Jäteveden vaikutukset vesiekosysteemeihin

Jätevedet ja jätevedet pääsevät vesistöihin lähteistä pintavuotoista ja septisista järjestelmistä jätevedenpuhdistamoihin ja myrskynpoistoputkiin. Joka vuosi noin 3,5 miljoonaa amerikkalaista sairastuu virkistystoiminnasta, kuten uimisesta ja veneilystä, koska vesi on saastunutta. Monet eivät yhdistä sairautensa kosketettuun veteen. Veden pilaantumisen vaikutus vesiekosysteemeihin on kuitenkin paljon pidempi kuin ihmisten sairaudet.

Jätevesi voidaan määritellä jätevedeksi ja kiinteäksi aineeksi, joka yleensä viemäriin viedään. Kansainvälisen ympäristötutkimuksen ja kansanterveyden lehden mukaan "jätevesi voidaan" määritellä kaikki myrskyvuodot sekä teollisuus-, kotitalous- tai kaupalliset jätevedet tai niiden yhdistelmät vettä. "

Jäteveden neljä päätyyppiä ovat kotitalous, teollisuus, maatalous ja taajama. Kotitalousjätevesi koostuu mustasta vedestä, joka sisältää ihmisten ja eläinten ulosteita, sekä harmaasta vedestä, joka on peräisin kotitalouksista, kuten uiminen, pesu, ruoanlaitto ja puutarhanhoito. Teollisuuden jätevesi koostuu teollisuusjätteestä, kuten sellusta, paperista, petrokemian valumisesta, kemikaaleista, suoloista ja hapoista. Maatalouden jätevedet ovat peräisin maataloustoiminnasta, saastuneesta pohjavedestä ja maataloustekniikoista, jotka liittyvät erityisesti lannoitteisiin ja torjunta-aineisiin. Yhdyskuntajätevesi määritellään yhdistelmänä kotitalous- ja teollisuusjätevesiä yhdistettynä jäteveden tunkeutumiseen ja sadeveteen.

Jätevedenpuhdistuksessa on kolme vaihetta. Ensimmäisessä vaiheessa tai ensisijaisessa käsittelyssä jätevedet sijoitetaan lampiin. Kiinteä jäte laskeutuu pohjaan, ja matalatiheyksiset materiaalit, kuten rasvat ja öljyt, kelluvat ylös. Nämä materiaalit voidaan sitten poistaa. Toinen vaihe tai toissijainen käsittely poistaa liuenneen ja suspendoituneen biologisen materiaalin. Useimmat toissijaiset käsittelyjärjestelmät käyttävät aerobisia bakteereja orgaanisen materiaalin kuluttamiseen jätevedessä. Tertiäärinen tai kolmannen vaiheen puhdistus puhdistaa edelleen jätevedet, jotka pääsevät lopulta herkkiin ympäristöihin. Tertiäärinen hoito voidaan suorittaa useilla menetelmillä jäljellä olevista epäpuhtauksista riippuen. Hiekkasuodatus poistaa hiukkaset. Fosfaatit voidaan poistaa käyttämällä bakteereita, joita kutsutaan polyfosfaattikertyviksi organismeiksi. Nitrifioivia bakteereja voidaan käyttää typen poistamiseen. Menetelmä, jota kutsutaan laguuniksi, varastoi veden laguuniin, jossa kasvit, bakteerit, levät ja zooplankton kuluttavat jäljellä olevat epäpuhtaudet luonnollisten prosessien avulla.

Kiinteä jäte, jota kutsutaan lietteenä, joka poistetaan ensimmäisen käsittelyn aikana, saa myös jälkikäsittelyn. Liete voidaan käsitellä bakteereilla. Joskus bakteerit tuottavat riittävästi metaania käytettäväksi polttoaineena. Tai liete voidaan polttaa. Toinen menetelmä lietteen käsittelemiseksi alkaa lietteen kondensoinnista, lämmittämisestä desinfioimiseksi ja lopuksi käyttämällä käsiteltyä lietettä lannoitteena.

Huolimatta vuoden 1972 puhtaasta vesilakista, joka vaati jäteveden toissijaista käsittelyä, jotkut Yhdysvaltain kunnat tekivät poikkeuksia. Arviolta 2,5 miljardilta ihmiseltä puuttuu parantuneita viemäröintitiloja ympäri maailmaa. Väestön lisääntyminen, ikääntyvä infrastruktuuri ja luonnonkatastrofit vaikuttavat myös jätevedenpuhdistusjärjestelmien tehokkuuteen.

Kotitalousjätevesi sisältää epäpuhtauksia biologisista vaaroista ja mikromuovihiukkasista saippuoihin ja rasvoihin. Maatalouden jätevedet sisältävät biologisia vaaroja, suoloja, torjunta-aineita ja lannoitteita. Yhdyskuntajätevedet sisältävät kotitalous- ja teollisuusjätevedet, mutta sisältävät myös myrskyn viemärivuotoa. Myrskysäiliöt kuljettavat epäpuhtauksia pihoista ja puistoista (lika, lemmikkijätteet, torjunta-aineet, rikkakasvien torjunta-aineet ja lannoitteet) sekä kaduilta ja pysäköintialueilta (öljy, bensiini, lika ja roskat). Teollisuuden jätevedet sisältävät laajan valikoiman kemikaaleja, joihin kuuluvat petrokemikaalit ja muut kemikaalit, hapot, radioaktiiviset materiaalit ja suolat. Viimeaikaiset havainnot osoittavat, että erilaiset lääkkeet saastuttavat myös jätevesiä.

Michiganin yliopisto toteaa, että Yhdysvaltain ympäristönsuojeluvirasto (EPA) totesi vuoden 2018 raportissaan, että "53% joki- ja virtausmaileista, 71% järvien hehtaareista, 79% suistoalueen neliökilometreistä ja 98% Suurten järvien rantaviivoista, jotka on arvioitu, luokitellaan heikentyneiksi (ei voida hyväksyä ainakin yhdelle nimetylle käyttää)."

Jäteveden biologisia vaaroja ovat bakteerit, sienet, loiset ja virukset. Bakteerit ja bakteeritaudit vaihtelevat E. coli, lavantauti, salmonella, kolera ja shigelloosi. Sieniin kuuluu aspergillus. Loisia ovat cryptosporidium, giardia ja pyöreät matot. Viruksia, kuten hepatiitti A, löytyy myös jätevesistä. Jäteveden pilaantumisen aiheuttamat terveysongelmat vaikuttavat arviolta 3,5 miljoonaan amerikkalaiseen vuosittain. Arviolta 50 prosenttia Välimerelle tulevasta jätevedestä on puhdistamatonta jätevettä. Maatiloilta, taloista, puistoista ja rannoilta peräisin oleva biologinen jäte aiheuttaa terveysongelmia, jotka vaikuttavat enemmän kuin ihmisiin.

Makean veden bakteerit ja muut organismit käyttävät happea metaboloimaan niiden mukana olevaa jätevettä. Jäteveden hajoamisen aikana nämä mikro-organismit voivat aiheuttaa hypoksisia (happipuutteisia) kuolleita alueita. Näistä kuolleista alueista puuttuu happea, jonka kalojen ja muiden alkuperäisten organismien on hengissä. Viemäriin liittyvien bakteerien tartuttamat äyriäiset sairastavat ihmisiä ympäri maailmaa. Meriympäristössä ihmisen suolistobakteerit voivat tartuttaa korallin ja aiheuttaa korallien valkaisutaudin. Kun koralli menettää luonnolliset bakteerit ja levät, ne kuolevat, mikä johtaa vyöhykkeisiin, joissa koralliekosysteemi bakteereista kalakantoihin kuolee.

Lääkkeet hormoneista (jotka vaikuttavat kalojen ja sammakkoeläinten lisääntymiskehitykseen) laillisiin ja laittomiin amfetamiiniin masennuslääkkeisiin ovat päässeet vesiekosysteemeihin. Osa huumeista kulkeutuu viemärijärjestelmään käyttäjien virtsassa ja ulosteissa, kun taas osa huumeista on huuhdeltu viemäriin. Yksi kontrolloitu tutkimus amfetamiinien vaikutuksista vesieliöihin osoitti hyönteisten lisääntymisen lisääntymisen, leväkannan vähenemisen sekä pi- ja mikrobien monimuotoisuuden muutokset.

Lannoitteista peräisin olevat ravintoaineet, erityisesti typpi ja fosfori, sekä jätemateriaalit aiheuttavat rehevöitymistä sekä tuoreessa että meriekosysteemissä. Levien kukinta ravinteiden ylimäärästä vähentää valonläpäisevyyttä vedessä, vaikuttaen kasveihin ja planktoniin, samalla kun se vähentää hapen määrää vedessä. Levien kuoltua hajoavat bakteerit kuluttavat vielä enemmän liuenneesta hapesta. Äärimmäisissä tapauksissa hapen menetys johtaa suuriin kuolleisiin alueisiin. Lannoitteiden ja ravinnepitoisten materiaalien valuminen Yhdysvaltojen keskilännestä on aiheuttanut 7728 neliökilometrin happivajeisen kuolleen alueen Meksikonlahdella.

Teollisuusjätteet kulkevat usein samojen viemärilaitosten läpi kuin kotitalousjätteet. Teollisuusjätteet sisältävät usein erilaisia ​​kemikaaleja ja voivat sisältää myös raskasmetalleja, kuten lyijyä, elohopeaa, kadmiumia ja arseenia. Kaikkia näitä kemikaaleja ei poisteta kokonaan jätevedenpuhdistamoista, joten kemikaalit vapautuvat jokiin, järviin ja merivesiin. Lisäksi osa jätteistä saattaa joutua tai vuotaa vesiekosysteemeihin ilman käsittelyä. Jäteveden pilaantumisen vaikutukset meren elämään vaikuttavat organismeihin koko ravintoketjussa.

Raskasmetallit kertyvät kalakudoksiin, kun kalat kuluttavat planktonia, levää ja pienempiä saaliita, jotka sisältävät metalleja. Tätä prosessia kutsutaan biomagnifikaatioksi. Kun muut eläimet, mukaan lukien ihmiset, syövät näitä kaloja, raskasmetallit voivat saavuttaa riittävät pitoisuudet myrkyttääksesi kuluttajan. Nämä raskasmetallit voivat kerääntyä myrkyllisissä määrissä myös kaloille.

Teollisuuden jäteveden, kuten öljytuotteiden, radioaktiivisen jätteen ja pysyvien orgaanisten epäpuhtauksien päästöjen hallinta on parantunut, öljyisten jätteiden määrä väheni 90 prosenttia 1980-luvulta 2006 vuoteen 2006. Nämä epäpuhtaudet aiheuttivat välittömiä ja pitkäaikaisia ​​vaikutuksia ekosysteemeihin myrkyttämällä tai tukahduttamalla planktonia, kasveja ja eläimiä.

Ilman saastuminen ja vesiekosysteemit

Teollinen noki ja savu vaikuttavat myös vesiekosysteemeihin. Esimerkiksi rikkidioksidi yhdessä vesihöyryn kanssa muodostaa rikkihapon tai happosateen. Happava sade ja valuminen alentavat veden pH-arvoa, mikä häiritsee kalojen kykyä imeä happea, suoloja ja ravinteita. Alhainen pH häiritsee myös kalsiumin imeytymistä. Monien kalojen väärä kalsiumtasapaino tarkoittaa, että niiden munat eivät kehity kunnolla, muuttuvat liian hauraiksi tai heikoiksi. Kalsiumin puute aiheuttaa myös heikkoja piikkejä ja luita kaloissa ja heikkoja rapuja. Happosateet huuhtoutuvat myös alumiinista maaperästä häiritsemällä äyriäisten ja kalojen lisääntymistä. Lisäksi, kun pH laskee alle 6, hyönteiset, kuten perhoset ja kivikärpäsenet, eivät voi selviytyä, mikä vaikuttaa ravintoketjuun.

Kaupunkiviemäriin kuuluu myrskyn viemäriin ja lopulta vesistöihin pestyjä kuivikkeita. Arviolta 70 prosenttia tästä pentueesta päätyy merenpohjaan, noin 15 prosenttia laskeutuu rannoille ja noin 15 prosenttia kelluu meressä. Suurin osa pentueesta, 70 prosenttia, on muovia, jossa metalli ja lasi muodostavat suurimman osan jäljellä olevista 30 prosentista. Tutkimukset osoittavat, että yli 1200 vesilajia on vuorovaikutuksessa pentueen kanssa syömällä sitä, elämällä siinä tai sen päällä tai sotkeutumalla siihen. Suuri osa muovista on mikromuoveja, pieniä paloja suurempien muovien hajoamisesta. Tämä pentue vaikuttaa niin monenlaisiin eläimiin kuin nisäkkäät, kalat, äyriäiset ja muut.