Вплив стічних вод на водні екосистеми

Стічні води та стічні води потрапляють у водні системи від джерел, починаючи від поверхневого стоку та септичних систем, до очисних споруд та зливових стоків. Щороку близько 3,5 мільйонів американців хворіють на такі розважальні заходи, як плавання та катання на човнах, оскільки вода забруднена. Багато хто не пов’язує свою хворобу з водою, до якої вони торкалися. Однак вплив забруднення води на водні екосистеми поширюється далеко за межі людських хвороб.

Стічні води можна визначити як відходи рідин та твердих речовин, які зазвичай відводяться каналізацією. Відповідно до "Міжнародного журналу екологічних досліджень та громадського здоров'я", "стічні води" можна визначити як будь-який стік зливової води, а також промислові, побутові або комерційні стічні води або будь-які їх комбінації, що перевозяться води ".

Чотири основні типи стічних вод - це побутові, промислові, сільськогосподарські та міські. Побутові стічні води складаються з чорної води, що містить фекалії людини та тварин, а також сірої води від домашніх справ, таких як купання, миття, приготування їжі та садівництво. Промислові стічні води складаються з таких промислових відходів, як целюлоза, папір, нафтохімічний стік, хімікати, солі та кислоти. Сільськогосподарські стічні води походять від сільськогосподарської діяльності, забруднених підземних вод та сільськогосподарської техніки, особливо пов’язаної з добривами та пестицидами. Міські стічні води визначаються як поєднання побутових та промислових стічних вод у поєднанні з інфільтрацією стічних вод та дощовою водою.

Очищення стічних вод складається з трьох фаз. Перша фаза або первинна очистка розміщує стічні води у водоймах. Тверді відходи осідають внизу, а матеріали низької щільності, такі як жири та оливи, спливають зверху. Потім ці матеріали можна видалити. Друга фаза або вторинна обробка видаляє розчинений і суспендований біологічний матеріал. Більшість систем вторинної очистки використовують аеробні бактерії для споживання органічних матеріалів у стічних водах. Третинна або третя фаза очищення додатково очищає стічні води, які з часом потраплять у чутливе середовище. Третинну обробку можна здійснити декількома методами, залежно від залишків забруднень. Фільтрація піску видаляє тверді частинки. Фосфати можна видалити за допомогою бактерій, званих поліфосфатом, що накопичують організми. Для виведення азоту можна використовувати нітрифікуючі бактерії. Метод під назвою лагунування зберігає воду в лагуні, де рослини, бактерії, водорості та зоопланктон споживають решту забруднень природними процесами.

Тверді відходи, які називаються мулом, видаленими під час первинної обробки, також отримують вторинну обробку. Шлам можна обробляти бактеріями. Іноді бактерії виробляють достатньо метану, щоб використовувати його як паливо. Або шлам можна спалити. Інший метод обробки мулу починається з конденсації мулу, його нагрівання для дезінфекції, а потім, нарешті, використання обробленого мулу як добрива.

Незважаючи на Закон про чисту воду 1972 р., Який вимагав вторинної очистки стічних вод, деякі муніципалітети США подали документи та отримали звільнення. За оцінками, 2,5 мільярда людей не мають вдосконалених санітарно-гігієнічних установ. Збільшення населення, старіння інфраструктури та стихійні лиха також впливають на ефективність систем очищення стічних вод.

Побутові стічні води містять забруднюючі речовини - від біологічної небезпеки та мікропластичних частинок до мила та жирів. Сільськогосподарські стічні води містять біологічну небезпеку, солі, пестициди та добрива. Міські стічні води включають побутові та промислові стічні води, але також містять стік зливових стоків. У зливові стоки забруднювачі потрапляють із дворів та парків (бруд, відходи домашніх тварин, пестициди, гербіциди та добрива), а також з вулиць та паркінгів (нафта, бензин, бруд та сміття). Промислові стічні води містять широкий спектр хімічних речовин, що включають нафтохімікати та інші хімічні речовини, кислоти, радіоактивні матеріали та солі. Недавні результати показують, що різноманітні ліки також забруднюють стічні води.

Університет Мічигану зазначає, що у звіті за 2018 рік Агентство США з охорони навколишнього середовища (EPA) заявило, що "53% річкових і потічних миль, 71% акрів озера, 79% квадратних миль у лиманах та 98% миль на береговій лінії Великих озер, які були оцінені, класифікуються як порушені (неприйнятні принаймні для однієї визначеної використання). "

Біологічна небезпека, що виявляється у стічних водах, включає бактерії, грибки, паразити та віруси. Бактерії та бактеріальні захворювання варіюються від Е. кишкової палички, черевного тифу, сальмонели, холери та шигельозу. До грибів належать аспергіли. До паразитів належать криптоспоридій, лямблії та аскариди. Віруси, такі як гепатит А, також можна виявити у стічних водах. Проблеми зі здоров’ям, спричинені забрудненням стічних вод, щороку впливають на 3,5 мільйона американців. За оцінками, 50 відсотків стічних вод, що надходять у Середземне море, є неочищеними стічними водами. Біологічні відходи з ферм, будинків, парків та пляжів спричиняють проблеми зі здоров’ям, які страждають більше, ніж люди.

Бактерії та інші організми в прісних водах використовують кисень для метаболізму стічних вод, які вони супроводжують. Розбиваючи стічні води, ці мікроорганізми можуть спричинити гіпоксичні (виснажені киснем) мертві зони. У цих мертвих зонах не вистачає кисню, який необхідний рибам та іншим корінним організмам для виживання. Молюски, заражені бактеріями, пов’язаними зі стічними водами, хворіють на людей у ​​всьому світі. У морському середовищі бактерії кишечника людини можуть заражати корали та спричиняти хворобу відбілювання коралів. Коли корали втрачають свої природні бактерії та водорості, вони гинуть, в результаті чого коралова екосистема, від бактерій до популяцій риб, гине.

У водні екосистеми потрапили наркотики - від гормонів (які впливають на репродуктивний розвиток риб та земноводних) до законних та нелегальних амфетамінів до антидепресантів. Частина ліків потрапляє в каналізацію з сечею та фекаліями користувачів, тоді як частина ліків зливається у каналізацію. Одне контрольоване дослідження впливу амфетамінів на водні організми показало прискорене розмноження комах, зменшення популяцій водоростей та зміни в різноманітності діатомових водородів та мікробів.

Багаті поживними речовинами добрива, особливо азот і фосфор, та відходи викликають евтрофікацію як у свіжих, так і в морських екосистемах. Цвітіння водоростей через надлишок поживних речовин зменшує пропускання світла у воді, впливаючи на рослини та планктон, одночасно зменшуючи кількість кисню у воді. Коли водорості гинуть, бактерії, що розкладаються, споживають ще більше розчиненого кисню. В крайніх випадках втрата кисню призводить до великих мертвих зон. Стік добрив та багатих поживними речовинами речовин із середнього заходу США спричинив виснаження кисневої зони в Мексиканській затоці площею 7288 квадратних миль.

Промислові відходи часто проходять через ті самі очисні споруди, що й побутові. Промислові відходи часто містять різноманітні хімічні речовини, а також можуть містити важкі метали, такі як свинець, ртуть, кадмій та миш'як. Не всі ці хімічні речовини повністю видаляються на очисних спорудах, тому хімічні речовини потрапляють у річки, озера та морські води. Крім того, деякі відходи можуть бути випущені або розлиті у водні екосистеми без будь-якої обробки. Вплив забруднення стічних вод на морське життя впливає на організми по всьому харчовому ланцюгу.

Важкі метали накопичуються в тканинах риби, оскільки риба споживає планктон, водорості та меншу здобич, що містить метали. Цей процес називається біомагніфікацією. Оскільки інші тварини, включаючи людей, їдять цю рибу, важкі метали можуть досягати достатніх концентрацій, щоб отруїти споживача. Ці важкі метали можуть накопичуватися у токсичній кількості і для риби.

Покращився контроль викидів промислових стічних вод, таких як нафтопродукти, радіоактивні відходи та стійкі органічні забруднювачі, завдяки чому масляні відходи зменшились на 90 відсотків між 1980-ми та 2006 роками. Ці забруднювачі спричинили негайний та довгостроковий вплив на екосистеми, отруївши або задушивши планктон, рослини та тварин.

Забруднення повітря та водні екосистеми

Промислова сажа і дим також впливають на водні екосистеми. Наприклад, діоксид сірки в поєднанні з водяною парою утворює сірчану кислоту або кислотні дощі. Кислотні дощі та стік знижують рН води, що заважає здатності риб поглинати кисень, солі та поживні речовини. Низький рН також заважає засвоєнню кальцію. Неправильний баланс кальцію для багатьох риб означає, що їх яйця не розвиваються належним чином, стають занадто крихкими або слабкими. Дефіцит кальцію також спричиняє слабкі хребти та кістки у риб та слабкі екзоскелети для раків. Кислотні дощі також вимивають алюміній із ґрунтів, заважаючи розмноженню ракоподібних та риб. Крім того, коли рН опускається нижче 6, комахи, такі як трав'яні та кам'яні мухи, не можуть вижити, впливаючи на харчовий ланцюг.

Міські стічні води включають сміття, що потрапляє у зливові стоки та врешті-решт у водні шляхи. За оцінками, 70 відсотків цього сміття потрапляє на морське дно, близько 15 відсотків сідає на пляжі і близько 15 відсотків плаває в океані. Більшу частину сміття, 70 відсотків, становлять пластмаси, метал та скло становлять більшість із решти 30 відсотків. Дослідження показують, що понад 1200 водних видів взаємодіють з підстилкою, поїдаючи її, проживаючи в ній або на ній або заплутуючись у ній. Значна частина пластику у формі мікропластика, крихітних шматочків від розпаду більших пластмас. Цей підстил впливає на таких різноманітних тварин, як ссавці, риби, ракоподібні та інші.