Ефекти канализације на водене екосистеме

Отпадне воде и канализација улазе у водене системе од извора који се крећу од површинског отицања и септичких система до постројења за пречишћавање отпадних вода и испуштања олујних одвода. Сваке године око 3,5 милиона Американаца оболи од рекреативних активности попут пливања и вожње чамцем, јер је вода загађена. Многи своју болест не повезују са водом коју су додирнули. Утицај загађења воде на водене екосистеме протеже се далеко даље од људских болести.

Канализација се може дефинисати као отпадне течности и чврсте материје које канализација обично односи. Према „Међународном часопису за истраживање животне средине и јавно здравље,„ отпадне воде се могу „дефинисати као било које отицање оборинске воде, као и индустријска, кућна или комерцијална канализација или било која њихова комбинација коју преносе воде “.

Четири главне врсте отпадних вода су домаће, индустријске, пољопривредне и урбане. Кућне отпадне воде састоје се од црне воде која садржи фекалије човека и животиња, као и сиве воде из кућних активности попут купања, прања, кувања и баштованства. Индустријске отпадне воде састоје се од индустријског отпада попут целулозе, папира, петрохемијског отицања, хемикалија, соли и киселина. Пољопривредне отпадне воде потичу из пољопривредних активности, контаминиране подземне воде и пољопривредних техника, посебно у вези са ђубривима и пестицидима. Градске отпадне воде су дефинисане као комбинација отпадних вода из домаћинстава и индустрије у комбинацији са инфилтрацијом канализације и кишницом.

Пречишћавање отпадних вода има три фазе. Прва фаза или примарни третман смешта отпадне воде у баре. Чврсти отпад се таложи на дну, а материјали мале густине попут масти и уља плутају на врху. Ови материјали се затим могу уклонити. Друга фаза или секундарни третман уклања растворени и суспендовани биолошки материјал. Већина система секундарног третмана користи аеробне бактерије за трошење органског материјала у отпадној води. Терцијарни третман или третман треће фазе даље чисти отпадне воде које ће на крају бити испуштене у осетљиво окружење. Терцијарни третман може се извршити неколико метода, у зависности од преосталих загађивача. Филтрирање песком уклања честице. Фосфати се могу уклонити помоћу бактерија које се зову полифосфатни акумулирајући организми. Нитрификујуће бактерије се могу користити за уклањање азота. Метода која се назива лагуна складишти воду у лагуни где биљке, бактерије, алге и зоопланктони троше преостале загађиваче природним процесима.

Чврсти отпад зван муљ који се уклања током примарне обраде такође добија секундарни третман. Муљ се може третирати бактеријама. Понекад бактерије генеришу довољно метана који се користи као гориво. Или се муљ може спалити. Друга метода за третирање муља започиње кондензацијом муља, загревањем да би се дезинфиковала и коначно коришћењем третираног муља као ђубрива.

Упркос Закону о чистој води из 1972, који је захтевао секундарни третман отпадних вода, неке америчке општине поднеле су и примиле изузећа. Процењује се да широм света око 2,5 милијарде људи нема побољшане санитарне уређаје. Повећање броја становништва, старење инфраструктуре и природне катастрофе такође утичу на ефикасност система за пречишћавање отпадних вода.

Кућне отпадне воде садрже загађиваче, од биолошких опасности и микропластичних честица до сапуна и масти. Пољопривредне отпадне воде садрже биолошке опасности, соли, пестициде и ђубрива. Градске отпадне воде укључују кућне и индустријске отпадне воде, али садрже и отпадне воде из олујних одвода. Олујни одводи преносе загађиваче са дворишта и паркова (прљавштина, отпад од кућних љубимаца, пестициди, хербициди и ђубрива), као и са улица и паркиралишта (нафта, бензин, прљавштина и смеће). Индустријске отпадне воде садрже широк спектар хемикалија које укључују петрохемикалије и друге хемикалије, киселине, радиоактивне материје и соли. Недавна открића показују да разни лекови такође загађују отпадне воде.

Универзитет у Мичигену примећује да је у извештају из 2018. године Америчка агенција за заштиту животне средине (ЕПА) изјавила да „53% речних и поточних миља, 71% хектара језера, 79% естуаринских квадратних миља и 98% миља обале Великих језера које су процењене класификоване су као оштећене (неприхватљиво за најмање једну назначену употреба). "

Биолошке опасности пронађене у отпадним водама укључују бактерије, гљивице, паразите и вирусе. Бактерије и бактеријске болести се крећу од Е. коли, тифусна грозница, салмонела, колера и шигелоза. Гљиве укључују аспергиллус. Паразити укључују криптоспоридијум, гиардије и глисте. Вируси попут хепатитиса А такође се могу наћи у отпадним водама. Здравствени проблеми изазвани загађењем канализације утичу на око 3,5 милиона Американаца сваке године. Процењује се да 50 посто отпадних вода које улазе у Медитеран представљају непрочишћене канализације. Биолошки отпад са фарми, кућа, паркова и плажа узрокује здравствене проблеме који имају већи утицај него људи.

Бактерије и други организми у слаткој води користе кисеоник за метаболизацију канализације коју прате. Док разграђују канализацију, ови микроорганизми могу проузроковати хипоксичне (осиромашене) мртве зоне. Овим мртвим зонама недостаје кисеоника који је потребан рибама и другим изворним организмима да би преживели. Шкољке заражене бактеријама повезаним са канализацијом оболевају људи широм света. У морском окружењу, људске цревне бактерије могу да заразе корал и изазову болест избељивања корала. Када кораљи изгубе своје природне бактерије и алге, они умиру, што резултира зонама у којима корални екосистем, од бактерија до популација риба, умире.

Лекови у распону од хормона (који утичу на репродуктивни развој риба и водоземаца) преко легалних и илегалних амфетамина до антидепресива ушли су у водене екосистеме. Неки од лекова прелазе у канализацију у урину и измету корисника, док се неки лекови испусте у одвод. Једно контролисано испитивање ефеката амфетамина на водене организме показало је убрзану репродукцију инсеката, смањену популацију алги и промене у разноликости дијатомеја и микроба.

Материјали из ђубрива богати храњивим састојцима, посебно азотом и фосфором, и отпадни материјал узрокују еутрофикацију како у свежим, тако и у морским екосистемима. Алге цветају од вишка хранљивих састојака, смањују пренос светлости у води, утичући на биљке и планктон, истовремено смањујући количину кисеоника у води. Како алге одумиру, бактерије које разлажу троше још више раствореног кисеоника. У екстремним случајевима, губитак кисеоника резултира великим мртвим зонама. Отицање ђубрива и хранљивих састојака са средњег запада Сједињених Држава проузроковало је мртву зону осиромашену кисеоником површине 7.728 квадратних километара у Мексичком заливу.

Индустријски отпад често пролази кроз исте уређаје за пречишћавање канализације као и домаћи отпад. Индустријски отпад често садржи разне хемикалије, а може садржати и тешке метале попут олова, живе, кадмијума и арсена. Нису све ове хемикалије потпуно уклоњене у постројењима за пречишћавање отпадних вода, па се хемикалије испуштају у реке, језера и морске воде. Поред тога, неки отпад може се ослободити или излити у водене екосистеме без икаквог третмана. Ефекти загађења отпадних вода на морски живот утичу на организме у читавом прехрамбеном ланцу.

Тешки метали се накупљају у рибљим ткивима док риба конзумира планктон, алге и мањи плен који садржи метале. Овај процес се назива биомагнификација. Како ове животиње једу друге животиње, укључујући људе, тешки метали могу достићи довољне концентрације да затрују потрошача. Ови тешки метали могу се акумулирати у токсичним количинама и за рибу.

Побољшана је контрола испуштања индустријске канализације попут нафтних деривата, радиоактивног отпада и постојаних органских загађивача, а зауљени отпад смањен је за 90 процената између 1980-их и 2006. Ови загађивачи су проузроковали непосредне и дугорочне ефекте на екосистеме тровањем или угушивањем планктона, биљака и животиња.

Загађење ваздуха и водени екосистеми

Индустријска чађа и дим такође утичу на водене екосистеме. На пример, сумпор-диоксид у комбинацији са воденом паром ствара сумпорну киселину или киселу кишу. Киселе кише и отицање смањују пХ воде у води, што омета способност рибе да апсорбује кисеоник, соли и хранљиве материје. Низак пХ такође омета апсорпцију калцијума. Неправилна равнотежа калцијума за многе рибе значи да се њихова јаја не развијају правилно, постају превише крхка или слаба. Недостатак калцијума такође узрокује слабе кичме и кости код риба и слабе егзоскелете за ракове. Киселе кише такође излужују алуминијум из тла, ометајући репродукцију ракова и риба. Даље, када пХ ​​падне испод 6, инсекти попут мува и каменаца не могу да преживе, што утиче на прехрамбени ланац.

Градска канализација укључује легло које се испира у одводе за олује и на крају у водене токове. Процењује се да 70 посто овог легла заврши на морском дну, око 15 посто слети на плаже и око 15 посто плута океаном. Већи део смећа, 70 процената, чини пластика са металом и стаклом која чини већину од преосталих 30 процената. Студије показују да више од 1.200 водених врста ступа у интеракцију са леглом једући га, живећи у њему или на њему или се запетљавајући у њему. Већина пластике је у облику микропластике, ситних комадића од распадања већих пластичних маса. Ово легло погађа тако разнолике животиње попут сисара, риба, ракова и других.