Sisältö
- Mikä on jätevesi?
- Jäteveden ja jätevesien käsittely
- Jätevesi vesiympäristössä
- Biologiset vaarat vesiympäristössä
- Ravinnevaarat vesiympäristössä
- Teollisuusjätteet vesiympäristössä
- Pentue vesiekosysteemeissä
Jätevedet ja jätevedet tulevat vesistöihin lähteistä, jotka vaihtelevat pintavuotoista ja septistä järjestelmistä jätevedenkäsittelylaitoksiin ja myrskynpoistovesiin. Joka vuosi noin 3,5 miljoonaa amerikkalaista sairastuu virkistystoiminnoista, kuten uinnista ja veneilystä, koska vesi on saastunut. Monet eivät liitä sairauttaan veteen, jota he koskettivat. Veden pilaantumisen vaikutukset vesiekosysteemeihin ulottuvat kuitenkin kaukana ihmisten sairauksista.
Mikä on jätevesi?
Jätevedet voidaan määritellä jätenesteiksi ja kiinteiksi aineiksi, jotka viemärit yleensä kuljettavat. "Kansainvälisen ympäristötutkimuksen ja kansanterveyden lehden" mukaan jätevesillä voidaan "määritellä mikä tahansa sadeveden valuminen, samoin kuin veden kuljettama teollisuus-, talous- tai kaupallinen jätevesi tai mikä tahansa näiden yhdistelmä".
Jätevesien neljä päätyyppiä ovat kotitalous-, teollisuus-, maatalouden ja kaupunkien jätevedet. Kotitalousjätevedet koostuvat mustasta vedestä, joka sisältää ihmisten ja eläinten ulosteita, sekä harmaasta vedestä, joka on peräisin kotitalouksien toiminnoista, kuten uiminen, pesu, ruoanlaitto ja puutarhanhoito. Teollisuusjätevedet koostuvat teollisuusjätteistä, kuten sellusta, paperista, petrokemian valumasta, kemikaaleista, suoloista ja hapoista. Maatalouden jätevedet ovat peräisin maataloudesta, saastuneista pohjavesistä ja viljelytekniikoista, jotka liittyvät erityisesti lannoitteisiin ja torjunta-aineisiin. Yhdyskuntajätevesillä tarkoitetaan yhdistelmää kotitalous- ja teollisuusjätevesiä yhdistettynä viemäriin imeytymiseen ja sadeveteen.
Jäteveden ja jätevesien käsittely
Jäteveden käsittelyssä on kolme vaihetta. Ensimmäisessä vaiheessa tai peruskäsittelyssä jätevedet sijoitetaan lammikoihin. Kiinteät jätteet laskeutuvat pohjaan ja matalatiheyksiset materiaalit, kuten rasvat ja öljyt, kelluvat huipulle. Nämä materiaalit voidaan sitten poistaa. Toinen faasi tai sekundaarikäsittely poistaa liuenneen ja suspendoituneen biologisen materiaalin. Useimmissa sekundaarikäsittelyjärjestelmissä käytetään aerobisia bakteereja orgaanisen materiaalin kuluttamiseen jätevesissä. Kolmannen tai kolmannen vaiheen käsittely puhdistaa edelleen jäteveden, joka lopulta pääsee herkkiin ympäristöihin. Tertiäärinen käsittely voidaan suorittaa useilla menetelmillä jäljellä olevista epäpuhtauksista riippuen. Hiekkasuodatus poistaa hiukkasia. Fosfaatit voidaan poistaa käyttämällä bakteereja, joita kutsutaan polyfosfaattien kerääntymisorganismeiksi. Typpeä poistavia bakteereja voidaan käyttää typen poistamiseen. Laguuni-niminen menetelmä tallentaa veden laguuniin, jossa kasvit, bakteerit, levät ja eläintarhaplanktoni kuluttavat jäljellä olevat epäpuhtaudet luonnollisten prosessien kautta.
Peruskäsittelyn aikana poistettu kiinteä jäte, lietne, saa myös toisen käsittelyn. Liete voidaan käsitellä bakteereilla. Joskus bakteerit tuottavat tarpeeksi metaania käytettäväksi polttoaineena. Tai liete voidaan polttaa. Toinen menetelmä lietteen käsittelemiseksi alkaa kondensoimalla liete, kuumentamalla se desinfioimaan ja lopuksi käyttämällä käsiteltyä lietettä lannoitteena.
Huolimatta vuoden 1972 puhdasta vettä koskevasta laista, joka vaatii jätevesien toissijaista käsittelyä, jotkut Yhdysvaltain kunnat jättivät ja saivat poikkeuksia. Arvioidusta 2,5 miljardista ihmisestä puuttuu parannettuja puhtaanapitoympäristöjä ympäri maailmaa. Kasvava väestö, ikääntyvä infrastruktuuri ja luonnonkatastrofit vaikuttavat myös jäteveden käsittelyjärjestelmien tehokkuuteen.
Jätevesi vesiympäristössä
Kotitalousjätevedet sisältävät pilaavia aineita biologisista vaaroista ja mikro-muovihiukkasista saippuoihin ja rasvoihin. Maatalouden jätevesi sisältää biologisia vaaroja, suoloja, torjunta-aineita ja lannoitteita. Yhdyskuntajätevesi sisältää kotitalous- ja teollisuusjätevedet, mutta sisältää myös myrskyn viemärit. Myrskyn viemärit kuljettavat pilaavia aineita telakoilta ja puistoista (lika, lemmikkijäte, torjunta-aineet, rikkakasvien torjunta-aineet ja lannoitteet) sekä kaduilta ja pysäköintialueilta (öljy, bensiini, lika ja roskat). Teollisuuden jätevesi sisältää laajan valikoiman kemikaaleja, joihin kuuluvat petrokemikaalit ja muut kemikaalit, hapot, radioaktiiviset materiaalit ja suolat. Viimeaikaiset tulokset osoittavat, että erilaiset huumeet saastuttavat myös jätevedet.
Michiganin yliopisto toteaa, että Yhdysvaltain ympäristönsuojeluvirasto (EPA) totesi vuoden 2018 raportissa, että "53% joen ja puron mailista, 71% järvien hehtaarista, 79% suistojen neliökilometriä ja 98% Suurten järvien rantaviivasta Arvioidut mailit luokitellaan alentuneiksi (ei voida hyväksyä ainakin yhteen määriteltyyn käyttöön). "
Biologiset vaarat vesiympäristössä
Jätevesistä löytyviä biologisia vaaroja ovat bakteerit, sienet, loiset ja virukset. Bakteerit ja bakteeritaudit vaihtelevat E. colista, lavantauti, salmonella, kolera ja shigeloosi. Sieniin sisältyy aspergillus. Loisia ovat kryptosporidium, giardia ja pyöreät. Viruksia, kuten hepatiitti A, löytyy myös jätevesistä. Jäteveden pilaantumisen aiheuttamat terveysongelmat vaikuttavat arviolta 3,5 miljoonaan amerikkalaiseen vuodessa. Arviolta 50 prosenttia Välimerelle tulevasta jätevesistä on käsittelemätöntä jätevettä. Maatilojen, talojen, puistojen ja rantojen biologinen jäte aiheuttaa terveysongelmia, jotka vaikuttavat enemmän kuin ihmiset.
Makean veden bakteerit ja muut organismit käyttävät happea metaboloimaan mukanaan tulevaa jätevettä. Hajottamalla jätevettä nämä mikro-organismit voivat aiheuttaa hypoksisia (happea tyhjentäviä) kuolleita alueita. Näistä kuolleista alueista puuttuu happea, jonka kalat ja muut kotoperäiset organismit tarvitsevat selviytyäkseen. Jäteveteen liittyvistä bakteereista saastuneet äyriäiset sairastavat ihmisiä ympäri maailmaa. Meriympäristössä ihmisen suolen bakteerit voivat tartuttaa korallia ja aiheuttaa korallien valkaisutaudin. Kun koralli menettää luonnolliset bakteerinsa ja levänsä, ne kuolevat, mikä johtaa alueisiin, joissa korallin ekosysteemi, bakteereista kalakanoihin, kuolee.
Vesiekosysteemeihin on päässyt hormoneista (jotka vaikuttavat kalojen ja sammakkoeläinten lisääntymiseen) laillisiin ja laittomiin amfetamiiniin masennuslääkkeisiin. Osa huumeista kulkeutuu viemäriin käyttäjien virtsaan ja ulosteeseen, kun taas osa huumeista on huuhdeltu viemäriin. Yksi kontrolloitu tutkimus amfetamiinien vaikutuksista vesieliöihin osoitti kiihtyneen hyönteisten lisääntymisen, vähentyneen leväpopulaation ja muutokset piiman ja mikrobien monimuotoisuudessa.
Ravinnevaarat vesiympäristössä
Lannoitteiden ravinnepitoiset materiaalit, erityisesti typpi ja fosfori, sekä jäte aiheuttavat rehevöitymistä sekä tuoreissa että meriekosysteemeissä. Leväkukinnat ravinteiden ylimäärästä vähentävät veden valonläpäisyä, vaikuttaen kasveihin ja planktoniin vähentäen samalla veden hapen määrää. Levien kuollessa hajoavat bakteerit kuluttavat vielä enemmän liuenneen hapen. Äärimmäisissä tapauksissa hapen menetys johtaa suuriin kuolleisiin vyöhykkeisiin. Lannoitteiden ja ravinnepitoisten materiaalien valuminen Yhdysvaltojen keskilämpötilasta on aiheuttanut 7 728 neliö mailin happipitoisen kuolleen vyöhykkeen Meksikonlahdella.
Teollisuusjätteet vesiympäristössä
Teollisuusjätteet kulkevat usein samojen viemärilaitosten kautta kuin kotitalousjätteet. Teollisuusjätteet sisältävät usein erilaisia kemikaaleja ja voivat sisältää myös raskasmetalleja, kuten lyijyä, elohopeaa, kadmiumia ja arseenia. Kaikkia näistä kemikaaleista ei poisteta kokonaan jätevedenpuhdistamoissa, joten kemikaalit vapautuvat jokiin, järviin ja merivesiin.Jotkut jätteet voivat myös päästä tai vuotaa vesiekosysteemeihin ilman mitään käsittelyä. Jätevesien pilaantumisen vaikutukset meren elämään vaikuttavat organismeihin koko ravintoketjussa.
Raskasmetallit kerääntyvät kalakudoksiin, kun kalat kuluttavat planktonia, leviä ja pienempiä metalleja sisältäviä saalistoja. Tätä prosessia kutsutaan biomagnification. Koska muut eläimet, mukaan lukien ihmiset, syövät näitä kaloja, raskasmetallit voivat saavuttaa riittävät pitoisuudet myrkyttääkseen kuluttajaa. Nämä raskasmetallit voivat kerääntyä myrkyllisiin määriin myös kaloille.
Teollisuusvesien, kuten öljytuotteiden, radioaktiivisten jätteiden ja pysyvien orgaanisten yhdisteiden päästöjen hallinta on parantunut, kun öljyisten jätteiden määrä on vähentynyt 90 prosentilla vuosien 1980 ja 2006 välillä. Nämä pilaavat aineet aiheuttivat välittömiä ja pitkäaikaisia vaikutuksia ekosysteemeihin myrkyttämällä tai tukahduttamalla planktonia, kasveja. ja eläimet.
Ilman pilaantuminen ja vesiekosysteemit
Teollinen noki ja savu vaikuttavat myös vesiekosysteemeihin. Esimerkiksi rikkidioksidi yhdessä vesihöyryn kanssa muodostaa rikkihappoa tai hapansadetta. Hapan sade ja valuminen alentavat vesien pH: ta, mikä häiritsee kalojen kykyä imeä happea, suoloja ja ravinteita. Matala pH häiritsee myös kalsiumin imeytymistä. Monien kalojen epäasianmukainen kalsiumtasapaino tarkoittaa, että niiden munat eivät kehitty kunnolla, muuttuen liian hauraiksi tai heikoiksi. Kalsiumvaje aiheuttaa myös kalojen heikot selkänojat ja luut ja vähärasvaisten heikot ulkokuoret. Hapan sade huuhtoa alumiinia myös maaperästä ja häiritsee äyriäisten ja kalojen lisääntymistä. Lisäksi, kun pH laskee alle 6, hyönteiset, kuten linnut ja kivikärpäkset, eivät voi selviytyä vaikuttaen ravintoketjuun.
Pentue vesiekosysteemeissä
Yhdyskuntajätevesiin sisältyy kuivikkeet, jotka pestään myrskyn viemäreihin ja lopulta vesistöihin. Arviolta 70 prosenttia tästä pentueesta päätyy merenpohjaan, noin 15 prosenttia laskeutuu rannoille ja noin 15 prosenttia kelluu meressä. Suurin osa roskista, 70 prosenttia, on muoveja, joissa metalli ja lasi muodostavat suurimman osan loput 30 prosenttia. Tutkimukset osoittavat, että yli 1200 vesieläinlajia ovat vuorovaikutuksessa pentueen kanssa syömällä sitä, asumalla siinä tai sen päällä tai sotkeutumalla siihen. Suuri osa muovista on mikromuovien muodossa, pieniä kappaleita suurempien muovien hajoamisesta. Tämä pentue vaikuttaa niin monipuolisiin eläimiin kuin nisäkkäät, kalat, äyriäiset ja muut.