Innhold
- Hva er kloakk?
- Avløp og avløpsvann
- Avløpsvann i vannmiljøer
- Biologiske farer i vannmiljøer
- Næringsfare i vannmiljøer
- Industrielle avfall i vannmiljøer
- Kull i vannlevende økosystemer
Avløpsvann og avløp kommer inn i vannlevende systemer fra kilder som spenner fra overflateavrenning og septiske systemer til renseanlegg og stormavløp. Hvert år blir rundt 3,5 millioner amerikanere syke av fritidsaktiviteter som svømming og båtliv fordi vannet er forurenset. Mange forbinder ikke sin sykdom med vannet de rørte ved. Effekten av vannforurensning på vannlevende økosystemer strekker seg imidlertid langt utover menneskelig sykdom.
Hva er kloakk?
Kloakk kan defineres som væsker og faste stoffer som vanligvis føres bort av kloakk. I følge "International Journal of Environmental Research and Public Health" kan avløpsvann "defineres som en hvilken som helst avløp av overvann, samt industrielt, innenlandsk eller kommersielt kloakk eller en hvilken som helst kombinasjon derav ført av vann."
De fire hovedtypene av avløpsvann er innenlandske, industrielle, landbruksmessige og urbane. Innvendig avløpsvann består av svart vann som inneholder fekalstoff fra mennesker og dyr, så vel som grått vann fra husholdningsaktiviteter som bading, vasking, matlaging og hagearbeid. Industrielt avløpsvann består av industriavfall som masse, papir, petrokjemisk avrenning, kjemikalier, salter og syrer. Landbruksavløpsvann kommer fra landbruksaktiviteter, forurenset grunnvann og oppdrettsteknikker, spesielt relatert til gjødsel og sprøytemidler. Urban avløpsvann er definert som en kombinasjon av innenlandske og industrielle avløpsvann kombinert med kloakkinfiltrasjon og regnvann.
Avløp og avløpsvann
Rensing av avløpsvann har tre faser. Den første fasen eller primærbehandlingen plasserer avløpsvannet i å holde dammer. Fast avfall legger seg i bunnen, og materialer med lav tetthet som fett og oljer flyter til toppen. Disse materialene kan deretter fjernes. Den andre fasen eller sekundærbehandlingen fjerner oppløst og suspendert biologisk materiale. De fleste sekundære rensesystemer bruker aerobe bakterier for å konsumere organisk materiale i avløpsvannet. Tertiær eller tredjefasebehandling renser ytterligere avløpsvann som til slutt vil bli frigjort til sensitive miljøer. Tertiær behandling kan utføres ved flere metoder, avhengig av de gjenværende forurensningene. Sandfiltrering fjerner svevestøv. Fosfater kan fjernes ved bruk av bakterier som kalles polyfosfatakkumulerende organismer. Nitrifiserende bakterier kan brukes til å fjerne nitrogen. En metode som kalles lagunering lagrer vannet i en lagune der planter, bakterier, alger og dyreplankton konsumerer de gjenværende forurensningene gjennom naturlige prosesser.
Det faste avfallet som kalles slam fjernet under primærbehandling får også sekundær behandling. Slammet kan behandles med bakterier. Noen ganger genererer bakteriene nok metan til å brukes som drivstoff. Eller slammet kan forbrennes. En annen metode for å behandle slammet starter med å kondensere slammet, varme det for å desinfisere det og deretter til slutt bruke det behandlede slammet som gjødsel.
Til tross for lov om rent vann fra 1972 som krever sekundær behandling av avløpsvann, inngav og mottok noen amerikanske kommuner dispensasjoner. Over hele verden mangler anslagsvis 2,5 milliarder mennesker forbedrede sanitæranlegg. Økende bestander, aldrende infrastruktur og naturkatastrofer påvirker også effektiviteten til avløpsrensesystemer.
Avløpsvann i vannmiljøer
Innvendig avløpsvann inneholder forurensninger som spenner fra biologiske farer og mikroplastpartikler til såper og fett. Landbruksavløpsvann inneholder biologiske farer, salter, sprøytemidler og gjødsel. Urbane avløpsvann inkluderer husholdnings- og industrielt avløpsvann, men inneholder også avrenning fra stormrenna. Stormavløp frakter forurensninger fra gårdsplasser og parker (skitt, husdyravfall, plantevernmidler, ugressmidler og gjødsel) samt fra gater og parkeringsplasser (olje, bensin, skitt og søppel). Industrielt avløpsvann inneholder et bredt spekter av kjemikalier som inkluderer petrokjemikalier og andre kjemikalier, syrer, radioaktive materialer og salter. Nyere funn viser at en rekke medisiner også forurenser avløpsvann.
University of Michigan konstaterer at i en rapport fra 2018 uttalte det amerikanske miljøvernbyrået (EPA) at "53% av elve- og strømme miles, 71% av innsjøene, 79% av estuarin kvadrat miles og 98% av strandlinjen til Great Lakes miles som er vurdert er klassifisert som nedsatt (uakseptabelt for minst ett utpekt bruk). "
Biologiske farer i vannmiljøer
Biologiske farer som finnes i avløpsvann inkluderer bakterier, sopp, parasitter og virus. Bakterier og bakterielle sykdommer varierer fra E. coli, tyfusfeber, salmonella, kolera og shigellose. Sopp inkluderer aspergillus. Parasitter inkluderer kryptosporidium, giardia og rundorm. Virus som hepatitt A kan også finnes i avløpsvann. Helseproblemer forårsaket av kloakkforurensning påvirker anslagsvis 3,5 millioner amerikanere hvert år. Anslagsvis 50 prosent av avløpsvannet som kommer inn i Middelhavet er ubehandlet kloakk. Biologisk avfall fra gårder, hus, parker og strender forårsaker helseproblemer som påvirker mer enn mennesker.
Bakterier og andre organismer i ferskvann bruker oksygen til å metabolisere kloakken de følger med. Mens mikroorganismer bryter ned kloakken, kan disse forårsake hypoksiske (oksygenutarmede) døde soner. Disse døde sonene mangler oksygen som fisk og andre innfødte organismer trenger for å overleve. Skalldyr smittet med kloakkrelaterte bakterier såret mennesker rundt om i verden. I marine miljøer kan menneskelige tarmbakterier infisere koraller og forårsake korallblekingssykdom. Når koraller mister sine naturlige bakterier og alger, dør de, noe som resulterer i soner der koralløkosystemet, fra bakterier til fiskebestander, dør.
Legemidler som spenner fra hormoner (som påvirker reproduktiv utvikling hos fisk og amfibier) til lovlige og ulovlige amfetaminer til antidepressiva har kommet inn i akvatiske økosystemer. Noen av medisinene passerer i kloakksystemet i urinen og avføringen til brukere, mens noen av medisinene har blitt spylt ned i avløpet. En kontrollert studie av effektene av amfetaminer på vannlevende organismer viste akselerert reproduksjon av insekter, redusert algepopulasjon og endringer i diatom og mikrobitet.
Næringsfare i vannmiljøer
Næringsrike materialer fra gjødsel, spesielt nitrogen og fosfor, og avfallsmateriale forårsaker overgjødsling i både friske og marine økosystemer. Algale blomstrer fra overflødig næringsstoffer reduserer lysoverføringen i vannet, påvirker planter og plankton mens reduserer oksygenmengden i vannet. Når algene dør, spiser dekomposerende bakterier enda mer av det oppløste oksygenet. I ekstreme tilfeller resulterer tap av oksygen i store døde soner. Avrenning av gjødsel og næringsrikt materiale fra det sørvestlige USA har forårsaket en 7,728 kvadratkilometer stor oksygenutarmet død sone i Mexicogulfen.
Industrielle avfall i vannmiljøer
Industriavfall passerer ofte gjennom de samme kloakkrenseanleggene som husholdningsavfall. Industriavfall inneholder ofte en rekke kjemikalier og kan også inneholde tungmetaller som bly, kvikksølv, kadmium og arsen. Ikke alle disse kjemikaliene blir fullstendig fjernet i renseanlegg, så kjemikaliene blir sluppet ut i elver, innsjøer og marine farvann.I tillegg kan noe avfall frigjøres eller søles i vannlevende økosystemer uten noen behandling. Effektene av kloakkforurensning på marint liv påvirker organismer i hele næringskjeden.
Tungmetaller bygger seg opp i fiskevev når fisken konsumerer plankton, alger og mindre byttedyr som inneholder metaller. Denne prosessen kalles biomagnifisering. Ettersom andre dyr, inkludert mennesker, spiser disse fiskene, kan tungmetallene nå tilstrekkelige konsentrasjoner til å forgifte forbrukeren. Disse tungmetallene kan også samle seg i giftige mengder for fisk.
Kontrollen med utslipp av industrielt avløpsvann som petroleumsprodukter, radioaktivt avfall og vedvarende organiske miljøgifter har blitt bedre, med fettholdig avfall redusert med 90 prosent mellom 1980- og 2006. Disse miljøgiftene forårsaket umiddelbare og langsiktige effekter på økosystemene ved forgiftning eller kvelende plankton, planter og dyr.
Luftforurensning og akvatiske økosystemer
Industriell sot og røyk påvirker også vannlevende økosystemer. For eksempel danner svoveldioksid kombinert med vanndamp svovelsyre eller sur nedbør. Sur nedbør og avrenning reduserer vannlevende pH, noe som forstyrrer fiskens evne til å absorbere oksygen, salter og næringsstoffer. En lav pH forstyrrer også kalsiumabsorpsjonen. Ukorrekt kalsiumbalanse for mange fisker betyr at eggene deres ikke utvikler seg ordentlig, blir for sprø eller svake. Kalsiummangel forårsaker også svake ryggrader og bein i fisk og svake eksoskjeletter for kreps. Surt regn utvask også aluminium fra jordsmonn, og forstyrrer reproduksjonen hos krepsdyr og fisk. Videre, når pH synker under 6, overlever ikke insekter som mayflies og steinfly, noe som påvirker næringskjeden.
Kull i vannlevende økosystemer
Byavløp inkluderer søppel som er vasket ned i stormavløp og til slutt i vannveier. Anslagsvis 70 prosent av dette kullet havner på havbunnen, rundt 15 prosent lander på strender og omtrent 15 prosent flyter i havet. Det meste av kullet, 70 prosent, er plast med metall og glass, og utgjør størstedelen av de resterende 30 prosent. Studier viser at mer enn 1 200 vannlevende arter samhandler med forsøplet ved å spise det, leve i eller på det eller bli sammenfiltret i det. Mye av plasten er i form av mikroplast, små biter fra nedbrytningen av større plast. Dyr så forskjellige som pattedyr, fisk, krepsdyr og andre påvirkes av dette forsøplingen.