Vplivi odplak na vodne ekosisteme

Odpadne vode in odplake vstopajo v vodne sisteme od virov, od površinskih odtokov in greznic do čistilnih naprav in izlivov neviht. Vsako leto približno 3,5 milijona Američanov zboli zaradi rekreacijskih dejavnosti, kot sta plavanje in čolnarjenje, ker je voda onesnažena. Mnogi svoje bolezni ne povezujejo z vodo, ki so se je dotaknili. Vpliv onesnaževanja vode na vodne ekosisteme pa presega človeške bolezni.

Odplake lahko opredelimo kot odpadne tekočine in trdne snovi, ki jih običajno odnese kanalizacija. V skladu z "International Journal of Environmental Research and Public Health" je "odpadno vodo" mogoče opredeliti kot kakršen koli odtok nevihte, pa tudi industrijske, gospodinjske ali komercialne odplake ali katere koli njihove kombinacije, ki jih nosi vode. "

Štiri glavne vrste odpadne vode so gospodinjske, industrijske, kmetijske in mestne. Gospodinjske odpadne vode sestavljajo črna voda, ki vsebuje človeške in živalske fekalije, pa tudi siva voda iz gospodinjskih dejavnosti, kot so kopanje, umivanje, kuhanje in vrtnarjenje. Industrijska odpadna voda je sestavljena iz industrijskih odpadkov, kot so celuloza, papir, petrokemični odtok, kemikalije, soli in kisline. Kmetijske odpadne vode izvirajo iz kmetijskih dejavnosti, onesnažene podtalnice in kmetijskih tehnik, zlasti v zvezi z gnojili in pesticidi. Mestna odpadna voda je opredeljena kot kombinacija gospodinjskih in industrijskih odpadnih voda v kombinaciji z infiltracijo odplak in deževnico.

Čiščenje odpadnih voda ima tri faze. Prva faza ali primarna obdelava odpadne vode postavi v ribnike. Trdni odpadki se naselijo na dnu, materiali z nizko gostoto, kot so maščobe in olja, pa plavajo na vrh. Te materiale lahko nato odstranite. Druga faza ali sekundarna obdelava odstrani raztopljeni in suspendirani biološki material. Večina sistemov sekundarnega čiščenja uporablja aerobne bakterije za porabo organskih snovi v odpadni vodi. Terciarna ali tretja faza čiščenja dodatno očisti odpadno vodo, ki se sčasoma spusti v občutljiva okolja. Terciarno obdelavo lahko izvedemo z več metodami, odvisno od preostalih onesnaževal. Filtracija peska odstrani delce. Fosfati se lahko odstranijo z bakterijami, imenovanimi polifosfatni akumulirajoči organizmi. Nitrificirajoče bakterije lahko uporabimo za odstranjevanje dušika. Metoda, imenovana laguna, shranjuje vodo v laguni, kjer rastline, bakterije, alge in zooplanktoni po naravnih postopkih porabijo preostale kontaminante.

Trdni odpadki, imenovani blato, odstranjeno med primarno obdelavo, so deležni tudi sekundarne obdelave. Blato lahko zdravimo z bakterijami. Včasih bakterije tvorijo dovolj metana, ki ga lahko uporabimo kot gorivo. Blato lahko tudi sežgete. Druga metoda za obdelavo blata se začne s kondenzacijo blata, segrevanjem, da se razkuži, in nato na koncu obdelano blato uporabimo kot gnojilo.

Kljub zakonu o čisti vodi iz leta 1972, ki je zahteval sekundarno čiščenje odpadne vode, so nekatere ameriške občine vložile in prejele izjeme. Po vsem svetu približno 2,5 milijarde ljudi nima izboljšanih sanitarij. Povečanje števila prebivalstva, staranje infrastrukture in naravne nesreče vplivajo tudi na učinkovitost sistemov za čiščenje odpadnih voda.

Gospodinjska odpadna voda vsebuje onesnaževala, od bioloških nevarnosti in mikroplastičnih delcev do mil in maščob. Kmetijska odpadna voda vsebuje biološke nevarnosti, soli, pesticide in gnojila. Mestne odpadne vode vključujejo gospodinjske in industrijske odpadne vode, vsebujejo pa tudi odtok iz neviht. Nevihtni odtoki prenašajo onesnaževala z dvorišč in parkov (umazanija, hišni odpadki, pesticidi, herbicidi in gnojila), pa tudi z ulic in parkirišč (nafta, bencin, umazanija in smeti). Industrijska odpadna voda vsebuje širok spekter kemikalij, ki vključujejo petrokemike in druge kemikalije, kisline, radioaktivne snovi in ​​soli. Nedavne ugotovitve kažejo, da različna zdravila onesnažujejo tudi odpadne vode.

Univerza v Michiganu ugotavlja, da je ameriška agencija za varstvo okolja (EPA) v poročilu za leto 2018 navedla, da "53% rečnih in potočnih milj, 71% hektarjev jezera, 79% ocenjenih kvadratnih milj ustja in 98% ocenjenih obalnih milj Velikih jezer je razvrščenih kot oslabljenih (nesprejemljivo za vsaj enega določenega uporaba)."

Biološke nevarnosti, ki jih najdemo v odpadni vodi, vključujejo bakterije, glive, parazite in viruse. Bakterije in bakterijske bolezni segajo od E. coli, tifusna vročina, salmonela, kolera in šigeloza. Glivice vključujejo aspergillus. Med parazite spadajo kriptosporidij, giardije in okrogli črvi. Viruse, kot je hepatitis A, lahko najdemo tudi v odpadni vodi. Zdravstvene težave, ki jih povzroča onesnaženje odplak, vsako leto prizadenejo približno 3,5 milijona Američanov. Ocenjuje se, da 50 odstotkov odpadne vode, ki vstopa v Sredozemlje, predstavlja neobdelana odplaka. Biološki odpadki s kmetij, hiš, parkov in plaž povzročajo zdravstvene težave, ki vplivajo bolj kot ljudje.

Bakterije in drugi organizmi v sladki vodi s kisikom presnavljajo odplake, ki jih spremljajo. Med razgradnjo odplak lahko ti mikroorganizmi povzročijo hipoksična (kisikom osiromašena) mrtva območja. V teh mrtvih conah primanjkuje kisika, ki ga ribe in drugi avtohtoni organizmi potrebujejo za preživetje. Školjke, okužene z bakterijami, povezanimi z odplakami, razbolijo ljudi po vsem svetu. V morskem okolju lahko človeške črevesne bakterije okužijo korale in povzročijo bolezen beljenja koral. Ko korale izgubijo svoje naravne bakterije in alge, umrejo, kar povzroči območja, kjer koralni ekosistem, od bakterij do populacije rib, umre.

V vodne ekosisteme so vstopila zdravila od hormonov (ki vplivajo na reproduktivni razvoj rib in dvoživk) do zakonitih in nezakonitih amfetaminov do antidepresivov. Nekatera zdravila preidejo v kanalizacijo z urinom in blatom uporabnikov, medtem ko so nekatera zdravila spustila v odtok. Ena nadzorovana študija učinkov amfetaminov na vodne organizme je pokazala pospešeno razmnoževanje žuželk, zmanjšanje populacije alg ter spremembe v raznolikosti diatomov in mikrobov.

S hranili bogati materiali iz gnojil, zlasti dušik in fosfor, ter odpadni materiali povzročajo evtrofikacijo tako v svežih kot v morskih ekosistemih. Alge cvetijo zaradi presežka hranil, zmanjšujejo prepustnost svetlobe v vodi, vplivajo na rastline in plankton, hkrati pa zmanjšujejo količino kisika v vodi. Ko alge odmrejo, razpadajoče bakterije porabijo še več raztopljenega kisika. V skrajnih primerih izguba kisika povzroči velike mrtve cone. Odtok gnojil in s hranljivimi snovmi bogatih snovi s srednjega zahoda ZDA je v Mehiškem zalivu povzročil 7.728 kvadratnih kilometrov mrtve cone, osiromašene s kisikom.

Industrijski odpadki pogosto prehajajo skozi iste čistilne naprave kot gospodinjski odpadki. Industrijski odpadki pogosto vsebujejo različne kemikalije in lahko vsebujejo tudi težke kovine, kot so svinec, živo srebro, kadmij in arzen. V čistilnih napravah niso vse te kemikalije popolnoma odstranjene, zato se kemikalije sproščajo v reke, jezera in morske vode. Poleg tega se lahko nekateri odpadki sprostijo ali razlijejo v vodne ekosisteme brez kakršne koli obdelave. Učinki onesnaževanja odplak na morsko življenje vplivajo na organizme v celotni prehranjevalni verigi.

Težke kovine se kopičijo v ribjih tkivih, ko ribe zaužijejo plankton, alge in manjši plen, ki vsebuje kovine. Ta postopek se imenuje biomagnifikacija. Ker te ribe jedo druge živali, vključno z ljudmi, lahko težke kovine dosežejo zadostne koncentracije, da zastrupijo potrošnika. Te težke kovine se lahko kopičijo v strupenih količinah tudi za ribe.

Nadzor izpustov industrijskih odplak, kot so naftni derivati, radioaktivni odpadki in obstojna organska onesnaževala, se je izboljšal, saj so se oljni odpadki med osemdesetimi in 2006 zmanjšali za 90 odstotkov. Ta onesnaževala so povzročila takojšnje in dolgoročne učinke na ekosisteme z zastrupitvijo ali dušenjem planktona, rastlin in živali.

Onesnaževanje zraka in vodni ekosistemi

Industrijske saje in dim vplivajo tudi na vodne ekosisteme. Na primer, žveplov dioksid v kombinaciji z vodno paro tvori žveplovo kislino ali kisli dež. Kisli dež in odtok zmanjšata vodni pH, kar vpliva na sposobnost rib, da absorbirajo kisik, soli in hranila. Nizek pH ovira tudi absorpcijo kalcija. Nepravilno ravnovesje kalcija pri mnogih ribah pomeni, da se njihova jajčeca ne razvijejo pravilno, postanejo preveč krhka ali šibka. Pomanjkanje kalcija povzroča tudi šibke bodice in kosti pri ribah ter šibke eksoskelete za rake. Kisli dež izlužuje tudi aluminij iz tal, kar ovira razmnoževanje rakov in rib. Poleg tega, ko pH pade pod 6, žuželke, kot so muhe in kamnite muhe, ne morejo preživeti, kar vpliva na prehranjevalno verigo.

Mestna kanalizacija vključuje odpadke, odplavljene v nevihte in sčasoma v vodne poti. Ocenjuje se, da 70 odstotkov tega legla konča na morskem dnu, približno 15 odstotkov pristane na plažah in približno 15 odstotkov plava v oceanu. Večino legla, 70 odstotkov, predstavlja plastika s kovino in steklom, ki predstavlja večino preostalih 30 odstotkov. Študije kažejo, da več kot 1200 vodnih vrst sodeluje z leglom tako, da ga zaužije, živi v njem ali na njem ali se v njem zaplete. Velik del plastike je v obliki mikroplastike, drobnih koščkov zaradi razgradnje večjih plastičnih mas. To leglo prizadene tako raznolike živali kot sesalci, ribe, raki in drugi.