As águas residuais e os esgotos entram nos sistemas aquáticos a partir de fontes que vão desde o escoamento superficial e sistemas sépticos a instalações de tratamento de águas residuais e emissários de drenagem pluvial. Todos os anos, cerca de 3,5 milhões de americanos adoecem devido a atividades recreativas, como natação e passeios de barco, porque a água está contaminada. Muitos não associam sua doença à água em que tocaram. O impacto da poluição da água nos ecossistemas aquáticos vai muito além das doenças humanas, entretanto.
O que é esgoto?
O esgoto pode ser definido como os resíduos líquidos e sólidos normalmente carregados pelos esgotos. De acordo com o "Jornal Internacional de Pesquisa Ambiental e Saúde Pública," águas residuais podem ser "definidas como qualquer escoamento de água da chuva, bem como esgoto industrial, doméstico ou comercial ou qualquer combinação destes transportado por agua."
Os quatro principais tipos de águas residuais são domésticos, industriais, agrícolas e urbanos. As águas residuais domésticas consistem em água preta contendo matéria fecal humana e animal, bem como água cinzenta de atividades domésticas como tomar banho, lavar, cozinhar e cuidar do jardim. As águas residuais industriais consistem em resíduos industriais como celulose, papel, escoamento petroquímico, produtos químicos, sais e ácidos. As águas residuais agrícolas são provenientes de atividades agrícolas, de águas subterrâneas contaminadas e de técnicas agrícolas, especialmente relacionadas com fertilizantes e pesticidas. As águas residuais urbanas são definidas como uma combinação de águas residuais domésticas e industriais combinadas com a infiltração de esgotos e água da chuva.
Esgoto e descarte de águas residuais
O tratamento de águas residuais tem três fases. A primeira fase ou tratamento primário coloca as águas residuais em tanques de retenção. Os resíduos sólidos se depositam na parte inferior e os materiais de baixa densidade, como gorduras e óleos, flutuam na parte superior. Esses materiais podem então ser removidos. A segunda fase ou tratamento secundário remove o material biológico dissolvido e suspenso. A maioria dos sistemas de tratamento secundário usa bactérias aeróbicas para consumir material orgânico nas águas residuais. O tratamento terciário ou de terceira fase limpa ainda mais as águas residuais que serão eventualmente lançadas em ambientes sensíveis. O tratamento terciário pode ser realizado por vários métodos, dependendo dos contaminantes remanescentes. A filtragem de areia remove o material particulado. Os fosfatos podem ser removidos usando bactérias chamadas organismos que acumulam polifosfato. Bactérias nitrificantes podem ser usadas para remover o nitrogênio. Um método chamado lagoa armazena a água em uma lagoa onde plantas, bactérias, algas e zooplâncton consomem os contaminantes remanescentes por meio de processos naturais.
O resíduo sólido denominado lodo removido durante o tratamento primário também recebe tratamento secundário. O lodo pode ser tratado com bactérias. Às vezes, as bactérias geram metano suficiente para ser usado como combustível. Ou a lama pode ser incinerada. Outro método para tratar o lodo começa por condensar o lodo, aquecê-lo para desinfetá-lo e, finalmente, usar o lodo tratado como fertilizante.
Apesar da Lei de Água Limpa de 1972 exigir tratamento secundário de águas residuais, alguns municípios dos EUA entraram com ações e receberam isenções. Em todo o mundo, cerca de 2,5 bilhões de pessoas carecem de instalações sanitárias melhoradas. O aumento da população, o envelhecimento da infraestrutura e os desastres naturais também afetam a eficácia dos sistemas de tratamento de águas residuais.
Águas residuais em ambientes aquáticos
As águas residuais domésticas contêm poluentes que vão desde perigos biológicos e partículas microplásticas a sabões e gorduras. As águas residuais agrícolas contêm riscos biológicos, sais, pesticidas e fertilizantes. As águas residuais urbanas incluem as águas residuais domésticas e industriais, mas também contêm o escoamento dos bueiros. Drenos de chuva carregam poluentes de pátios e parques (sujeira, resíduos de animais domésticos, pesticidas, herbicidas e fertilizantes), bem como de ruas e estacionamentos (óleo, gasolina, sujeira e lixo). As águas residuais industriais contêm uma ampla gama de produtos químicos que incluem produtos petroquímicos e outros produtos químicos, ácidos, materiais radioativos e sais. Descobertas recentes mostram que uma variedade de drogas também contamina as águas residuais.
A Universidade de Michigan observa que, em um relatório de 2018, a Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (EPA) afirmou que "53% das milhas de rios e riachos, 71% dos hectares do lago, 79% das milhas quadradas estuarinas e 98% das milhas costeiras dos Grandes Lagos que foram avaliadas são classificadas como prejudicadas (inaceitável para pelo menos um usar)."
Riscos biológicos em ambientes aquáticos
Os perigos biológicos encontrados nas águas residuais incluem bactérias, fungos, parasitas e vírus. Bactérias e doenças bacterianas variam de E. coli, febre tifóide, salmonela, cólera e shigelose. Os fungos incluem aspergillus. Os parasitas incluem cryptosporidium, giardia e lombrigas. Vírus como a hepatite A também podem ser encontrados em águas residuais. Os problemas de saúde causados pela poluição do esgoto afetam cerca de 3,5 milhões de americanos a cada ano. Estima-se que 50% das águas residuais que entram no Mediterrâneo são esgotos não tratados. Resíduos biológicos de fazendas, casas, parques e praias causam problemas de saúde que afetam mais do que humanos.
Bactérias e outros organismos em água doce usam oxigênio para metabolizar o esgoto que acompanham. Ao quebrar o esgoto, esses microrganismos podem causar zonas mortas hipóxicas (com falta de oxigênio). Essas zonas mortas carecem de oxigênio que os peixes e outros organismos nativos precisam para sobreviver. Mariscos infectados com bactérias relacionadas ao esgoto adoecem pessoas em todo o mundo. Em ambientes marinhos, as bactérias do intestino humano podem infectar corais e causar doenças de branqueamento de corais. Quando os corais perdem suas bactérias e algas naturais, eles morrem, resultando em zonas onde o ecossistema de corais, de bactérias a populações de peixes, morre.
Drogas que vão desde hormônios (que afetam o desenvolvimento reprodutivo em peixes e anfíbios) até anfetaminas legais e ilegais e antidepressivos entraram nos ecossistemas aquáticos. Algumas das drogas passam para o sistema de esgoto na urina e nas fezes dos usuários, enquanto outras são despejadas no ralo. Um estudo controlado dos efeitos das anfetaminas em organismos aquáticos mostrou reprodução acelerada de insetos, diminuição das populações de algas e mudanças na diversidade de diatomáceas e micróbios.
Riscos de nutrientes em ambientes aquáticos
Materiais ricos em nutrientes de fertilizantes, especialmente nitrogênio e fósforo, e resíduos causam eutrofização em ecossistemas frescos e marinhos. O florescimento de algas devido ao excesso de nutrientes diminui a transmissão de luz na água, afetando as plantas e o plâncton, enquanto reduz a quantidade de oxigênio na água. À medida que as algas morrem, as bactérias decompositoras consomem ainda mais do oxigênio dissolvido. Em casos extremos, a perda de oxigênio resulta em grandes zonas mortas. O escoamento de fertilizantes e materiais ricos em nutrientes do meio-oeste dos Estados Unidos causou uma zona morta com esgotamento de oxigênio de 7.728 milhas quadradas no Golfo do México.
Resíduos Industriais em Ambientes Aquáticos
Os resíduos industriais muitas vezes passam pelas mesmas instalações de tratamento de esgoto que os resíduos domésticos. Os resíduos industriais geralmente contêm uma variedade de produtos químicos e também podem conter metais pesados como chumbo, mercúrio, cádmio e arsênico. Nem todos esses produtos químicos são completamente removidos em estações de tratamento de esgoto, então os produtos químicos são lançados em rios, lagos e águas marinhas. Além disso, alguns resíduos podem ser lançados ou derramados nos ecossistemas aquáticos sem qualquer tratamento. Os efeitos da poluição de esgoto na vida marinha afetam os organismos em toda a cadeia alimentar.
Os metais pesados se acumulam nos tecidos dos peixes à medida que os peixes consomem plâncton, algas e presas menores que contêm os metais. Este processo é denominado biomagnificação. Como outros animais, incluindo humanos, comem esses peixes, os metais pesados podem atingir concentrações suficientes para envenenar o consumidor. Esses metais pesados também podem se acumular em quantidades tóxicas para os peixes.
O controle das descargas de esgoto industrial como produtos de petróleo, resíduos radioativos e poluentes orgânicos persistentes melhorou, com os resíduos oleosos reduzidos em 90 por cento entre os anos 1980 e 2006. Esses poluentes causaram efeitos imediatos e de longo prazo nos ecossistemas, envenenando ou sufocando o plâncton, as plantas e os animais.
Poluição do Ar e Ecossistemas Aquáticos
A fuligem e a fumaça industriais também afetam os ecossistemas aquáticos. Por exemplo, o dióxido de enxofre combinado com o vapor de água forma ácido sulfúrico ou chuva ácida. A chuva ácida e o escoamento diminuem o pH aquático, o que interfere na capacidade dos peixes de absorver oxigênio, sais e nutrientes. Um pH baixo também interfere na absorção de cálcio. O equilíbrio inadequado de cálcio para muitos peixes significa que seus ovos não se desenvolvem adequadamente, tornando-se muito quebradiços ou fracos. A deficiência de cálcio também causa espinhos e ossos fracos em peixes e exoesqueletos fracos em lagostins. A chuva ácida também rouba o alumínio do solo, interferindo na reprodução em crustáceos e peixes. Além disso, quando o pH cai abaixo de 6, insetos como efemérides e moscas-pedra não conseguem sobreviver, afetando a cadeia alimentar.
Lixo em ecossistemas aquáticos
O esgoto urbano inclui o lixo levado para os bueiros e, eventualmente, para os cursos d'água. Estima-se que 70% desse lixo acabe no fundo do mar, cerca de 15% caia nas praias e cerca de 15% está flutuando no oceano. A maior parte do lixo, 70 por cento, é de plástico, com metal e vidro constituindo a maioria dos 30 por cento restantes. Estudos mostram que mais de 1.200 espécies aquáticas interagem com o lixo comendo-o, vivendo nele ou se enredando nele. Muito do plástico está na forma de microplásticos, pequenos pedaços da quebra de plásticos maiores. Animais tão diversos como mamíferos, peixes, crustáceos e outros são afetados por esta ninhada.