Pengaruh Limbah pada Ekosistem Perairan

Air limbah dan limbah memasuki sistem perairan dari sumber mulai dari limpasan permukaan dan sistem septik hingga fasilitas pengolahan air limbah dan saluran pembuangan badai. Setiap tahun sekitar 3,5 juta orang Amerika sakit akibat kegiatan rekreasi seperti berenang dan berperahu karena airnya terkontaminasi. Banyak yang tidak menghubungkan penyakit mereka dengan air yang mereka sentuh. Namun, dampak pencemaran air pada ekosistem perairan jauh melampaui penyakit manusia.

Limbah dapat didefinisikan sebagai limbah cair dan padat yang biasanya terbawa oleh saluran pembuangan. Menurut "Jurnal Internasional Penelitian Lingkungan dan Kesehatan Masyarakat," air limbah dapat "didefinisikan sebagai" limpasan air hujan, serta limbah industri, domestik atau komersial atau kombinasinya yang dibawa oleh: air."

Empat jenis utama air limbah adalah domestik, industri, pertanian dan perkotaan. Air limbah domestik terdiri dari black water yang mengandung kotoran manusia dan hewan serta grey water dari aktivitas rumah tangga seperti mandi, mencuci, memasak dan berkebun. Air limbah industri terdiri dari limbah industri seperti pulp, kertas, limpasan petrokimia, bahan kimia, garam dan asam. Air limbah pertanian berasal dari kegiatan pertanian, air tanah yang terkontaminasi dan teknik pertanian, terutama yang berkaitan dengan pupuk dan pestisida. Air limbah perkotaan didefinisikan sebagai kombinasi air limbah domestik dan industri yang dikombinasikan dengan infiltrasi limbah dan air hujan.

Pengolahan air limbah memiliki tiga tahap. Tahap pertama atau pengolahan primer menempatkan air limbah di kolam penampungan. Limbah padat mengendap di bagian bawah, dan bahan berdensitas rendah seperti lemak dan minyak mengapung ke atas. Bahan-bahan ini kemudian dapat dihilangkan. Tahap kedua atau pengolahan sekunder menghilangkan bahan biologis terlarut dan tersuspensi. Sebagian besar sistem pengolahan sekunder menggunakan bakteri aerobik untuk mengkonsumsi bahan organik dalam air limbah. Pengolahan tersier atau fase ketiga selanjutnya membersihkan air limbah yang pada akhirnya akan dilepaskan ke lingkungan yang sensitif. Perawatan tersier dapat dilakukan dengan beberapa metode, tergantung pada kontaminan yang tersisa. Penyaringan pasir menghilangkan partikel. Fosfat dapat dihilangkan menggunakan bakteri yang disebut organisme akumulasi polifosfat. Bakteri nitrifikasi dapat digunakan untuk menghilangkan nitrogen. Sebuah metode yang disebut laguna menyimpan air di laguna di mana tanaman, bakteri, ganggang dan zooplankton mengkonsumsi kontaminan yang tersisa melalui proses alami.

Limbah padat yang disebut lumpur yang dibuang selama pengolahan primer juga menerima pengolahan sekunder. Lumpur dapat diolah dengan bakteri. Terkadang bakteri menghasilkan cukup metana untuk digunakan sebagai bahan bakar. Atau, lumpurnya bisa dibakar. Metode lain untuk mengolah lumpur dimulai dengan memadatkan lumpur, memanaskannya untuk mendisinfeksi dan akhirnya menggunakan lumpur yang diolah sebagai pupuk.

Meskipun Undang-Undang Air Bersih tahun 1972 membutuhkan pengolahan sekunder air limbah, beberapa kota di AS mengajukan dan menerima pengecualian. Di seluruh dunia, diperkirakan 2,5 miliar orang kekurangan fasilitas sanitasi yang layak. Peningkatan populasi, penuaan infrastruktur dan bencana alam juga berdampak pada efektivitas sistem pengolahan air limbah.

Air limbah domestik mengandung polutan mulai dari bahaya biologis dan partikel mikroplastik hingga sabun dan lemak. Air limbah pertanian mengandung bahaya biologis, garam, pestisida dan pupuk. Air limbah perkotaan termasuk air limbah domestik dan industri tetapi juga mengandung limpasan dari saluran air hujan. Saluran pembuangan membawa polutan dari pekarangan dan taman (kotoran, kotoran hewan peliharaan, pestisida, herbisida dan pupuk) serta dari jalan dan tempat parkir (minyak, bensin, kotoran dan sampah). Air limbah industri mengandung berbagai bahan kimia yang mencakup petrokimia dan bahan kimia lainnya, asam, bahan radioaktif dan garam. Temuan terbaru menunjukkan bahwa berbagai obat juga mencemari air limbah.

University of Michigan mencatat bahwa dalam laporan tahun 2018, Badan Perlindungan Lingkungan AS (EPA) menyatakan bahwa "53% sungai dan sungai bermil-mil, 71% hektar danau, 79% mil persegi muara, dan 98% mil garis pantai Great Lakes yang telah dinilai diklasifikasikan sebagai terganggu (tidak dapat diterima untuk setidaknya satu menggunakan)."

Bahaya biologis yang ditemukan dalam air limbah meliputi bakteri, jamur, parasit dan virus. Bakteri dan penyakit bakteri berkisar dari E. coli, demam tifoid, salmonella, kolera dan shigellosis. Jamur termasuk aspergilus. Parasit termasuk cryptosporidium, giardia dan cacing gelang. Virus seperti hepatitis A juga dapat ditemukan di air limbah. Masalah kesehatan yang disebabkan oleh polusi limbah berdampak pada sekitar 3,5 juta orang Amerika setiap tahun. Diperkirakan 50 persen air limbah yang masuk ke Mediterania adalah limbah yang tidak diolah. Limbah biologis dari peternakan, rumah, taman dan pantai menyebabkan masalah kesehatan yang berdampak lebih dari manusia.

Bakteri dan organisme lain di air tawar menggunakan oksigen untuk memetabolisme limbah yang menyertainya. Saat memecah limbah, mikro-organisme ini dapat menyebabkan zona mati hipoksia (kehabisan oksigen). Zona mati ini kekurangan oksigen yang dibutuhkan ikan dan organisme asli lainnya untuk bertahan hidup. Kerang yang terinfeksi bakteri yang berhubungan dengan limbah membuat orang sakit di seluruh dunia. Di lingkungan laut, bakteri usus manusia dapat menginfeksi karang dan menyebabkan penyakit pemutihan karang. Ketika karang kehilangan bakteri dan alga alaminya, mereka mati, menghasilkan zona di mana ekosistem karang, dari populasi bakteri hingga ikan, mati.

Obat-obatan mulai dari hormon (yang mempengaruhi perkembangan reproduksi pada ikan dan amfibi) hingga amfetamin legal dan ilegal hingga antidepresan telah memasuki ekosistem perairan. Beberapa obat masuk ke sistem pembuangan kotoran dalam urin dan kotoran pengguna sementara beberapa obat telah dibuang ke saluran pembuangan. Satu studi terkontrol tentang efek amfetamin pada organisme air menunjukkan percepatan reproduksi serangga, penurunan populasi alga dan perubahan diatom dan keragaman mikroba.

Bahan yang kaya nutrisi dari pupuk, terutama nitrogen dan fosfor, dan bahan limbah menyebabkan eutrofikasi baik di ekosistem segar maupun laut. Mekar ganggang dari kelebihan nutrisi mengurangi transmisi cahaya di dalam air, berdampak pada tanaman dan plankton sekaligus mengurangi jumlah oksigen di dalam air. Saat alga mati, bakteri pengurai mengkonsumsi lebih banyak oksigen terlarut. Dalam kasus ekstrim, hilangnya oksigen menghasilkan zona mati yang besar. Limpasan pupuk dan bahan kaya nutrisi dari Amerika Serikat bagian barat tengah telah menyebabkan zona mati kehabisan oksigen seluas 7.728 mil persegi di Teluk Meksiko.

Limbah industri sering melewati fasilitas pengolahan saluran pembuangan yang sama dengan limbah domestik. Limbah industri sering mengandung berbagai bahan kimia dan mungkin juga mengandung logam berat seperti timbal, merkuri, kadmium, dan arsenik. Tidak semua bahan kimia ini benar-benar dihilangkan di instalasi pengolahan limbah, sehingga bahan kimia tersebut dilepaskan ke sungai, danau, dan perairan laut. Selain itu, beberapa limbah dapat dilepaskan atau tumpah ke ekosistem perairan tanpa pengolahan apa pun. Efek polusi limbah pada kehidupan laut berdampak pada organisme di seluruh rantai makanan.

Logam berat menumpuk di jaringan ikan saat ikan mengonsumsi plankton, alga, dan mangsa kecil yang mengandung logam tersebut. Proses ini disebut biomagnifikasi. Seperti hewan lain, termasuk manusia, memakan ikan ini, logam berat dapat mencapai konsentrasi yang cukup untuk meracuni konsumen. Logam berat ini juga dapat terakumulasi dalam jumlah yang beracun bagi ikan.

Pengendalian pelepasan limbah industri seperti produk minyak bumi, limbah radioaktif dan polutan organik yang persisten telah meningkat, dengan limbah berminyak berkurang 90 persen antara tahun 1980-an dan 2006. Polutan ini menyebabkan efek langsung dan jangka panjang pada ekosistem dengan meracuni atau mencekik plankton, tumbuhan dan hewan.

Polusi Udara dan Ekosistem Perairan

Jelaga dan asap industri juga berdampak pada ekosistem perairan. Misalnya, sulfur dioksida yang dikombinasikan dengan uap air membentuk asam sulfat atau hujan asam. Hujan asam dan limpasan menurunkan pH air, yang mengganggu kemampuan ikan untuk menyerap oksigen, garam dan nutrisi. PH yang rendah juga mengganggu penyerapan kalsium. Keseimbangan kalsium yang tidak tepat untuk banyak ikan berarti telur mereka tidak berkembang dengan baik, menjadi terlalu rapuh atau lemah. Kekurangan kalsium juga menyebabkan lemahnya duri dan tulang pada ikan dan lemahnya eksoskeleton pada lobster. Hujan asam juga melarutkan aluminium dari tanah, mengganggu reproduksi krustasea dan ikan. Selanjutnya, ketika pH turun di bawah 6, serangga seperti lalat capung dan lalat batu tidak dapat bertahan hidup, berdampak pada rantai makanan.

Limbah perkotaan termasuk sampah yang terbawa ke saluran air dan akhirnya ke saluran air. Diperkirakan 70 persen sampah ini berakhir di dasar laut, sekitar 15 persen mendarat di pantai dan sekitar 15 persen mengambang di lautan. Sebagian besar sampah, 70 persen, adalah plastik dengan logam dan kaca merupakan mayoritas dari 30 persen sisanya. Studi menunjukkan bahwa lebih dari 1.200 spesies air berinteraksi dengan sampah dengan memakannya, hidup di dalamnya, atau terjerat di dalamnya. Sebagian besar plastik berbentuk mikroplastik, potongan-potongan kecil dari pemecahan plastik yang lebih besar. Hewan yang beragam seperti mamalia, ikan, krustasea, dan lainnya terkena dampak sampah ini.