Účinky splaškových vod na vodní ekosystémy

Odpadní vody a odpadní vody vstupují do vodních systémů od zdrojů od povrchových odtoků a septiků až po čistírny odpadních vod a odtoky bouří. Každý rok asi 3,5 milionu Američanů onemocní rekreačními aktivitami, jako je plavání a plavba lodí, protože voda je kontaminovaná. Mnozí si svou nemoc nespojují s vodou, které se dotkli. Dopad znečištění vody na vodní ekosystémy však daleko přesahuje lidské nemoci.

Odpadní vodu lze definovat jako odpadní kapaliny a pevné látky, které jsou obvykle odváděny kanalizací. Podle „International Journal of Environmental Research and Public Health“ lze „odpadní vodu“ definovat jako jakýkoli odtok dešťové vody, stejně jako průmyslová, domácí nebo komerční splašková voda nebo jakákoli jejich kombinace voda."

Čtyři hlavní typy odpadních vod jsou domácí, průmyslové, zemědělské a městské. Domácí odpadní vody sestávají z černé vody obsahující fekální látky z lidí a zvířat, stejně jako šedé vody z domácích činností, jako je koupání, praní, vaření a práce na zahradě. Průmyslové odpadní vody se skládají z průmyslového odpadu, jako je buničina, papír, petrochemický odtok, chemikálie, soli a kyseliny. Zemědělské odpadní vody pocházejí ze zemědělských činností, kontaminovaných podzemních vod a zemědělských technik, zejména v souvislosti s hnojivy a pesticidy. Městské odpadní vody jsou definovány jako kombinace domácích a průmyslových odpadních vod v kombinaci s infiltrací splašků a dešťovou vodou.

Čištění odpadních vod má tři fáze. První fáze nebo primární čištění umístí odpadní vodu do zadržovacích rybníků. Pevný odpad se usazuje na dně a materiály s nízkou hustotou, jako jsou tuky a oleje, se vznášejí nahoře. Tyto materiály lze poté odstranit. Druhá fáze nebo sekundární zpracování odstraňuje rozpuštěný a suspendovaný biologický materiál. Většina systémů sekundárního čištění používá aerobní bakterie ke konzumaci organického materiálu v odpadní vodě. Terciární nebo třetí fáze čištění dále čistí odpadní vodu, která se nakonec uvolní do citlivého prostředí. Terciární léčbu lze provést několika metodami, v závislosti na zbývajících kontaminujících látkách. Písková filtrace odstraňuje pevné částice. Fosfáty lze odstranit pomocí bakterií nazývaných polyfosfáty akumulující organismy. K odstranění dusíku lze použít nitrifikační bakterie. Metoda zvaná lagunování uchovává vodu v laguně, kde rostliny, bakterie, řasy a zooplankton konzumují zbývající kontaminující látky přirozenými procesy.

Tuhý odpad zvaný kal odstraněný během primárního zpracování je rovněž sekundárně zpracován. Kal může být ošetřen bakteriemi. Někdy bakterie generují dostatek methanu, který může být použit jako palivo. Nebo lze kal spalovat. Další způsob úpravy kalu začíná kondenzací kalu, jeho zahřátím k desinfekci a konečným použitím upraveného kalu jako hnojiva.

Navzdory zákonu o čisté vodě z roku 1972, který vyžaduje sekundární čištění odpadních vod, některé americké obce podaly a obdržely výjimky. Odhaduje se, že po celém světě chybí 2,5 miliardy lidí vylepšená hygienická zařízení. Zvyšující se populace, stárnoucí infrastruktura a přírodní katastrofy mají rovněž dopad na účinnost systémů čištění odpadních vod.

Domácí odpadní vody obsahují znečišťující látky od biologických rizik a mikroplastových částic až po mýdla a tuky. Zemědělské odpadní vody obsahují biologická nebezpečí, soli, pesticidy a hnojiva. Městské odpadní vody zahrnují domácí a průmyslové odpadní vody, ale také obsahují odtok z bouřkových odtoků. Odtoky bouří přenášejí znečišťující látky z dvorů a parků (špína, domácí mazlíčky, pesticidy, herbicidy a hnojiva) a také z ulic a parkovišť (ropa, benzín, špína a odpadky). Průmyslová odpadní voda obsahuje širokou škálu chemikálií, které zahrnují petrochemické a jiné chemikálie, kyseliny, radioaktivní materiály a soli. Nedávné poznatky ukazují, že různé léky také kontaminují odpadní vody.

University of Michigan poznamenává, že ve zprávě z roku 2018 americká agentura pro ochranu životního prostředí (EPA) uvedla, že „53% říčních a potokových kilometrů, 71% jezerních akrů, 79% ústí čtverečních mil a 98% pobřežních mil Velkých jezer, které byly posouzeny, je klasifikováno jako narušené (nepřijatelné pro alespoň jeden určený použití)."

Biologická rizika nalezená v odpadních vodách zahrnují bakterie, houby, parazity a viry. Bakterie a bakteriální nemoci se pohybují od E. coli, tyfus, salmonella, cholera a shigelóza. Houby zahrnují aspergillus. Mezi parazity patří kryptosporidium, giardia a škrkavky. Viry jako hepatitida A lze také najít v odpadních vodách. Zdravotní problémy způsobené znečištěním splašků ovlivňují odhadem 3,5 milionu Američanů každý rok. Odhaduje se, že 50 procent odpadních vod vstupujících do Středomoří tvoří neupravené splašky. Biologický odpad z farem, domů, parků a pláží způsobuje zdravotní problémy, které mají dopad více než na člověka.

Bakterie a jiné organismy ve sladké vodě používají kyslík k metabolizaci odpadních vod, které doprovázejí. Při rozkladu odpadních vod mohou tyto mikroorganismy způsobit hypoxické (kyslík vyčerpané) mrtvé zóny. V těchto mrtvých zónách chybí kyslík, který ryby a jiné původní organismy potřebují k přežití. Měkkýši infikovaní bakteriemi souvisejícími s odpadními vodami trápí lidi po celém světě. V mořském prostředí mohou lidské střevní bakterie infikovat korály a způsobit onemocnění bělení korálů. Když korály ztrácejí své přirozené bakterie a řasy, hynou, což vede k zónám, kde korálový ekosystém, od bakterií po populace ryb, hyne.

Do vodních ekosystémů se dostaly léky od hormonů (které ovlivňují reprodukční vývoj ryb a obojživelníků) přes legální a nelegální amfetaminy až po antidepresiva. Některé z těchto léků přecházejí do kanalizace v moči a výkalech uživatelů, zatímco některé z nich byly spláchnuty do kanalizace. Jedna kontrolovaná studie účinků amfetaminů na vodní organismy prokázala zrychlenou reprodukci hmyzu, sníženou populaci řas a změny rozmanitosti rozsivek a mikrobů.

Materiály bohaté na živiny z hnojiv, zejména dusík a fosfor, a odpadní materiál způsobují eutrofizaci jak v čerstvých, tak v mořských ekosystémech. Květy řas z přebytku živin snižují přenos světla ve vodě, což ovlivňuje rostliny a plankton a snižuje množství kyslíku ve vodě. Jak řasy odumírají, rozkládající se bakterie spotřebovávají ještě více rozpuštěného kyslíku. V extrémních případech vede ztráta kyslíku k velkým mrtvým zónám. Odtok hnojiv a materiálu bohatého na živiny ze středozápadních Spojených států způsobil v Mexickém zálivu mrtvé pásmo s nedostatkem kyslíku o rozloze 7 728 čtverečních mil.

Průmyslové odpady často procházejí stejnými zařízeními na zpracování kanalizace jako domácí odpady. Průmyslový odpad často obsahuje různé chemikálie a může také obsahovat těžké kovy, jako je olovo, rtuť, kadmium a arsen. Ne všechny tyto chemikálie jsou v čistírnách odpadních vod zcela odstraněny, takže se chemikálie uvolňují do řek, jezer a mořských vod. Kromě toho může být nějaký odpad uvolněn nebo rozlit do vodních ekosystémů bez jakékoli úpravy. Účinky znečištění odpadních vod na mořský život mají dopad na organismy v celém potravinovém řetězci.

Těžké kovy se hromadí v tkáních ryb, protože ryby konzumují plankton, řasy a menší kořist obsahující kovy. Tento proces se nazývá biomagnifikace. Stejně jako ostatní zvířata, včetně lidí, jedí tyto ryby, těžké kovy mohou dosáhnout dostatečné koncentrace, aby otrávily spotřebitele. Tyto těžké kovy se mohou hromadit v toxickém množství i pro ryby.

Ovládání úniků průmyslových splašků, jako jsou ropné produkty, radioaktivní odpady a perzistentní organické znečišťující látky, se zlepšilo, přičemž olejový odpad se mezi lety 1980 a 2006 snížil o 90 procent. Tyto znečišťující látky způsobovaly okamžité a dlouhodobé účinky na ekosystémy otravou nebo dusením planktonu, rostlin a živočichů.

Znečištění ovzduší a vodní ekosystémy

Průmyslové saze a kouř ovlivňují také vodní ekosystémy. Například oxid siřičitý v kombinaci s vodní párou tvoří kyselinu sírovou nebo kyselý déšť. Kyselý déšť a odtok snižují vodní pH, což narušuje schopnost ryb absorbovat kyslík, soli a živiny. Nízké pH také narušuje vstřebávání vápníku. Nesprávná rovnováha vápníku u mnoha ryb znamená, že se jejich vajíčka nevyvíjejí správně, jsou příliš křehká nebo slabá. Nedostatek vápníku také způsobuje slabé trny a kosti ryb a slabé exoskeletony raků. Kyselý déšť také vyluhuje hliník z půd, což narušuje reprodukci korýšů a ryb. Kromě toho, když pH klesne pod 6, hmyz jako jepice a světlice nemůže přežít, což má dopad na potravní řetězec.

Městská splašková voda zahrnuje stelivo vymyté do bouřkových odtoků a případně do vodních toků. Odhaduje se, že 70 procent tohoto vrhu končí na mořském dně, asi 15 procent přistává na plážích a asi 15 procent plave v oceánu. Většina odpadu, 70 procent, jsou plasty s kovem a sklem, které tvoří většinu zbývajících 30 procent. Studie ukazují, že více než 1 200 vodních druhů interaguje s podestýlkou ​​tím, že ji konzumuje, žije v ní nebo na ní nebo se do ní zamotává. Velká část plastu je ve formě mikroplastů, drobných kousků z rozpadu větších plastů. Tato vrh ovlivňuje různorodá zvířata, jako jsou savci, ryby, korýši a další.