Notekūdeņu ietekme uz ūdens ekosistēmām

Notekūdeņi un notekūdeņi nonāk ūdens sistēmās no avotiem, sākot no virszemes notecēm un septiskajām sistēmām līdz notekūdeņu attīrīšanas iekārtām un vētras notekas notekūdeņiem. Katru gadu aptuveni 3,5 miljoni amerikāņu saslimst ar tādām atpūtas aktivitātēm kā peldēšana un laivošana, jo ūdens ir piesārņots. Daudzi nesaista savu slimību ar ūdeni, kuram pieskārās. Ūdens piesārņojuma ietekme uz ūdens ekosistēmām tomēr pārsniedz cilvēku slimības.

Notekūdeņus var definēt kā šķidrumu un cieto vielu atkritumus, kurus parasti aizved kanalizācija. Saskaņā ar "International Journal of Environmental Research and Public Health" notekūdeņus var definēt kā jebkuru lietus ūdens noteci, kā arī rūpnieciskos, sadzīves vai komerciālos notekūdeņus vai jebkuru to kombināciju, ko pārvadā ūdens. "

Četri galvenie notekūdeņu veidi ir sadzīves, rūpniecības, lauksaimniecības un pilsētas. Sadzīves notekūdeņi sastāv no melnā ūdens, kas satur cilvēku un dzīvnieku fekālijas, kā arī pelēko ūdeni no mājsaimniecības darbībām, piemēram, peldēšanās, mazgāšanas, ēdiena gatavošanas un dārzkopības. Rūpnieciskie notekūdeņi sastāv no rūpniecības atkritumiem, piemēram, celulozes, papīra, naftas ķīmijas noteces, ķīmiskām vielām, sāļiem un skābēm. Lauksaimniecības notekūdeņi rodas no lauksaimnieciskām darbībām, piesārņotiem gruntsūdeņiem un lauksaimniecības paņēmieniem, īpaši saistībā ar mēslošanas līdzekļiem un pesticīdiem. Pilsētas notekūdeņi ir definēti kā sadzīves un rūpniecības notekūdeņu kombinācija kopā ar notekūdeņu infiltrāciju un lietus ūdeni.

Notekūdeņu attīrīšanai ir trīs fāzes. Pirmajā fāzē vai primārajā attīrīšanā notekūdeņi tiek ievietoti dīķos. Cietie atkritumi nogulsnējas apakšā, un zema blīvuma materiāli, piemēram, tauki un eļļas, peld uz augšu. Pēc tam šos materiālus var noņemt. Otrā fāze vai sekundārā apstrāde noņem izšķīdušo un suspendēto bioloģisko materiālu. Organisko materiālu patēriņam notekūdeņos lielākajā daļā sekundāro attīrīšanas sistēmu tiek izmantotas aerobās baktērijas. Terciārā vai trešās fāzes attīrīšana tālāk attīra notekūdeņus, kas galu galā nokļūs jutīgā vidē. Terciāro ārstēšanu var veikt ar vairākām metodēm, atkarībā no atlikušajiem piesārņotājiem. Smilšu filtrēšana noņem cietās daļiņas. Fosfātus var noņemt, izmantojot baktērijas, ko sauc par polifosfātu akumulējošiem organismiem. Slāpekļa atdalīšanai var izmantot nitrificējošas baktērijas. Metode, ko sauc par lagūnēšanu, uzglabā ūdeni lagūnā, kur augi, baktērijas, aļģes un zooplanktons dabiskos procesos patērē atlikušos piesārņotājus.

Cietie atkritumi, ko sauc par dūņām, kas noņemti primārās apstrādes laikā, saņem arī otrreizēju apstrādi. Dūņas var apstrādāt ar baktērijām. Dažreiz baktērijas rada pietiekami daudz metāna, lai to izmantotu kā degvielu. Vai arī dūņas var sadedzināt. Vēl viena dūņu apstrādes metode sākas ar dūņu kondensēšanu, sildīšanu, lai tās dezinficētu, un pēc tam apstrādātās dūņas beidzot izmantojot kā mēslojumu.

Neskatoties uz 1972. gada Likumu par tīru ūdeni, kas prasa notekūdeņu otrreizēju attīrīšanu, dažas ASV pašvaldības iesniedza un saņēma atbrīvojumus. Aptuveni 2,5 miljardiem cilvēku visā pasaulē trūkst uzlabotu sanitārijas iespēju. Iedzīvotāju skaita palielināšanās, novecojoša infrastruktūra un dabas katastrofas ietekmē arī notekūdeņu attīrīšanas sistēmu efektivitāti.

Sadzīves notekūdeņos ir piesārņotāji, sākot no bioloģiskās bīstamības un mikroplastmasas daļiņām līdz ziepēm un taukiem. Lauksaimniecības notekūdeņi satur bioloģisko apdraudējumu, sāļus, pesticīdus un mēslošanas līdzekļus. Pilsētas notekūdeņi ietver sadzīves un rūpniecības notekūdeņus, bet satur arī notekūdeņus no vētras notekūdeņiem. Vētru notekcaurulēs ir piesārņotāji no pagalmiem un parkiem (netīrumi, mājdzīvnieku atkritumi, pesticīdi, herbicīdi un mēslojums), kā arī no ielām un autostāvvietām (nafta, benzīns, netīrumi un atkritumi). Rūpnieciskie notekūdeņi satur plašu ķīmisko vielu klāstu, kas ietver naftas ķīmijas un citas ķīmiskas vielas, skābes, radioaktīvos materiālus un sāļus. Jaunākie atklājumi liecina, ka dažādas zāles piesārņo arī notekūdeņus.

Mičiganas universitāte atzīmē, ka 2018. gada ziņojumā ASV Vides aizsardzības aģentūra (EPA) paziņoja, ka "53% upju un strautu jūdžu, 71% ezeru hektāru, 79% no estuāra kvadrātjūdzēm un 98% no Lielo ezeru krasta jūdzēm, kas novērtētas, tiek klasificētas kā traucētas (nepieņemamas vismaz vienai noteiktai lietošana). "

Notekūdeņos sastopamie bioloģiskie apdraudējumi ir baktērijas, sēnītes, parazīti un vīrusi. Baktērijas un baktēriju slimības svārstās no E. koli, vēdertīfs, salmonellas, holēra un šigeloze. Sēnītes ietver aspergillus. Parazīti ietver kriptosporīdiju, žiardiju un apaļtārpus. Tādi vīrusi kā A hepatīts var atrasties arī notekūdeņos. Veselības problēmas, ko izraisa notekūdeņu piesārņojums, katru gadu ietekmē aptuveni 3,5 miljonus amerikāņu. Aptuveni 50 procenti notekūdeņu, kas nonāk Vidusjūrā, ir attīrīti notekūdeņi. Bioloģiskie atkritumi no saimniecībām, mājām, parkiem un pludmalēm rada veselības problēmas, kas vairāk ietekmē cilvēkus.

Saldūdens baktērijas un citi organismi izmanto skābekli, lai metabolizētu notekūdeņus, ko tie pavada. Sadalot notekūdeņus, šie mikroorganismi var izraisīt hipoksiskas (skābekļa deficīta) mirušās zonas. Šajās mirušajās zonās trūkst skābekļa, kas jāizdzīvo zivīm un citiem vietējiem organismiem. Gliemenes, kas inficētas ar notekūdeņiem saistītās baktērijas, cilvēkus saslimst visā pasaulē. Jūras vidē cilvēka zarnu baktērijas var inficēt koraļļus un izraisīt koraļļu balināšanas slimību. Kad koraļļi zaudē dabiskās baktērijas un aļģes, tie mirst, kā rezultātā rodas zonas, kur mirst koraļļu ekosistēma, sākot no baktērijām līdz zivju populācijām.

Narkotikas, sākot no hormoniem (kas ietekmē zivju un abinieku reproduktīvo attīstību) līdz legāliem un nelegāliem amfetamīniem un antidepresantiem, ir nonākušas ūdens ekosistēmās. Dažas no narkotikām nokļūst kanalizācijas sistēmā lietotāju urīnā un izkārnījumos, savukārt dažas no narkotikām ir izskalotas kanalizācijā. Viens kontrolēts pētījums par amfetamīnu ietekmi uz ūdens organismiem parādīja paātrinātu kukaiņu reprodukciju, samazinātu aļģu populāciju un izmaiņas diatomu un mikrobu daudzveidībā.

Ar barības vielām bagāti mēslojuma materiāli, īpaši slāpeklis un fosfors, un atkritumi rada eitrofikāciju gan svaigās, gan jūras ekosistēmās. Aļģu ziedēšana no barības vielu pārpalikuma samazina gaismas caurlaidību ūdenī, ietekmējot augus un planktonu, vienlaikus samazinot skābekļa daudzumu ūdenī. Aļģēm mirstot, sadalošās baktērijas patērē vēl vairāk izšķīdušā skābekļa. Ārkārtējos gadījumos skābekļa zuduma rezultātā rodas lielas mirušās zonas. Mēslojuma un barības vielām bagāta materiāla noplūde no ASV vidusrietumiem ir izraisījusi 7728 kvadrātjūdzes lielu skābekļa deficītu zonu Meksikas līcī.

Rūpniecības atkritumi bieži iziet caur tām pašām kanalizācijas attīrīšanas iekārtām kā sadzīves atkritumi. Rūpnieciskie atkritumi bieži satur dažādas ķīmiskas vielas, un tajos var būt arī smagie metāli, piemēram, svins, dzīvsudrabs, kadmijs un arsēns. Ne visas šīs ķīmiskās vielas tiek pilnībā izvadītas notekūdeņu attīrīšanas iekārtās, tāpēc ķīmiskās vielas tiek izlaistas upēs, ezeros un jūras ūdeņos. Turklāt dažus atkritumus bez jebkādas apstrādes var izlaist vai izliet ūdens ekosistēmās. Notekūdeņu piesārņojuma ietekme uz jūras dzīvi ietekmē organismus visā pārtikas ķēdē.

Smagie metāli uzkrājas zivju audos, jo zivis patērē planktonu, aļģes un mazāku laupījumu, kas satur metālus. Šo procesu sauc par biomagnifikāciju. Tā kā citi dzīvnieki, ieskaitot cilvēkus, ēd šīs zivis, smagie metāli var sasniegt pietiekamu koncentrāciju, lai saindētu patērētāju. Šie smagie metāli var uzkrāties toksiskā daudzumā arī zivīm.

Ir uzlabojusies rūpniecisko notekūdeņu, piemēram, naftas produktu, radioaktīvo atkritumu un noturīgo organisko piesārņotāju, izplūdes kontrole, no 1980. līdz 2006. gadam eļļaino atkritumu daudzums samazinājās par 90 procentiem. Šie piesārņotāji izraisīja tūlītēju un ilgtermiņa ietekmi uz ekosistēmām, saindējot vai noslāpējot planktonu, augus un dzīvniekus.

Gaisa piesārņojums un ūdens ekosistēmas

Rūpnieciskie kvēpi un dūmi ietekmē arī ūdens ekosistēmas. Piemēram, sēra dioksīds kopā ar ūdens tvaikiem veido sērskābi vai skābu lietu. Skābs lietus un notece samazina ūdens pH līmeni, kas traucē zivju spēju absorbēt skābekli, sāļus un barības vielas. Zems pH traucē arī kalcija uzsūkšanos. Nepareizs kalcija līdzsvars daudzām zivīm nozīmē, ka olšūnas pienācīgi neattīstās, kļūst pārāk trauslas vai vājas. Kalcija deficīts arī izraisa vājus muguriņas un kaulus zivīs un vājus vēžu eksoskeletus. Skābais lietus izskalo arī alumīniju no augsnes, traucējot vēžveidīgo un zivju reprodukciju. Turklāt, kad pH pazeminās zem 6, kukaiņi, piemēram, maizītes un akmeņainās mušas, nevar izdzīvot, ietekmējot pārtikas ķēdi.

Pilsētas notekūdeņos ietilpst atkritumi, kas izskaloti vētras notekcaurulēs un galu galā ūdensceļos. Tiek lēsts, ka 70 procenti šī pakaiša nonāk jūras gultnē, aptuveni 15 procenti piezemējas pludmalēs un apmēram 15 procenti peld okeānā. Lielākā daļa metiena, 70 procenti, ir plastmasa ar metālu un stiklu, kas veido lielāko daļu atlikušo 30 procentu. Pētījumi rāda, ka vairāk nekā 1200 ūdens sugu mijiedarbojas ar metienu, to apēdot, dzīvojot tajā vai uz tās vai sapinoties tajā. Liela daļa plastmasas ir mikroplastmasas formā, sīki gabali, sadaloties lielākām plastmasām. Šis metiens ietekmē tik daudzveidīgus dzīvniekus kā zīdītāji, zivis, vēžveidīgie un citi.