Загрязнение пресной воды: причины, источники, последствия и пути решения

Промышленное сельское хозяйство

Аэрофотоснимок промышленной фермы в Северной Каролине с огромным количеством навоза. Изображение: Food and Water Watch

Большая часть загрязнения воды происходит из-за промышленного сельского хозяйства, также известного как промышленные фермы, которые могут содержать сотни тысяч свиней, кур или коров, производя огромное количество отходов и часто производя отходы, эквивалентные небольшому городу. По данным EPA, сельскохозяйственная деятельность была определена как источник загрязнения 48% ручьев и речных вод и 41% озерных вод в США. Загрязнение воды промышленными фермами не только наносит вред экологическим зонам и дикой природе, но также может вызывать заболевания и смерть людей. Навоз крупного рогатого скота, свиней и домашней птицы, который содержит лекарства, антибиотики, гормоны роста, тяжелые металлы из кормовых добавок, патогены, даже человеческие нечистоты и избыток фосфора, на этих огромных фермах чрезмерно вносится на поля и пастбища в виде сырого, необработанного сжиженного навоз, который в 160 раз более токсичен, чем неочищенные городские сточные воды, создавая огромную угрозу загрязнения как поверхностных, так и грунтовых вод, поскольку эти отходы стекают в близлежащие водные системы. Учить больше.

Морское пластиковое загрязнение

Фото предоставлено NOAA

Большая часть морского мусора поступает из наземных источников, таких как мусор и мусор в городских стоках, портах и ​​пристанях, коммерческих и промышленных объектах, а также мусор, выдуваемый из мусорных контейнеров, грузовиков и свалок. Большая часть мусора, найденного на суше, в конечном итоге попадает в ручей, ливневую канализацию или реку и, в конечном счете, в океан, который катится вниз ко всему. Остальной морской мусор поступает из океанических источников, таких как выбросы за борт с судов и выброшенные рыболовные снасти. Пищевые контейнеры, упаковка и пластиковые пакеты являются одними из крупнейших компонентов потока твердых бытовых отходов. Количество морского мусора увеличивается в океанах по всему миру. Исследователи из Фонда морских исследований Альгалита зафиксировали увеличение количества пластикового мусора в Центрально-Тихоокеанском круговороте в пять раз между 1997 и 2007 г., где исходный уровень 1997 г. показал, что на поверхности океана количество кусочков пластика превышает количество планктона 6:1. В океане пластиковый мусор повреждает и убивает рыбу, морских птиц и морских млекопитающих. Загрязнение морской среды пластиком затронуло как минимум 267 видов во всем мире, в том числе 86% всех видов морских черепах, 44% всех видов морских птиц и 43% всех видов морских млекопитающих. Воздействия включают смертельные случаи в результате проглатывания, голодания, удушья, инфекции, утопления и запутывания. В настоящее время на квадратный километр мирового океана приходится 46 000 единиц пластика, что ежегодно убивает миллион морских птиц и 100 000 морских млекопитающих. Токсичные мелкие частицы пластика, поглощающие океаны, часто ошибочно принимаются рыбами за пищу и в конечном итоге попадают в пищевую цепочку к людям, другим морским видам и даже птицам. Учить больше.

Загрязнение нефтью

По данным НАСА, когда дело доходит до смешивания нефти и воды, океаны страдают не только от случайных разрушительных разливов. Крупные нефтяные катастрофы могут привлекать внимание средств массовой информации, но сотни миллионов галлонов нефти, которые ежегодно незаметно попадают в моря, в основном из неслучайных источников, — нет. Приведенный ниже график может быть устаревшим, но он по-прежнему ясно показывает, что крупные разливы нефти являются лишь верхушкой айсберга. Большая часть загрязнения приходится на жилые районы, в основном отработанным моторным маслом, а также стоками с земли, бытовыми и промышленными отходами. Узнать больше.

Диаграмма: НАСА | Нажмите для источника

Другие оценки глобального поступления нефти в морскую среду, сделанные WHOI, NRC, APPEA и GESAMP. Разливы нефти и общее загрязнение нефтью могут иметь разрушительные последствия для здоровья человека, социальной и психической стабильности, местной экономики, дикой природы, птиц и экосистем. Что касается качества воды, загрязнение нефтью подавляет метаболическую активность, влияет на мембраны животных и нарушает способность рыб регулировать воду. По данным Environment Canada, когда разливы нефти попадают в океан по земле или воздуху, они образуют плавучий слой на воде, который растекается в тонкое пятно, но через несколько недель может превратиться в толстые смолистые комки, напоминающие жесткую «кожу». ” захватывая более свежее масло внутри. Штормы и погодные условия также могут разбивать нефть на мелкие капли, которые могут рассеиваться в виде мелких частиц нефти, которые сталкиваются в воде со взвешенными отложениями, образуя «смоляные комки» из нефти, песка, водорослей и другого мусора. Как сообщает Environment Canada: «Хотя пятна и гудронированные шарики могут быть разрушены светом, микроорганизмами и растениями, это занимает много времени. Плавающая нефть может прилипнуть к береговой линии, или частицы нефти могут собрать достаточно осадка, чтобы погрузиться в воду. на дно и оставайся там». Учить больше.

Сточные воды и сточные воды

Приблизительно 10 триллионов галлонов неочищенных ливневых вод в год стекает с крыш, дорог, автостоянок и других мощеных поверхностей, часто через канализационные системы, в реки и водные пути, которые служат источником питьевой воды и стекают на наши пляжи, увеличивая риск для здоровья. , ухудшающие экосистемы и наносящие ущерб туристической экономике. Обычно это вызвано дождями, которые смывают питательные вещества с жилых газонов и непроницаемых поверхностей в близлежащие реки и ручьи. По данным Института мировых ресурсов, муниципальные очистные сооружения и сбросы промышленных сточных вод, как правило, являются наиболее контролируемыми источниками питательных веществ и часто регулируются в развитых странах, но по-прежнему считаются «точечными источниками» загрязнения питательными веществами, поскольку они сбрасывают питательные вещества непосредственно в поверхностные воды. или подземные воды по трубе или другому дискретному транспорту. Однако в развивающихся странах менее 35% городов имеют какую-либо форму очистки сточных вод, и даже когда очистка сточных вод обычно направлена ​​​​на удаление твердых, а не питательных веществ. Домашние хозяйства в развитых странах часто используют септические системы, когда они не подключены к муниципальным очистным сооружениям, которые предназначены для очистки отходов путем их выщелачивания через почву, однако большая часть этого «выщелачивания» достигает грунтовых вод или близлежащих поверхностных вод, загрязняя воду. Сточные воды могут сбрасываться с очистных сооружений в окружающую среду, где воздействие на человека может происходить через снабжение питьевой водой, развлечения, такие как плавание, подводное плавание и т. д., или употребление в пищу моллюсков. Патогены, обычно обнаруживаемые в сточных водах, включают E. coli, Streptococcus, Salmonella, Shigella, mycobacterium, Pseudomonas aeroginosa, Giardia lamblia и энтеровирусы. Такния, аскариды и яйца анкилостомы могут присутствовать в неочищенных сточных водах. Все эти микроорганизмы могут вызывать заболевания у людей. Учить больше.

NRDC: От крыш до рек ll

Аквакультура

Рыбоводство является основной формой аквакультуры, включающей выращивание рыбы в коммерческих целях в резервуарах или вольерах для производства пищевых продуктов. Аквакультура в настоящее время является самым быстрорастущим сектором производства продуктов питания в мире, который растет почти на 10% в год, что в 3 раза быстрее, чем наземное животноводство, при этом более 50% всех морепродуктов, потребляемых во всем мире, выращивается на фермах. Средняя лососевая ферма состоит из сети подводных загонов, сделанных из металла или пластика, в которых содержится в среднем около 50 000 лососей каждый, хотя нередко можно увидеть до 80 000 особей, зажатых в одной сети. Есть много объектов аквакультуры, которые закрыты и не представляют угрозы загрязнения воды, однако, по данным WWF, «Рыбофермы с открытыми сетками и наземные рыбоводческие фермы могут сбрасывать значительные объемы сточных вод, содержащих питательные вещества, химикаты и фармацевтические препараты, которые влияют на окружающее пространство». Эти загрязняющие вещества сточных вод аквафермы включают экскременты рыб, несъеденную пищу, содержащую химические вещества, и стаи паразитов, которые распространяют загрязнение и болезни среди океанских рыб в этом районе и в окружающем океане. Вода, вытекающая из объекта аквакультуры, может нести с собой чрезмерное количество твердых частиц, бактерий, больных организмов и загрязняющих химических веществ, наносящих вред окружающей среде, вызывая цветение водорослей, отравляя дикую природу океана и другие серьезные нарушения. Кроме того, корма и фекалии из этих помещений могут снижать концентрацию растворенного кислорода вокруг и, конечно же, внутри помещений. Даже противообрастающие вещества, используемые для поддержания чистоты клеток и загонов, очень токсичны. Согласно Farmed and Dangerous, «при открытом садковом выращивании использование сетчатых сетей означает, что невозможно предотвратить попадание отходов корма, которые могут быть пропитаны антибиотиками или пестицидами, а также рыбьих фекалий, прямо в океан». от всех этих рыб может накапливаться под загонами, удушая части морского дна, загрязняя морскую экосистему и лишая виды кислорода Загрязняющие вещества от лососевых ферм также были связаны с повышенным уровнем ртути в морских окунях и паразитах, опухолях и поражениях на донной рыбе, выловленной возле лососевых ферм, что влияет на традиционный источник пищи, который до сих пор используется прибрежными общинами». Узнать больше.

Диаграмма, иллюстрирующая механизмы, с помощью которых аквакультура может способствовать эвтрофикации и гипоксии. Кредит изображения: Майкл Л. Вебе | Информационный центр по аквакультуре SeaWeb | Нажмите, чтобы увеличить

океаны в опасности: рыбоводство

Эвтрофикация

Эвтрофикация – это состояние водной экосистемы, при котором высокие концентрации питательных веществ стимулируют цветение водорослей. Хотя это естественный процесс, деятельность человека, в основном обусловленная ростом населения и экономики, потреблением энергии и удобрений, преобразованием землепользования и расширением сельского хозяйства, изменением климата и чрезмерным выловом рыбы, может значительно ускорить эвтрофикацию, увеличивая скорость, с которой питательные вещества и органические вещества попадают в водные экосистемы из окружающих их водоразделов, вызывая образование мертвых зон. По данным Института мировых ресурсов, загрязнение питательными веществами, попадающими в пресноводные и прибрежные районы, происходит из многих различных источников, включая сельское хозяйство, в основном коммерческие удобрения и навоз животных, аквакультуру, септиктенки, городские сточные воды, городские ливневые стоки, промышленность и сжигание ископаемого топлива, при котором питательные вещества попадают в водные экосистемы через воздух, поверхностные или подземные воды. Избыток питательных веществ в прибрежных водах может вызвать чрезмерный рост фитопланктона и водорослей, что приведет к потере подводной растительности, поскольку чрезмерный рост фитопланктона, микроводорослей и макроводорослей снижает проникновение света, вызывает повреждение коралловых рифов, поскольку повышенный уровень питательных веществ способствует росту водорослей, а не личинкам кораллов, приводит к изменениям в видовом составе и биомассе и сократить видовое разнообразие. Более того, эти избыточные питательные вещества увеличивают преобладание студенистых организмов, таких как медузы, создают сдвиг в видовом составе фитопланктона и создают благоприятные условия для развития неприятного, токсичного или иного вредного цветения водорослей и низкого содержания растворенного кислорода, что приводит к образованию гипоксические или «мертвые» зоны. Эти обедненные кислородом воды могут привести к коллапсу экосистемы. Учить больше.

Схематическая диаграмма различных путей осаждения питательных веществ в прибрежных водах и последующих процессов, ведущих к эвтрофикации (цветению водорослей) и гипоксии. Изображение предоставлено: Ханс В. Паэрл 2006 | Нажмите, чтобы увеличить

Радиоактивные отходы

Ядерные отходы образуются в результате промышленных, медицинских и научных процессов, в которых используется радиоактивный материал. Ядерные отходы, которые могут оказывать вредное воздействие на экосистемы и здоровье человека, поступают из ряда источников, включая операции, проводимые атомными электростанциями, производящими радиоактивные отходы, заводами по переработке ядерного топлива, а также добычей и переработкой урана и тория. Не обязательно авария на атомной электростанции, чтобы радиоактивность попала в воздух, воду и почву. В процессе штатной эксплуатации атомные станции выделяют радиацию в виде жидких, газообразных и твердых радиоактивных отходов. Правительственные постановления допускают выброс радиоактивной воды АЭС в окружающую среду, содержащую «допустимые» уровни загрязнения, однако, поскольку не существует безопасного порога воздействия радиации – допустимо не значит безопасно. Каждое воздействие радиации увеличивает риск повреждения тканей, клеток, ДНК и других жизненно важных молекул и потенциально может вызвать гибель клеток, генетические мутации, рак, лейкемию, врожденные дефекты и нарушения репродуктивной, иммунной и эндокринной систем. Не существует безопасного порога воздействия радиации и есть много других причин, по которым ядерная энергетика не является решением. Учить больше.

Атмосферное осаждение

То, что начинается с загрязнения воздуха, вызванного сжиганием ископаемого топлива для производства электроэнергии и транспорта, выбросом химических побочных продуктов промышленных и сельскохозяйственных процессов и сжиганием отходов, может закончиться загрязнением воды опасными соединениями, такими как азот , сера и ртуть, выбрасываемые в воздух, попадают в поверхностные воды. Ветер может доставлять загрязняющие вещества на большие расстояния через регионы и даже международные границы и может влиять на распределение загрязняющих веществ, перенося их из воды и обратно в воздух только для повторного осаждения в другом месте и распространения на большой территории. Выпадение загрязнителей воздуха на землю или воду также происходит несколькими путями. Влажное осаждение происходит, когда загрязнители воздуха падают с дождем, снегом или туманом, тогда как сухое осаждение представляет собой осаждение загрязняющих веществ в виде сухих частиц или газов. Загрязнители могут попадать в водоемы путем прямого осаждения, попадая непосредственно в воду, или в результате непрямого осаждения, при котором загрязняющие вещества падают на землю и смываются в водоемы в виде стока. Как только эти загрязняющие вещества попадают в воду, они могут иметь нежелательные последствия для здоровья и окружающей среды, такие как зараженная рыба, вредоносное цветение водорослей и небезопасная питьевая вода. В атмосфере частицы воды смешиваются с загрязнителями воздуха, такими как двуокись углерода, двуокись серы и оксиды азота, в результате чего водяной пар становится более кислым. Когда идет дождь, вода загрязняется этими газами, образуя кислотные дожди, которые загрязняют морские среды обитания, такие как реки и озера, и наносят вред водным обитателям.