среда. Третичното третиране може да се извърши по няколко метода, в зависимост от останалите замърсители. Филтрирането с пясък премахва частиците. Фосфатите могат да бъдат отстранени с помощта на бактерии, наречени полифосфатни натрупващи организми. Нитрифициращите бактерии могат да се използват за отстраняване на азота. Метод, наречен лагуниране, съхранява водата в лагуна, където растенията, бактериите, водораслите и зоопланктонът консумират останалите замърсители чрез естествени процеси.

Твърдите отпадъци, наречени утайки, отстранени по време на първичната обработка, също получават вторична обработка. Утайката може да се третира с бактерии. Понякога бактериите генерират достатъчно метан, който да се използва като гориво. Или утайката може да бъде изгаряна. Друг метод за третиране на утайката започва чрез кондензиране на утайката, нагряването й за дезинфекция и след това накрая се използва обработената утайка като тор.

Въпреки Закона за чистата вода от 1972 г., който изисква вторично пречистване на отпадъчни води, някои американски общини подават и получават освобождавания. По света около 2,5 милиарда души нямат подобрени санитарни съоръжения. Нарастващото население, застаряващата инфраструктура и природните бедствия също оказват влияние върху ефективността на системите за пречистване на отпадъчни води.

Битовите отпадъчни води съдържат замърсители, вариращи от биологични опасности и микропластични частици до сапуни и мазнини. Селскостопанските отпадъчни води съдържат биологични опасности, соли, пестициди и торове. Градските отпадъчни води включват битови и промишлени отпадъчни води, но също така съдържат оттоци от дъждовни канали. Канализационните канали пренасят замърсители от дворове и паркове (мръсотия, отпадъци от домашни любимци, пестициди, хербициди и торове), както и от улици и паркинги (петрол, бензин, мръсотия и боклук). Индустриалните отпадъчни води съдържат широк спектър от химикали, които включват нефтохимикали и други химикали, киселини, радиоактивни материали и соли. Последните открития показват, че различни лекарства също замърсяват отпадъчните води.

Университетът в Мичиган отбелязва, че в доклад за 2018 г. Агенцията за опазване на околната среда на САЩ (EPA) заявява, че „53% от речните и поточните мили, 71% от езерите, 79% от устиевите квадратни мили и 98% от крайбрежните мили на Големите езера, които са оценени, са класифицирани като увредени (неприемливо за поне една определена използване). "

Биологичните опасности, открити в отпадъчните води, включват бактерии, гъбички, паразити и вируси. Бактериите и бактериалните заболявания варират от Е. коли, коремен тиф, салмонела, холера и шигелоза. Гъбите включват аспергилус. Паразитите включват криптоспоридий, лямблии и кръгли червеи. Вируси като хепатит А също могат да бъдат открити в отпадъчните води. Здравните проблеми, причинени от замърсяването на отпадъчните води, въздействат на около 3,5 милиона американци всяка година. Около 50 процента от отпадъчните води, влизащи в Средиземно море, са непречистени отпадъчни води. Биологичните отпадъци от ферми, къщи, паркове и плажове причиняват здравословни проблеми, които засягат повече от хората.

Бактериите и други организми в сладководни води използват кислород, за да метаболизират отпадъчните води, които придружават. Докато разграждат отпадъчните води, тези микроорганизми могат да причинят хипоксични (изчерпани с кислород) мъртви зони. В тези мъртви зони липсва кислород, от който рибите и други местни организми се нуждаят, за да оцелеят. Черупчести, заразени с бактерии, свързани с отпадъчни води, разболяват хората по целия свят. В морската среда човешките чревни бактерии могат да заразят коралите и да причинят заболяване за избелване на коралите. Когато коралите загубят естествените си бактерии и водорасли, те умират, което води до зони, в които кораловата екосистема, от бактерии до рибни популации, умира.

Наркотици, вариращи от хормони (които влияят върху репродуктивното развитие на рибите и земноводните) до законни и незаконни амфетамини до антидепресанти са навлезли във водните екосистеми. Някои от лекарствата преминават в канализацията в урината и изпражненията на потребителите, докато някои от лекарствата са изхвърлени в канализацията. Едно контролирано проучване на ефектите на амфетамините върху водните организми показва ускорено размножаване на насекомите, намаляване на популациите на водорасли и промени в разнообразието от диатоми и микроби.

Богатите на хранителни вещества материали от торове, особено азот и фосфор, и отпадъчните материали причиняват еутрофикация както в пресни, така и в морски екосистеми. Водораслите цъфтят от излишъка на хранителни вещества, намаляват пропускането на светлина във водата, въздействайки върху растенията и планктона, като същевременно намалява количеството кислород във водата. Тъй като водораслите умират, разлагащите бактерии консумират още повече от разтворения кислород. В екстремни случаи загубата на кислород води до големи мъртви зони. Оттокът на торове и богат на хранителни вещества материал от средния запад на Съединените щати е причинил мъртва зона с изчерпване на кислород от 7 728 квадратни мили в Мексиканския залив.

Индустриалните отпадъци често преминават през същите съоръжения за пречистване на канали като битовите отпадъци. Промишлените отпадъци често съдържат различни химикали и могат да съдържат и тежки метали като олово, живак, кадмий и арсен. Не всички от тези химикали се отстраняват напълно в пречиствателните станции, така че химикалите се отделят в реките, езерата и морските води. В допълнение, някои отпадъци могат да бъдат освободени или разляти във водните екосистеми без каквото и да е третиране. Ефектите от замърсяването на отпадъчните води върху морския живот въздействат върху организмите по цялата хранителна верига.

Тежките метали се натрупват в рибните тъкани, тъй като рибите консумират планктон, водорасли и по-малка плячка, съдържаща металите. Този процес се нарича биомагнификация. Тъй като други животни, включително хората, ядат тези риби, тежките метали могат да достигнат достатъчни концентрации, за да отровят потребителя. Тези тежки метали могат да се натрупват в токсични количества и за рибите.

Контролът на изпускането на промишлени отпадъчни води като петролни продукти, радиоактивни отпадъци и устойчиви органични замърсители се е подобрил, като маслените отпадъци са намалели с 90% между 80-те и 2006 г. Тези замърсители причиняват незабавни и дългосрочни ефекти върху екосистемите чрез отравяне или задушаване на планктона, растенията и животните.

Замърсяване на въздуха и водни екосистеми

Индустриалните сажди и дим също оказват влияние върху водните екосистеми. Например, серен диоксид, комбиниран с водни пари, образува сярна киселина или киселинен дъжд. Киселинните дъждове и оттичането намаляват водното pH, което пречи на способността на рибите да абсорбират кислород, соли и хранителни вещества. Ниското рН също пречи на усвояването на калция. Неправилният баланс на калция за много риби означава, че яйцата им не се развиват правилно, стават твърде крехки или слаби. Дефицитът на калций също причинява слаби бодли и кости при рибите и слаби екзоскелети за раци. Киселинният дъжд също извлича алуминия от почвите, като пречи на размножаването при ракообразните и рибите. Освен това, когато рН падне под 6, насекоми като мухи и каменни мухи не могат да оцелеят, влияейки върху хранителната верига.

Градската канализация включва отпадъци, измити в дъждовни канали и в крайна сметка във водни пътища. Приблизително 70 процента от това отпадъци се озовават на морското дъно, около 15 процента кацат на плажове и около 15 процента плават в океана. По-голямата част от отпадъците, 70 процента, са пластмаси с метал и стъкло, които съставляват по-голямата част от останалите 30 процента. Проучванията показват, че над 1200 водни вида взаимодействат с постелята, като я ядат, живеят в нея или върху нея или се заплитат в нея. Голяма част от пластмасата е под формата на микропластмаси, малки парченца от разграждането на по-големи пластмаси. Животните, различни като бозайници, риби, ракообразни и други, са засегнати от това носило.