Avløpsvann og avløp kommer inn i akvatiske systemer fra kilder som spenner fra overflateavrenning og septiske systemer til avløpsrenseanlegg og stormavløp. Hvert år blir omtrent 3,5 millioner amerikanere syke av fritidsaktiviteter som svømming og båtliv fordi vannet er forurenset. Mange forbinder ikke sykdommen med vannet de rørte ved. Effekten av vannforurensning på akvatiske økosystemer strekker seg imidlertid langt utover menneskers sykdom.
Hva er kloakk?
Kloakk kan defineres som avfallsvæsker og faste stoffer som vanligvis føres bort av kloakk. I følge "International Journal of Environmental Research and Public Health," avløpsvann kan "defineres som ethvert regnvannavrenning, samt industrielt, husholdnings- eller kommersielt kloakk eller en hvilken som helst kombinasjon derav vann."
De fire hovedtyper avløpsvann er innenlandske, industrielle, landbruksmessige og urbane. Avløpsvann fra husholdningen består av svart vann som inneholder avføring fra mennesker og dyr, samt gråvann fra husholdningsaktiviteter som bading, vasking, matlaging og hagearbeid. Industrielt avløpsvann består av industriavfall som masse, papir, petrokjemisk avrenning, kjemikalier, salter og syrer. Avløpsvann fra landbruket kommer fra landbruksaktiviteter, forurenset grunnvann og oppdrettsteknikker, spesielt relatert til gjødsel og plantevernmidler. Urban avløpsvann er definert som en kombinasjon av husholdnings- og industriavløpsvann kombinert med kloakkinfiltrasjon og regnvann.
Avhending av avløp og avløp
Avløpsrensing har tre faser. Første fase eller primærbehandling plasserer avløpsvannet i å holde dammer. Fast avfall legger seg i bunnen, og materialer med lav tetthet som fett og oljer flyter til toppen. Disse materialene kan deretter fjernes. Den andre fasen eller sekundærbehandling fjerner oppløst og suspendert biologisk materiale. De fleste sekundære behandlingssystemer bruker aerobe bakterier til å konsumere organisk materiale i avløpsvannet. Tertiær eller tredje fase behandling renser ytterligere avløpsvann som til slutt vil slippes ut i sensitive miljøer. Tertiær behandling kan oppnås ved flere metoder, avhengig av gjenværende forurensninger. Sandfiltrering fjerner partikler. Fosfater kan fjernes ved hjelp av bakterier som kalles polyfosfat akkumulerer organismer. Nitrifiserende bakterier kan brukes til å fjerne nitrogen. En metode som kalles lagooning lagrer vannet i en lagune der planter, bakterier, alger og dyreplankton forbruker de gjenværende forurensningene gjennom naturlige prosesser.
Det faste avfallet som kalles slam fjernet under primærbehandling, får også sekundær behandling. Slammet kan behandles med bakterier. Noen ganger genererer bakteriene nok metan til å brukes som drivstoff. Eller slammet kan forbrennes. En annen metode for å behandle slammet begynner med å kondensere slammet, varme det opp for å desinfisere det og deretter til slutt bruke det behandlede slammet som gjødsel.
Til tross for Clean Water Act of 1972 som krever sekundær behandling av avløpsvann, innleverte og mottok noen amerikanske kommuner unntak. Anslagsvis 2,5 milliarder mennesker mangler forbedrede sanitæranlegg over hele verden. Økende befolkning, aldrende infrastruktur og naturkatastrofer påvirker også effektiviteten til renseanlegg.
Avløpsvann i vannmiljøer
Avløpsvann fra husholdningen inneholder forurensninger som spenner fra biologiske farer og mikroplastpartikler til såper og fett. Avløpsvann fra landbruket inneholder biologiske farer, salter, plantevernmidler og gjødsel. Urban avløpsvann inkluderer avløpsvann fra husholdning og industri, men inneholder også avrenning fra stormavløp. Stormavløp transporterer forurensende stoffer fra tun og parker (skitt, kjæledyravfall, plantevernmidler, herbicider og gjødsel) samt fra gater og parkeringsplasser (olje, bensin, skitt og søppel). Industrielt avløpsvann inneholder et bredt spekter av kjemikalier som inkluderer petrokjemikalier og andre kjemikalier, syrer, radioaktive materialer og salter. Nyere funn viser at en rekke medikamenter også forurenser avløpsvann.
University of Michigan bemerker at US Environmental Protection Agency (EPA) i en rapport fra 2018 uttalte at "53% av elva og bekkemilen, 71% av dekarene, 79% av flodmynningen, og 98% av strandlinjene i Great Lakes som er vurdert, er klassifisert som svekket (uakseptabelt for minst en angitt bruk)."
Biologiske farer i vannmiljøer
Biologiske farer som finnes i avløpsvann inkluderer bakterier, sopp, parasitter og virus. Bakterier og bakteriesykdommer spenner fra E. coli, tyfusfeber, salmonella, kolera og shigellose. Sopp inkluderer aspergillus. Parasitter inkluderer kryptosporidium, giardia og rundorm. Virus som hepatitt A kan også finnes i avløpsvann. Helseproblemer forårsaket av kloakkforurensning påvirker anslagsvis 3,5 millioner amerikanere hvert år. Anslagsvis 50 prosent av avløpsvannet som kommer inn i Middelhavet er ubehandlet kloakk. Biologisk avfall fra gårder, hus, parker og strender forårsaker helseproblemer som påvirker mer enn mennesker.
Bakterier og andre organismer i ferskvann bruker oksygen til å metabolisere kloakken de følger med. Mens de bryter ned kloakken, kan disse mikroorganismene forårsake hypoksiske (oksygenutarmede) døde soner. Disse døde sonene mangler oksygen som fisk og andre innfødte organismer trenger for å overleve. Skalldyr smittet med kloakkrelaterte bakterier setter mennesker over hele verden. I marine miljøer kan menneskelige tarmbakterier infisere koraller og forårsake korallblekesykdom. Når koraller mister sine naturlige bakterier og alger, dør de, noe som resulterer i soner der koralløkosystemet, fra bakterier til fiskebestander, dør.
Legemidler som spenner fra hormoner (som påvirker reproduksjonsutviklingen hos fisk og amfibier) til lovlige og ulovlige amfetamin til antidepressiva, har kommet inn i akvatiske økosystemer. Noen av stoffene passerer inn i avløpssystemet i urinen og avføringen til brukerne mens noen av stoffene har blitt skylt ned i avløpet. En kontrollert studie av effektene av amfetamin på vannorganismer viste akselerert reproduksjon av insekter, redusert alge populasjoner og endringer i mangfold av kiselalger og mikrober.
Næringsstoffer i vannmiljøer
Næringsrike materialer fra gjødsel, spesielt nitrogen og fosfor, og avfall forårsaker eutrofiering i både ferske og marine økosystemer. Algblomstring fra overflødig næringsstoffer reduserer lysoverføring i vannet, påvirker planter og plankton mens den reduserer oksygenmengden i vannet. Når algene dør, spiser nedbrytningsbakteriene enda mer av det oppløste oksygenet. I ekstreme tilfeller resulterer tap av oksygen i store døde soner. Avrenning av gjødsel og næringsrikt materiale fra Midtvesten i USA har forårsaket en 7.728 kvadratkilometer oksygenutarmet dødsone i Mexicogolfen.
Industriavfall i vannmiljøer
Industriavfall passerer ofte gjennom de samme kloakkrenseanleggene som husholdningsavfall. Industriavfall inneholder ofte en rekke kjemikalier og kan også inneholde tungmetaller som bly, kvikksølv, kadmium og arsen. Ikke alle disse kjemikaliene fjernes fullstendig i kloakkrenseanlegg, så kjemikaliene slippes ut i elver, innsjøer og marine farvann. I tillegg kan noe avfall frigjøres eller søles i vannøkosystemer uten behandling. Effektene av kloakkforurensning på livet i havet påvirker organismer i hele næringskjeden.
Tungmetaller bygger seg opp i fiskevev ettersom fisken bruker plankton, alger og mindre byttedyr som inneholder metallene. Denne prosessen kalles biomagnifisering. Som andre dyr, inkludert mennesker, spiser denne fisken, kan tungmetallene nå tilstrekkelige konsentrasjoner for å forgifte forbrukeren. Disse tungmetallene kan også akkumuleres i giftige mengder for fisk.
Kontrollen av utslipp av industrielt kloakk som petroleumsprodukter, radioaktivt avfall og vedvarende organiske forurensninger har blitt bedre, med oljeavfall redusert med 90 prosent mellom 1980 og 2006. Disse forurensningene forårsaket umiddelbare og langsiktige effekter på økosystemer ved forgiftning eller kveling av plankton, planter og dyr.
Luftforurensning og akvatiske økosystemer
Industriell sot og røyk påvirker også økosystemer i vann. For eksempel danner svoveldioksid kombinert med vanndamp svovelsyre eller surt regn. Sur regn og avrenning reduserer pH i vann, noe som forstyrrer fiskens evne til å absorbere oksygen, salter og næringsstoffer. En lav pH forstyrrer også kalsiumabsorpsjonen. Feil kalsiumbalanse for mange fisk betyr at eggene deres ikke utvikler seg skikkelig, blir for sprø eller svake. Kalsiummangel forårsaker også svake pigger og bein i fisk og svake eksoskelett for kreps. Sur regn skyver også aluminium fra jord og forstyrrer reproduksjonen hos krepsdyr og fisk. Videre, når pH synker under 6, kan ikke insekter som fluer og steinfluer ikke overleve, noe som påvirker næringskjeden.
Søppel i akvatiske økosystemer
Urban kloakk inkluderer søppel som skylles i stormavløp og til slutt i vannveier. Anslagsvis 70 prosent av dette søppelet havner på havbunnen, omtrent 15 prosent lander på strender og omtrent 15 prosent flyter i havet. Det meste av kullet, 70 prosent, er plast med metall og glass som utgjør størstedelen av de resterende 30 prosent. Studier viser at mer enn 1200 akvatiske arter samhandler med kullet ved å spise det, leve i eller på det, eller bli sammenflettet i det. Mye av plasten er i form av mikroplast, små biter fra nedbrytningen av større plast. Dyr så forskjellige som pattedyr, fisk, krepsdyr og andre påvirkes av dette kullet.
