廃水と下水は、表面流出や浄化槽システムから廃水処理施設や雨水排水口に至るまでの水源から水系に流入します。 毎年約350万人のアメリカ人が、水が汚染されているために水泳やボート遊びなどのレクリエーション活動で病気になっています。 多くの人は自分の病気を彼らが触れた水と結びつけていません。 しかし、水質汚染が水界生態系に与える影響は、人間の病気をはるかに超えています。
下水とは何ですか？
下水道は、通常下水道によって運び去られる廃液および廃液として定義することができます。 「InternationalJournalof Environmental Research and Public Health」によると、廃水は「次のように定義できます。 雨水流出、および工業用、家庭用、商業用の下水、またはそれらの組み合わせによって運ばれる 水。"
廃水の4つの主要なタイプは、家庭、工業、農業、都市です。 生活排水は、人間や動物の糞便を含む黒水と、入浴、洗濯、料理、園芸などの家庭活動からの雑排水で構成されています。 工業廃水は、パルプ、紙、石油化学製品の流出、化学薬品、塩、酸などの工業廃棄物で構成されています。 農業廃水は、特に肥料や農薬に関連する農業活動、汚染された地下水、農業技術から発生します。 都市下水は、生活排水と工業廃水を下水浸透と雨水と組み合わせたものとして定義されています。
下水および廃水処理
廃水処理には3つのフェーズがあります。 最初のフェーズまたは一次処理では、廃水を貯水池に配置します。 固形廃棄物は下部に沈殿し、油脂などの低密度物質は上部に浮きます。 その後、これらの材料を取り除くことができます。 第二段階または二次処理は、溶解および懸濁した生物学的物質を除去します。 ほとんどの二次処理システムは、好気性細菌を使用して廃水中の有機物を消費します。 第3段階または第3段階の処理により、最終的に敏感な環境に放出される廃水がさらに浄化されます。 三次処理は、残りの汚染物質に応じて、いくつかの方法で実行できます。 砂ろ過は粒子状物質を除去します。 リン酸塩は、ポリリン酸塩蓄積生物と呼ばれるバクテリアを使用して除去することができます。 硝化細菌は、窒素を除去するために使用することができます。 ラグーンと呼ばれる方法は、植物、バクテリア、藻類、動物プランクトンが自然のプロセスを通じて残りの汚染物質を消費するラグーンに水を貯蔵します。
一次処理で除去された汚泥と呼ばれる固形廃棄物も二次処理されます。 汚泥はバクテリアで処理される場合があります。 バクテリアは、燃料として使用するのに十分なメタンを生成することがあります。 または、スラッジを焼却することもできます。 汚泥を処理する別の方法は、汚泥を凝縮し、加熱して消毒し、最後に処理した汚泥を肥料として使用することから始まります。
1972年の水質浄化法が廃水の二次処理を要求しているにもかかわらず、一部の米国の自治体は免除を申請し、受け取りました。 世界中で、推定25億人が改善された衛生設備を欠いています。 人口の増加、インフラの老朽化、自然災害も廃水処理システムの有効性に影響を与えます。
水生環境における廃水
生活排水には、生物学的危害やマイクロプラスチック粒子から石鹸や脂肪に至るまでの汚染物質が含まれています。 農業廃水には、生物学的危険性、塩分、農薬、肥料が含まれています。 都市下水には、生活排水と工業廃水が含まれますが、雨水管からの流出も含まれます。 雨水管は、庭や公園（土、ペットの廃棄物、農薬、除草剤、肥料）からだけでなく、通りや駐車場（油、ガソリン、土、ゴミ）からも汚染物質を運びます。 工業廃水には、石油化学製品やその他の化学物質、酸、放射性物質、塩など、さまざまな化学物質が含まれています。 最近の調査結果は、さまざまな薬物も廃水を汚染することを示しています。
ミシガン大学は、2018年のレポートで、米国環境保護庁（EPA）が「河川と小川のマイルの53％、湖のエーカーの71％、 評価された河口平方マイルの79％、および五大湖の海岸線マイルの98％は、障害があると分類されます（少なくとも1つの指定されたマイルでは受け入れられません） 使用する）。"
水生環境における生物学的危害
廃水に見られる生物学的危険性には、バクテリア、真菌、寄生虫、ウイルスが含まれます。 細菌および細菌感染症はEからの範囲です。 腸チフス、サルモネラ菌、コレラ、赤痢。 真菌にはアスペルギルスが含まれます。 寄生虫には、クリプトスポリジウム、ジアルジア、回虫が含まれます。 A型肝炎のようなウイルスも廃水に見られます。 下水汚染によって引き起こされる健康問題は、毎年推定350万人のアメリカ人に影響を与えています。 地中海に流入する廃水の推定50％は未処理の下水です。 農場、家、公園、ビーチからの生物学的廃棄物は、人間よりも大きな影響を与える健康問題を引き起こします。
淡水中のバクテリアやその他の生物は、酸素を使用して、付随する下水を代謝します。 下水を分解している間、これらの微生物は低酸素（酸素枯渇）の不感帯を引き起こす可能性があります。 これらの不感帯は、魚や他の在来生物が生き残るために必要な酸素を欠いています。 下水関連のバクテリアに感染した貝は世界中の人々を病気にします。 海洋環境では、人間の腸内細菌がサンゴに感染し、サンゴの白化現象を引き起こす可能性があります。 サンゴが自然のバクテリアや藻類を失うと、それらは死に、バクテリアから魚の個体群まで、サンゴの生態系が死ぬゾーンになります。
ホルモン（魚や両生類の生殖発達に影響を与える）から合法および違法のアンフェタミン、抗うつ薬に至るまでの薬物が水界生態系に侵入しています。 いくつかの薬は下水管に流されている間、いくつかの薬はユーザーの尿と糞便の下水システムに流れ込みます。 水生生物に対するアンフェタミンの影響に関する1つの対照研究では、昆虫の繁殖の加速、藻類の個体数の減少、珪藻と微生物の多様性の変化が示されました。
水生環境における栄養素の危険性
肥料、特に窒素とリンからの栄養豊富な物質、および廃棄物は、新鮮な生態系と海洋生態系の両方で富栄養化を引き起こします。 過剰な栄養素によるアオコは、水中の光の透過を減らし、植物やプランクトンに影響を与え、水中の酸素の量を減らします。 藻が死ぬと、分解細菌は溶存酸素をさらに多く消費します。 極端な場合、酸素が失われると不感帯が大きくなります。 米国中西部からの肥料と栄養豊富な物質の流出は、メキシコ湾で7,728平方マイルの酸素枯渇デッドゾーンを引き起こしました。
水生環境における産業廃棄物
産業廃棄物は、多くの場合、家庭廃棄物と同じ下水処理施設を通過します。 産業廃棄物にはさまざまな化学物質が含まれていることが多く、鉛、水銀、カドミウム、ヒ素などの重金属が含まれている場合もあります。 これらの化学物質のすべてが下水処理施設で完全に除去されるわけではないため、化学物質は川、湖、海水に放出されます。 さらに、一部の廃棄物は、処理なしで水生生態系に放出または流出する可能性があります。 海洋生物に対する下水汚染の影響は、食物連鎖全体の生物に影響を与えます。
魚がプランクトン、藻類、および金属を含む小さな獲物を消費すると、重金属が魚の組織に蓄積します。 このプロセスは生物拡大と呼ばれます。 人間を含む他の動物がこれらの魚を食べると、重金属は消費者を毒殺するのに十分な濃度に達する可能性があります。 これらの重金属は、魚にとっても有毒な量で蓄積する可能性があります。
石油製品、放射性廃棄物、残留性有機汚染物質などの産業排水の放出制御が改善され、1980年代から2006年の間に油性廃棄物が90％削減されました。 これらの汚染物質は、プランクトン、植物、動物を中毒または窒息させることにより、生態系に即時および長期的な影響を及ぼしました。
大気汚染と水生生態系
工業用の煤煙も水生生態系に影響を与えます。 たとえば、二酸化硫黄は水蒸気と結合して硫酸または酸性雨を形成します。 酸性雨と流出により水生のpHが低下し、魚が酸素、塩分、栄養素を吸収する能力が妨げられます。 pHが低いとカルシウムの吸収も妨げられます。 多くの魚のカルシウムバランスが不適切であるということは、卵子が適切に発育せず、もろくなったり弱くなったりすることを意味します。 カルシウムの欠乏はまた、魚の棘と骨の弱さ、ザリガニの外骨格の弱さを引き起こします。 酸性雨はまた、土壌からアルミニウムを浸出し、甲殻類や魚の繁殖を妨げます。 さらに、pHが6を下回ると、カゲロウやカワゲラなどの昆虫は生き残れなくなり、食物連鎖に影響を及ぼします。
水生生態系のごみ
都市の下水には、雨水管に流れ込み、最終的には水路に流れ込むごみが含まれます。 このゴミの推定70％は海底に行き着き、約15％は浜辺に着陸し、約15％は海に浮かんでいます。 ごみの大部分（70％）はプラスチックで、残りの30％の大部分は金属とガラスで構成されています。 研究によると、1,200を超える水生種が、ごみを食べたり、その中や上に住んだり、絡まったりして、ごみと相互作用します。 プラスチックの多くはマイクロプラスチックの形をしており、大きなプラスチックの分解による小さな破片です。 哺乳類、魚、甲殻類などの多様な動物がこのくずの影響を受けます。