Las aguas residuales y las aguas residuales ingresan a los sistemas acuáticos desde fuentes que van desde la escorrentía superficial y los sistemas sépticos hasta las instalaciones de tratamiento de aguas residuales y los desagües pluviales. Cada año, alrededor de 3,5 millones de estadounidenses se enferman por actividades recreativas como nadar y pasear en bote porque el agua está contaminada. Muchos no relacionan su enfermedad con el agua que tocaron. Sin embargo, el impacto de la contaminación del agua en los ecosistemas acuáticos se extiende mucho más allá de las enfermedades humanas.
¿Qué son las aguas residuales?
Las aguas residuales se pueden definir como los líquidos y sólidos de desecho que generalmente se llevan por las alcantarillas. Según el "International Journal of Environmental Research and Public Health," las aguas residuales se pueden "definir como cualquier escorrentía de aguas pluviales, así como aguas residuales industriales, domésticas o comerciales o cualquier combinación de las mismas transportadas por agua."
Los cuatro tipos principales de aguas residuales son domésticas, industriales, agrícolas y urbanas. Las aguas residuales domésticas consisten en aguas negras que contienen materia fecal humana y animal, así como aguas grises de actividades domésticas como bañarse, lavarse, cocinar y trabajar en el jardín. Las aguas residuales industriales consisten en desechos industriales como pulpa, papel, escorrentías petroquímicas, productos químicos, sales y ácidos. Las aguas residuales agrícolas provienen de actividades agrícolas, aguas subterráneas contaminadas y técnicas agrícolas, especialmente relacionadas con fertilizantes y pesticidas. Las aguas residuales urbanas se definen como una combinación de aguas residuales domésticas e industriales combinadas con infiltración de aguas residuales y agua de lluvia.
Eliminación de aguas residuales y residuales
El tratamiento de aguas residuales tiene tres fases. La primera fase o tratamiento primario coloca las aguas residuales en estanques de retención. Los desechos sólidos se depositan en la parte inferior y los materiales de baja densidad, como grasas y aceites, flotan hacia la parte superior. Luego, estos materiales pueden eliminarse. La segunda fase o tratamiento secundario elimina el material biológico disuelto y suspendido. La mayoría de los sistemas de tratamiento secundario utilizan bacterias aeróbicas para consumir material orgánico en las aguas residuales. El tratamiento terciario o de tercera fase limpia aún más las aguas residuales que eventualmente se liberarán en ambientes sensibles. El tratamiento terciario se puede lograr mediante varios métodos, dependiendo de los contaminantes restantes. La filtración de arena elimina las partículas. Los fosfatos se pueden eliminar utilizando bacterias llamadas organismos acumuladores de polifosfato. Se pueden utilizar bacterias nitrificantes para eliminar el nitrógeno. Un método llamado lagunar almacena el agua en una laguna donde las plantas, bacterias, algas y zooplancton consumen los contaminantes restantes a través de procesos naturales.
Los residuos sólidos denominados lodos extraídos durante el tratamiento primario también reciben un tratamiento secundario. El lodo puede tratarse con bacterias. A veces, las bacterias generan suficiente metano para usarse como combustible. O el lodo se puede incinerar. Otro método para tratar los lodos comienza por condensar los lodos, calentarlos para desinfectarlos y finalmente utilizar los lodos tratados como fertilizante.
A pesar de que la Ley de Agua Limpia de 1972 requiere un tratamiento secundario de las aguas residuales, algunos municipios de los Estados Unidos presentaron y recibieron exenciones. En todo el mundo, se estima que 2.500 millones de personas carecen de instalaciones de saneamiento mejoradas. El aumento de la población, el envejecimiento de la infraestructura y los desastres naturales también afectan la eficacia de los sistemas de tratamiento de aguas residuales.
Aguas residuales en ambientes acuáticos
Las aguas residuales domésticas contienen contaminantes que van desde peligros biológicos y partículas microplásticas hasta jabones y grasas. Las aguas residuales agrícolas contienen peligros biológicos, sales, pesticidas y fertilizantes. Las aguas residuales urbanas incluyen las aguas residuales domésticas e industriales, pero también contienen la escorrentía de los desagües pluviales. Los desagües pluviales transportan contaminantes de patios y parques (tierra, desechos de mascotas, pesticidas, herbicidas y fertilizantes), así como de calles y estacionamientos (aceite, gasolina, tierra y basura). Las aguas residuales industriales contienen una amplia gama de productos químicos que incluyen petroquímicos y otros productos químicos, ácidos, materiales radiactivos y sales. Los hallazgos recientes muestran que una variedad de medicamentos también contaminan las aguas residuales.
La Universidad de Michigan señala que en un informe de 2018, la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. (EPA) declaró que "el 53% de las millas de ríos y arroyos, el 71% de los acres de lagos, El 79% de las millas cuadradas estuarinas y el 98% de las millas costeras de los Grandes Lagos que se han evaluado están clasificadas como deterioradas (inaceptable para al menos una usar)."
Peligros biológicos en ambientes acuáticos
Los peligros biológicos que se encuentran en las aguas residuales incluyen bacterias, hongos, parásitos y virus. Las bacterias y las enfermedades bacterianas van desde E. coli, fiebre tifoidea, salmonella, cólera y shigelosis. Los hongos incluyen aspergillus. Los parásitos incluyen cryptosporidium, giardia y lombrices intestinales. Los virus como la hepatitis A también se pueden encontrar en las aguas residuales. Los problemas de salud causados por la contaminación de las aguas residuales afectan a aproximadamente 3,5 millones de estadounidenses cada año. Se estima que el 50 por ciento de las aguas residuales que ingresan al Mediterráneo son aguas residuales sin tratar. Los desechos biológicos de granjas, casas, parques y playas causan problemas de salud que impactan más que a los humanos.
Las bacterias y otros organismos del agua dulce utilizan oxígeno para metabolizar las aguas residuales que acompañan. Al descomponer las aguas residuales, estos microorganismos pueden causar zonas muertas hipóxicas (sin oxígeno). Estas zonas muertas carecen del oxígeno que necesitan los peces y otros organismos nativos para sobrevivir. Los mariscos infectados con bacterias relacionadas con las aguas residuales enferman a personas de todo el mundo. En ambientes marinos, las bacterias intestinales humanas pueden infectar los corales y causar enfermedades por blanqueamiento de los corales. Cuando los corales pierden sus bacterias y algas naturales, mueren, lo que resulta en zonas donde el ecosistema de coral, desde bacterias hasta poblaciones de peces, muere.
Drogas que van desde hormonas (que afectan el desarrollo reproductivo en peces y anfibios) hasta anfetaminas legales e ilegales y antidepresivos han ingresado a los ecosistemas acuáticos. Algunos de los medicamentos pasan al sistema de alcantarillado en la orina y las heces de los usuarios, mientras que algunos de los medicamentos se tiran por el desagüe. Un estudio controlado de los efectos de las anfetaminas en los organismos acuáticos mostró una reproducción acelerada de los insectos, una disminución de las poblaciones de algas y cambios en la diversidad de diatomeas y microbios.
Peligros por nutrientes en ambientes acuáticos
Los materiales ricos en nutrientes de los fertilizantes, especialmente el nitrógeno y el fósforo, y los materiales de desecho causan eutrofización tanto en los ecosistemas frescos como en los marinos. La floración de algas por el exceso de nutrientes disminuye la transmisión de luz en el agua, impactando las plantas y el plancton mientras reduce la cantidad de oxígeno en el agua. A medida que las algas mueren, las bacterias descomponedoras consumen aún más oxígeno disuelto. En casos extremos, la pérdida de oxígeno da como resultado grandes zonas muertas. La escorrentía de fertilizantes y material rico en nutrientes del medio oeste de los Estados Unidos ha causado una zona muerta sin oxígeno de 7,728 millas cuadradas en el Golfo de México.
Residuos industriales en ambientes acuáticos
Los desechos industriales a menudo pasan por las mismas instalaciones de tratamiento de alcantarillado que los desechos domésticos. Los desechos industriales a menudo contienen una variedad de productos químicos y también pueden contener metales pesados como plomo, mercurio, cadmio y arsénico. No todos estos productos químicos se eliminan por completo en las plantas de tratamiento de aguas residuales, por lo que los productos químicos se liberan en ríos, lagos y aguas marinas. Además, algunos desechos pueden liberarse o derramarse en ecosistemas acuáticos sin ningún tratamiento. Los efectos de la contaminación por aguas residuales sobre la vida marina afectan a los organismos a lo largo de la cadena alimentaria.
Los metales pesados se acumulan en los tejidos de los peces a medida que los peces consumen plancton, algas y presas más pequeñas que contienen los metales. Este proceso se llama biomagnificación. Como otros animales, incluidos los humanos, comen estos peces, los metales pesados pueden alcanzar concentraciones suficientes para envenenar al consumidor. Estos metales pesados también pueden acumularse en cantidades tóxicas para los peces.
El control de las emisiones de aguas residuales industriales como productos del petróleo, desechos radiactivos y contaminantes orgánicos persistentes ha mejorado, y los desechos aceitosos se redujeron en un 90 por ciento entre los años ochenta y 2006. Estos contaminantes causaron efectos inmediatos y a largo plazo en los ecosistemas al envenenar o sofocar el plancton, las plantas y los animales.
Contaminación del aire y ecosistemas acuáticos
El hollín y el humo industriales también afectan los ecosistemas acuáticos. Por ejemplo, el dióxido de azufre combinado con vapor de agua forma ácido sulfúrico o lluvia ácida. La lluvia ácida y la escorrentía disminuyen el pH acuático, lo que interfiere con la capacidad de los peces para absorber oxígeno, sales y nutrientes. Un pH bajo también interfiere con la absorción de calcio. El equilibrio inadecuado del calcio para muchos peces significa que sus huevos no se desarrollan adecuadamente, volviéndose demasiado frágiles o débiles. La deficiencia de calcio también causa espinas y huesos débiles en los peces y exoesqueletos débiles para los cangrejos de río. La lluvia ácida también lixivia el aluminio del suelo, lo que interfiere con la reproducción en crustáceos y peces. Además, cuando el pH cae por debajo de 6, los insectos como las efímeras y las moscas de las piedras no pueden sobrevivir, lo que afecta la cadena alimentaria.
Basura en ecosistemas acuáticos
Las aguas residuales urbanas incluyen basura arrastrada a los desagües pluviales y eventualmente a los cursos de agua. Se estima que el 70 por ciento de esta basura termina en el lecho marino, alrededor del 15 por ciento en playas y alrededor del 15 por ciento flota en el océano. La mayor parte de la basura, el 70 por ciento, son plásticos y el metal y el vidrio constituyen la mayor parte del 30 por ciento restante. Los estudios muestran que más de 1200 especies acuáticas interactúan con la basura al comerla, vivir en ella o enredarse en ella. Gran parte del plástico está en forma de microplásticos, pequeñas piezas de la descomposición de plásticos más grandes. Esta basura afecta a animales tan diversos como mamíferos, peces, crustáceos y otros.