Efectele canalizării asupra ecosistemelor acvatice

Apele uzate și canalizările pătrund în sistemele acvatice de la surse variind de la scurgerile de suprafață și sistemele septice până la instalațiile de tratare a apelor uzate și canalele de scurgere a furtunilor. În fiecare an, aproximativ 3,5 milioane de americani se îmbolnăvesc de activități recreative precum înotul și plimbarea cu barca, deoarece apa este contaminată. Mulți nu își leagă boala de apa pe care au atins-o. Cu toate acestea, impactul poluării apei asupra ecosistemelor acvatice se extinde cu mult dincolo de bolile umane.

Canalizarea poate fi definită ca deșeurile lichide și solide transportate de obicei de canalizare. Conform "Jurnalului Internațional de Cercetare a Mediului și Sănătății Publice," apele uzate pot fi "definite ca" orice scurgeri de apă pluvială, precum și canalizare industrială, menajeră sau comercială sau orice combinație a acestora transportată de apă."

Cele patru tipuri principale de ape uzate sunt menajere, industriale, agricole și urbane. Apele uzate menajere constau în apă neagră care conține materii fecale umane și animale, precum și apă gri provenită din activități casnice precum scăldat, spălat, gătit și grădinărit. Apele uzate industriale constau în deșeuri industriale, cum ar fi celuloză, hârtie, scurgeri petrochimice, produse chimice, săruri și acizi. Apele uzate agricole provin din activități agricole, ape subterane contaminate și tehnici agricole, în special legate de îngrășăminte și pesticide. Apele uzate urbane sunt definite ca o combinație de ape uzate menajere și industriale combinate cu infiltrarea apelor uzate și a apei pluviale.

Tratarea apelor uzate are trei faze. Prima fază sau tratamentul primar plasează apele uzate în iazurile de reținere. Deșeurile solide se așează în partea de jos, iar materialele cu densitate redusă, cum ar fi grăsimile și uleiurile, plutesc în partea de sus. Aceste materiale pot fi apoi îndepărtate. A doua fază sau tratamentul secundar îndepărtează materialul biologic dizolvat și suspendat. Majoritatea sistemelor de tratare secundară utilizează bacterii aerobe pentru a consuma material organic în apele uzate. Tratamentul terțiar sau în faza a treia curăță în continuare apele uzate care vor fi în cele din urmă eliberate în medii sensibile. Tratamentul terțiar poate fi realizat prin mai multe metode, în funcție de contaminanții rămași. Filtrarea cu nisip îndepărtează particulele. Fosfații pot fi îndepărtați folosind bacterii numite organisme care acumulează polifosfat. Bacteriile nitrificante pot fi folosite pentru îndepărtarea azotului. O metodă numită lagunare stochează apa într-o lagună în care plantele, bacteriile, algele și zooplanctonul consumă contaminanții rămași prin procese naturale.

Deșeurile solide numite nămol îndepărtat în timpul tratamentului primar primesc și tratament secundar. Nămolul poate fi tratat cu bacterii. Uneori, bacteriile generează suficient metan pentru a fi utilizate ca combustibil. Sau, nămolul poate fi incinerat. O altă metodă de tratare a nămolului începe prin condensarea nămolului, încălzirea acestuia pentru dezinfectarea acestuia și apoi utilizarea în cele din urmă a nămolului tratat ca îngrășământ.

În ciuda legii privind apa curată din 1972 care impunea tratarea secundară a apelor uzate, unele municipalități americane au depus și au primit scutiri. În întreaga lume, aproximativ 2,5 miliarde de oameni nu dispun de facilități de salubrizare îmbunătățite. Creșterea populației, infrastructura îmbătrânită și dezastrele naturale au, de asemenea, un impact asupra eficacității sistemelor de tratare a apelor uzate.

Apele uzate menajere conțin poluanți variind de la pericole biologice și particule microplastice la săpunuri și grăsimi. Apele uzate agricole conțin pericole biologice, săruri, pesticide și îngrășăminte. Apele uzate urbane includ apele uzate menajere și industriale, dar conțin și scurgeri din canalele de ploaie. Canalele de ploaie transportă poluanți din curți și parcuri (murdărie, deșeuri de animale de companie, pesticide, erbicide și îngrășăminte), precum și din străzi și parcări (petrol, benzină, murdărie și gunoi). Apele uzate industriale conțin o gamă largă de substanțe chimice care includ produse petrochimice și alte substanțe chimice, acizi, materiale radioactive și săruri. Descoperirile recente arată că o varietate de medicamente contaminează și apele uzate.

Universitatea din Michigan remarcă faptul că, într-un raport din 2018, Agenția SUA pentru Protecția Mediului (EPA) a declarat că „53% din milele fluviale și ale cursurilor de apă, 71% din acre de lac, 79% din mile pătrate de estuar și 98% din mile de coastă ale Marilor Lacuri care au fost evaluate sunt clasificate ca fiind afectate (inacceptabile pentru cel puțin unul desemnat) utilizare)."

Pericolele biologice găsite în apele uzate includ bacterii, ciuperci, paraziți și viruși. Bacteriile și bolile bacteriene variază de la E. coli, febra tifoidă, salmonella, holera și shigeloza. Ciupercile includ aspergillus. Paraziții includ cryptosporidium, giardia și viermi rotunzi. Viruși precum hepatita A pot fi găsiți și în apele uzate. Problemele de sănătate cauzate de poluarea apelor reziduale afectează aproximativ 3,5 milioane de americani în fiecare an. Se estimează că 50 la sută din apele uzate care intră în Marea Mediterană sunt canalizări netratate. Deșeurile biologice de la ferme, case, parcuri și plaje provoacă probleme de sănătate care afectează mai mult decât oamenii.

Bacteriile și alte organisme din apa dulce folosesc oxigen pentru a metaboliza canalizarea pe care o însoțesc. În timp ce descompun canalizarea, aceste microorganisme pot provoca zone moarte hipoxice (epuizate cu oxigen). Aceste zone moarte nu au oxigen de care peștii și alte organisme native au nevoie pentru a supraviețui. Cochilii infectate cu bacterii legate de canalizare îmbolnăvesc oamenii din întreaga lume. În mediile marine, bacteriile intestinale umane pot infecta corali și pot provoca boli de albire a coralilor. Când coralii își pierd bacteriile și algele naturale, mor, rezultând zone în care ecosistemul coral, de la bacterii la populațiile de pești, moare.

Medicamentele variind de la hormoni (care afectează dezvoltarea reproducerii la pești și amfibieni) la amfetamine legale și ilegale până la antidepresive au pătruns în ecosistemele acvatice. Unele dintre medicamente trec în sistemul de canalizare în urină și în fecalele utilizatorilor, în timp ce unele dintre medicamente au fost aruncate în canalizare. Un studiu controlat al efectelor amfetaminelor asupra organismelor acvatice a arătat reproducerea accelerată a insectelor, scăderea populației de alge și modificări ale diversității diatomei și microbilor.

Materialele bogate în nutrienți din îngrășăminte, în special azot și fosfor, precum și materialele reziduale provoacă eutrofizare atât în ​​ecosistemele proaspete, cât și în cele marine. Înflorirea algelor din excesul de nutrienți scade transmisia luminii în apă, afectând plantele și planctonul, reducând în același timp cantitatea de oxigen din apă. Pe măsură ce algele mor, bacteriile descompunătoare consumă și mai mult din oxigenul dizolvat. În cazuri extreme, pierderea de oxigen are ca rezultat zone mari moarte. Scurgerea de îngrășăminte și materiale bogate în substanțe nutritive din vestul Statelor Unite a provocat o zonă moartă epuizată cu oxigen de 7.728 de mile pătrate în Golful Mexic.

Deșeurile industriale trec adesea prin aceleași instalații de tratare a canalizării ca și deșeurile menajere. Deșeurile industriale conțin adesea o varietate de substanțe chimice și pot conține, de asemenea, metale grele, cum ar fi plumb, mercur, cadmiu și arsenic. Nu toate aceste substanțe chimice sunt complet eliminate în stațiile de epurare, astfel încât substanțele chimice sunt eliberate în râuri, lacuri și ape marine. În plus, unele deșeuri pot fi eliberate sau deversate în ecosistemele acvatice fără niciun tratament. Efectele poluării cu ape uzate asupra vieții marine influențează organismele de-a lungul lanțului alimentar.

Metalele grele se acumulează în țesuturile peștelui pe măsură ce peștii consumă plancton, alge și pradă mai mică care conține metalele. Acest proces se numește biomagnificare. Pe măsură ce alte animale, inclusiv oamenii, mănâncă acești pești, metalele grele pot atinge concentrații suficiente pentru a otrăvi consumatorul. Aceste metale grele se pot acumula în cantități toxice și pentru pești.

Controlul emisiilor de canalizare industrială, cum ar fi produsele petroliere, deșeurile radioactive și poluanții organici persistenți, s-a îmbunătățit, cu deșeurile uleioase reduse cu 90% între anii 1980 și 2006. Acești poluanți au provocat efecte imediate și pe termen lung asupra ecosistemelor prin otrăvirea sau sufocarea planctonului, plantelor și animalelor.

Poluarea aerului și ecosistemele acvatice

Funinginea și fumul industrial au, de asemenea, un impact asupra ecosistemelor acvatice. De exemplu, dioxidul de sulf combinat cu vaporii de apă formează acid sulfuric sau ploi acide. Ploaia acidă și scurgerile scad pH-ul acvatic, care interferează cu capacitatea peștilor de a absorbi oxigenul, sărurile și nutrienții. Un pH scăzut interferează și cu absorbția calciului. Un echilibru necorespunzător al calciului pentru mulți pești înseamnă că ouăle lor nu se dezvoltă corect, devenind prea fragile sau slabe. Deficitul de calciu provoacă, de asemenea, coloane vertebrale și oase slabe la pești și exoscheletele slabe pentru raci. Ploaia acidă se scurge de asemenea din aluminiu din soluri, interferând cu reproducerea la crustacee și pești. În plus, atunci când pH-ul scade sub 6, insectele precum muștele și muștele nu pot supraviețui, afectând lanțul trofic.

Canalizarea urbană include gunoiul spălat în canalele de ploaie și, eventual, în căile navigabile. Se estimează că 70% din această gunoi ajunge pe fundul mării, aproximativ 15% aterizează pe plaje și aproximativ 15% plutesc în ocean. Cea mai mare parte a gunoiului, 70 la sută, este din plastic cu metal și sticlă, constituind majoritatea celor 30 la sută rămase. Studiile arată că peste 1.200 de specii acvatice interacționează cu așternutul mâncându-l, trăind în el sau pe el, sau încurcându-se în el. O mare parte din material plastic este sub formă de microplastice, piese minuscule provenite din descompunerea materialelor plastice mai mari. Animalele la fel de diverse ca mamiferele, peștii, crustaceii și altele sunt afectate de această așternut.