השפעות הביוב על מערכות אקולוגיות במים

מי שפכים וביוב נכנסים למערכות מים ממקורות הנעים בין מי נגר עילי ומערכת ספיגה למתקני טיפול בשפכים ומפלי ניקוז סערה. כל שנה כ -3.5 מיליון אמריקאים חולים מפעילויות פנאי כמו שחייה ושייט מכיוון שהמים מזוהמים. רבים אינם מחברים את מחלתם עם המים שנגעו בהם. ההשפעה של זיהום מים על מערכות אקולוגיות במים חורגת הרבה מעבר למחלות אנושיות.

ניתן להגדיר ביוב כנוזלי הפסולת והמוצקים המובלים בדרך כלל על ידי הביוב. על פי "כתב העת הבינלאומי למחקר סביבתי ובריאות הציבור" ניתן להגדיר "שפכים" כ כל מי נגר של מים סוערים, כמו גם שפכים תעשייתיים, ביתיים או מסחריים או כל שילוב ביניהם מים."

ארבעת הסוגים העיקריים של שפכים הם ביתיים, תעשייתיים, חקלאיים ועירוניים. שפכים ביתיים מורכבים ממים שחורים המכילים חומר צואה של בני אדם ובעלי חיים וכן מים אפורים מפעילות ביתית כמו רחצה, כביסה, בישול וגינון. שפכים תעשייתיים מורכבים מפסולת תעשייתית כמו עיסת נייר, נגר פטרוכימי, כימיקלים, מלחים וחומצות. שפכים חקלאיים מקורם בפעילות חקלאית, מי תהום מזוהמים וטכניקות חקלאיות, הקשורות במיוחד לדשנים והדברה. מי שפכים עירוניים מוגדרים כשילוב של מי שפכים ביתיים ותעשייתיים בשילוב עם חדירת ביוב ומי גשמים.

הטיפול בשפכים כולל שלושה שלבים. השלב הראשון או הטיפול הראשוני מציבים את השפכים באחיזת בריכות. פסולת מוצקה מתמקמת בתחתית, וחומרים בצפיפות נמוכה כמו שומנים ושמנים צפים למעלה. לאחר מכן ניתן להסיר חומרים אלה. השלב השני או הטיפול המשני מסירים חומר ביולוגי מומס ותלוי. מרבית מערכות הטיפול המשניות משתמשות בחיידקים אירוביים לצריכת חומר אורגני בשפכים. טיפול בשלב השלישי או השלישי מנקה עוד יותר את מי השופכין שבסופו של דבר ישוחררו לסביבות רגישות. ניתן לבצע טיפול שלישוני בכמה שיטות, תלוי במזהמים הנותרים. סינון חול מסיר חומר חלקיקי. ניתן להסיר פוספטים באמצעות חיידקים הנקראים אורגניזמים המצטברים בפוליפוספט. ניתן להשתמש בחיידקים מחנקים להסרת חנקן. שיטה הנקראת לגונה אוגרת את המים בלגונה בה צמחים, חיידקים, אצות וזואופלנקטון צורכים את המזהמים הנותרים בתהליכים טבעיים.

הפסולת המוצקה הנקראת בוצה שהוסרה במהלך הטיפול הראשוני זוכה גם לטיפול משני. ניתן לטפל בבוצה באמצעות חיידקים. לפעמים החיידקים מייצרים מספיק מתאן שישמש כדלק. לחלופין, ניתן לבשר את הבוצה. שיטה נוספת לטיפול בבוצה מתחילה בעיבוי הבוצה, חימום לחיטוי ואז לבסוף שימוש בבוצה המטופלת כדשן.

למרות חוק מים נקיים משנת 1972 המחייב טיפול משני בשפכים, כמה עיריות בארה"ב הגישו וקיבלו פטורים. ברחבי העולם מעריכים כי כ -2.5 מיליארד בני אדם חסרים מתקני תברואה משופרים. אוכלוסיות הולכות וגדלות, תשתיות מזדקנות ואסונות טבע משפיעים גם על יעילותן של מערכות לטיפול בשפכים.

שפכים ביתיים מכילים מזהמים הנעים בין סכנות ביולוגיות לחלקיקים מיקרופלסטיים לסבונים ושומנים. שפכים חקלאיים מכילים מפגעים ביולוגיים, מלחים, חומרי הדברה ודשנים. שפכים עירוניים כוללים שפכים ביתיים ותעשייתיים אך מכילים גם נגר מנקזות סערה. ניקוזי סערה נושאים מזהמים מחצרות ופארקים (לכלוך, פסולת לחיות מחמד, חומרי הדברה, קוטלי עשבים ודשנים) וכן מרחובות וחניות (נפט, בנזין, לכלוך ואשפה). שפכים תעשייתיים מכילים מגוון רחב של כימיקלים הכוללים פטרוכימיה וכימיקלים אחרים, חומצות, חומרים רדיואקטיביים ומלחים. ממצאים אחרונים מראים כי מגוון תרופות גם מזהמות מי שפכים.

אוניברסיטת מישיגן מציינת כי בדו"ח של 2018, הסוכנות להגנת הסביבה האמריקאית (EPA) הצהירה כי "53% מקילומטר הנחל והנחל, 71% מדונם האגם, 79% ממילי השפך, ו 98% ממילי החוף של האגמים הגדולים שנבדקו מסווגים כפגועים (לא מקובל לפחות על אחד המיועד לכך. להשתמש)."

הסכנות הביולוגיות הנמצאות בשפכים כוללות חיידקים, פטריות, טפילים ווירוסים. חיידקים ומחלות חיידקיות נעים בין E. קולי, טיפוס הבטן, סלמונלה, כולרה ושיגלוזיס. פטריות כוללות אספרגילוס. טפילים כוללים קריפטוספורידיום, ג'יארדיה ותולעים עגולות. נגיפים כמו הפטיטיס A ניתן למצוא גם בשפכים. בעיות בריאות הנגרמות כתוצאה מזיהום ביוב משפיעות על אומדן של כ -3.5 מיליון אמריקאים מדי שנה. על פי ההערכות 50 אחוזים מהמי שפכים הנכנסים לים התיכון הם ביוב שאינו מטופל. פסולת ביולוגית מחוות, בתים, פארקים וחופים גורמת לבעיות בריאות הפוגעות יותר מבני אדם.

חיידקים ואורגניזמים אחרים במים מתוקים משתמשים בחמצן כדי לעבד את הביוב שהם מלווים. בזמן פירוק הביוב, מיקרואורגניזמים אלה עלולים לגרום לאזורים מתים היפוקסיים (דלדול חמצן). באזורים מתים אלה חסר חמצן שדגים ואורגניזמים מקומיים אחרים צריכים כדי לשרוד. רכיכות הנגועות בחיידקים הקשורים לביוב סובלות אנשים ברחבי העולם. בסביבות ימיות, חיידקי מעיים אנושיים יכולים להדביק אלמוגים ולגרום למחלות הלבנת אלמוגים. כאשר האלמוגים מאבדים את החיידקים הטבעיים שלהם ואת האצות, הם מתים, וכתוצאה מכך אזורים בהם המערכת האקולוגית של האלמוגים, מחיידקים ועד אוכלוסיות דגים, מתה.

תרופות החל מהורמונים (המשפיעים על התפתחות הרבייה אצל דגים ודו-חיים) ועד אמפטמינים חוקיים ובלתי חוקיים וכלה בתרופות נוגדות דיכאון נכנסו למערכות אקולוגיות במים. חלק מהתרופות עוברות למערכת הביוב בשתן ובצואה של המשתמשים בעוד שחלק מהתרופות הוזרמו לטמיון. מחקר מבוקר אחד על השפעות האמפטמינים על אורגניזמים ימיים הראה רבייה מואצת של חרקים, ירידה באוכלוסיות האצות ושינויים במגוון הדיאטום והמיקרוב.

חומרים עשירים בחומרים מזינים מדשנים, במיוחד חנקן וזרחן, וחומרי פסולת גורמים לאוטרופיקציה במערכות אקולוגיות טריות וימיות. פריחה אלגית מעודף חומרי המזון מפחיתה את העברת האור במים, משפיעה על הצמחים והפלנקטון תוך הפחתת כמות החמצן במים. כאשר האצות מתות, חיידקי הפירוק צורכים עוד יותר מהחמצן המומס. במקרים קיצוניים, אובדן חמצן גורם לאזורים מתים גדולים. נגר של דשנים וחומרים עשירים בחומרים מזינים ממערב ארצות הברית גרם לאזור מת מת שפך חמצן במפרץ מקסיקו.

פסולת תעשייתית עוברת לרוב באותם מתקני טיפול בביוב כמו פסולת ביתית. פסולת תעשייתית מכילה לעיתים קרובות מגוון כימיקלים ועשויה להכיל גם מתכות כבדות כמו עופרת, כספית, קדמיום וארסן. לא כל הכימיקלים הללו מוסרים לחלוטין במתקני טיהור שפכים, ולכן הכימיקלים משוחררים לנהרות, אגמים ומים ימיים. בנוסף, פסולת מסוימת עלולה להשתחרר או להישפך למערכות אקולוגיות במים ללא כל טיפול. השפעות זיהום הביוב על החיים הימיים משפיעות על אורגניזמים ברחבי שרשרת המזון.

מתכות כבדות מצטברות ברקמות הדגים כאשר הדגים צורכים פלנקטון, אצות וטרף קטן יותר המכיל את המתכות. תהליך זה נקרא ביולוגיה מוגברת. כאשר בעלי חיים אחרים, כולל בני אדם, אוכלים דגים אלה, המתכות הכבדות יכולות להגיע לריכוזים מספקים כדי להרעיל את הצרכן. מתכות כבדות אלה עשויות להצטבר בכמויות רעילות גם לדגים.

השליטה בשחרור שפכים תעשייתיים כמו מוצרי נפט, פסולת רדיואקטיבית ומזהמים אורגניים עמידים השתפרה, ופסולת שמנונית הופחתה ב -90% בין שנות השמונים ל -2006. מזהמים אלה גרמו להשפעות מיידיות וארוכות טווח על מערכות אקולוגיות על ידי הרעלת פלנקטון, צמחים ובעלי חיים.

זיהום אוויר ומערכות אקולוגיות במים

פיח ועשן תעשייתי משפיעים גם על מערכות אקולוגיות במים. לדוגמא, דו תחמוצת הגופרית בשילוב אדי מים יוצרים חומצה גופרתית או גשם חומצי. גשם חומצי ונגר מורידים את ה- pH במים, מה שמפריע ליכולתם של דגים לספוג חמצן, מלחים וחומרים מזינים. PH נמוך מפריע גם לספיגת הסידן. מאזן סידן לא תקין עבור דגים רבים פירושו שביציותיהם אינן מתפתחות כראוי, הופכות פריכות מדי או חלשות. מחסור בסידן גורם גם לקוצים חלשים ועצמות בדגים ושלדי חוץ חלשים של סרטנים. גשם חומצי גם שוטף אלומיניום מאדמות, ומפריע להתרבות סרטנים ודגים. יתר על כן, כאשר ה- pH יורד מתחת ל -6, חרקים כמו זבובונים ואבני זבוב אינם יכולים לשרוד, ומשפיעים על שרשרת המזון.

ביוב עירוני כולל פסולת שנשטפת בביוב סופה ובסופו של דבר לנתיבי מים. לפי ההערכות, 70 אחוז מהמלט הזה מסתיים בקרקעית הים, כ -15 אחוזים נוחתים על חופים וכ -15 אחוז צפים באוקיאנוס. רוב הפסולת, 70 אחוז, היא פלסטיק עם מתכת וזכוכית המהווים את רוב 30 האחוזים הנותרים. מחקרים מראים כי יותר מ -1,200 מינים מימיים מתקשרים עם המלט על ידי אכילתו, חי בו או עליו או להסתבך בו. חלק גדול מהפלסטיק הוא בצורת מיקרו-פלסטיק, חלקים זעירים מפירוק פלסטיק גדול יותר. בעלי חיים שונים כמו יונקים, דגים, סרטנים ואחרים מושפעים ממלטה זו.