Wasserschadstoff

QUELLEN DER WASSERVERSCHMUTZUNG

Wasserschadstoffe werden als Punktquelle oder Nichtpunktquelle kategorisiert, wobei erstere als alle Schadstoffe bei trockenem Wetter identifiziert werden, die über Rohre oder Kanäle in Wasserläufe gelangen. Regenentwässerung, obwohl das Wasser über Rohre oder Kanäle in Wasserläufe gelangen kann, gilt als Verschmutzung aus Nicht-Quellen. Andere nonpoint Quelle Verschmutzung kommt aus landwirtschaftlichen Abfluss, Baustellen, und andere Land Störungen, wie in Kap. 11. Punktquellenverschmutzung kommt hauptsächlich von Industrieanlagen und kommunalen Kläranlagen. Die Palette der Schadstoffe ist riesig, nur abhängig davon, was “in den Abfluss geworfen wird.”

Sauerstoffintensive Stoffe, wie sie aus Milchverarbeitungsbetrieben, Brauereien oder Papierfabriken sowie kommunalen Kläranlagen eingeleitet werden, stellen eine der wichtigsten Schadstoffarten dar, da sich diese Stoffe im Wasser zersetzen und das Wasser an gelöstem Sauerstoff abbauen können.

Sedimente und Schwebstoffe können ebenfalls als Schadstoff eingestuft werden. Sedimente bestehen hauptsächlich aus anorganischem Material, das durch Landbewirtschaftung, Bau, Abriss und Bergbau in einen Bach gespült wird. Sedimente stören das Laichen von Fischen, da sie Kiesbetten bedecken und das Eindringen von Licht blockieren können, wodurch Nahrung schwerer zu finden ist. Sedimente können auch Kiemenstrukturen direkt beschädigen und Wasserinsekten und Fische ersticken. Organische Sedimente können das Wasser von Sauerstoff abbauen, anaerobe (ohne Sauerstoff) Bedingungen schaffen und unansehnliche Bedingungen schaffen und unangenehme Gerüche verursachen.Nährstoffe, hauptsächlich Stickstoff und Phosphor, können eine beschleunigte Eutrophierung oder die schnelle biologische “Alterung” von Seen, Bächen und Flussmündungen fördern. Phosphor und Stickstoff sind häufige Schadstoffe in Wohn- und landwirtschaftlichen Abflüssen und werden normalerweise mit Pflanzenresten, tierischen Abfällen oder Düngemitteln in Verbindung gebracht. Phosphor und Stickstoff sind auch häufige Schadstoffe in kommunalen Abwassereinleitungen, auch wenn das Abwasser konventionell behandelt wurde. Phosphor haftet an anorganischen Sedimenten und wird mit Sedimenten im Sturmabfluss transportiert. Stickstoff neigt dazu, sich mit organischer Substanz zu bewegen oder wird aus Böden ausgelaugt und bewegt sich mit Grundwasser.Wärme kann als Wasserschadstoff eingestuft werden, wenn sie durch erhitzte industrielle Abwässer oder durch anthropogene (menschliche) Veränderungen der Bachufervegetation verursacht wird, die die Wassertemperaturen aufgrund der Sonneneinstrahlung erhöhen. Erhitzte Entladungen können die Ökologie eines Baches oder Sees drastisch verändern. Obwohl eine lokale Erwärmung positive Auswirkungen haben kann, wie die Befreiung von Häfen von Eis, sind die ökologischen Auswirkungen im Allgemeinen schädlich. Erhitzte Abwässer senken die Löslichkeit von Sauerstoff im Wasser, da die Gaslöslichkeit in Wasser umgekehrt proportional zur Temperatur ist, wodurch die Menge an gelöstem Sauerstoff verringert wird, die aeroben (sauerstoffabhängigen) Spezies zur Verfügung steht. Wärme erhöht auch die Stoffwechselrate von Wasserorganismen (es sei denn, die Wassertemperatur wird zu hoch und tötet den Organismus ab), was die Menge an gelöstem Sauerstoff weiter reduziert, da die Atmung zunimmt.Kommunales Abwasser enthält häufig hohe Konzentrationen an organischem Kohlenstoff, Phosphor und Stickstoff und kann Pestizide, giftige Chemikalien, Salze, anorganische Feststoffe (z. B. Schlick) sowie pathogene Bakterien und Viren enthalten. Vor einem Jahrhundert wurden die meisten Einleitungen aus Gemeinden überhaupt nicht behandelt. Seit dieser Zeit haben sowohl die Bevölkerung als auch die Verschmutzung durch kommunale Ableitungen zugenommen, aber auch die Behandlung hat zugenommen.

Wir definieren ein Bevölkerungsäquivalent der kommunalen Entladung als Äquivalent der Menge der unbehandelten Entladung, die von einer bestimmten Anzahl von Menschen beigetragen wird. Wenn beispielsweise eine Gemeinde mit 20.000 Einwohnern eine effektive Abwasserbehandlung von 50% aufweist, beträgt das Bevölkerungsäquivalent 0,5 × 20.000 oder 10.000. Wenn jeder einzelne 0,2 lb Feststoffe pro Tag in das Abwasser einbringt und eine Industrie 1.000 lb / Tag einleitet, hat die Industrie ein Bevölkerungsäquivalent von 1.000 / 0,2 oder 5.000. Die aktuelle Schätzung des Bevölkerungsäquivalents kommunaler Einleitungen in die USA. oberflächenwasser ist etwa 100 Millionen, für eine Bevölkerung von fast 300 Millionen. Der Beitrag kommunaler Einleitungen zur Wasserverschmutzung ist in den letzten Jahrzehnten weder erheblich zurückgegangen noch hat er erheblich zugenommen; zumindest fallen wir nicht zurück.

Die Abwassersysteme in älteren US-Städten haben die Abwassersituation verschärft. Als diese Städte zum ersten Mal gebaut wurden, erkannten die Ingenieure, dass Abwasserkanäle notwendig waren, um sowohl Regenwasser als auch Sanitärabfälle abzuführen, und sie entwarfen normalerweise ein einziges System, um beide Ableitungen zum nächstgelegenen geeigneten Gewässer zu leiten. Solche Systeme sind als kombinierte Abwasserkanäle bekannt.

Fast alle Städte mit kombinierten Abwasserkanälen verfügen über Kläranlagen, die nur mit trockenem Wetterstrom (d. H. Ohne Regenwasserabfluss) umgehen können. Wenn es regnet, erhöht sich der Durchfluss im kombinierten Abwassersystem um ein Vielfaches des Durchflusses bei trockenem Wetter, und das meiste davon muss direkt in einen Fluss, See oder eine Bucht umgangen werden. Der Überlauf enthält sowohl Rohabwasser als auch Regenwasser und kann einen erheblichen Schadstoff für das aufnehmende Wasser darstellen. Versuche, den überschüssigen Fluss für die nachfolgende Behandlung zu erfassen und zu speichern, sind teuer, und die Kosten für die Trennung kombinierter Abwassersysteme können unerschwinglich sein.

Im Laufe der Jahre wuchs die Stadtbevölkerung und der Bedarf an Abwasserbehandlung wurde offensichtlich. Es wurden separate Abwassersysteme gebaut: ein System zur Ableitung von sanitärem Abwasser zur Kläranlage und das andere zur Ableitung von Regenwasser. Diese Änderung verbesserte die Gesamtbehandlung des Abwassers, indem sie die Frequenz von Umgehungsstraßen verringerte und zusätzliche Niveaus der Abwasserbehandlung, wie Phosphorabbau erlaubte, an der Kläranlage hinzugefügt zu werden. Die Behandlung des Regenwasserabflusses, der heute eine der Hauptquellen der Wasserverschmutzung in den Vereinigten Staaten ist, blieb ungelöst.

Landwirtschaftliche Abfälle, die direkt in Oberflächengewässer fließen, haben ein kollektives Bevölkerungsäquivalent von etwa zwei Milliarden. Landwirtschaftliche Abfälle sind typischerweise reich an Nährstoffen (Phosphor und Stickstoff), biologisch abbaubarem organischem Kohlenstoff, Pestizidrückständen und fäkalen coliformen Bakterien (Bakterien, die normalerweise im Darmtrakt warmblütiger Tiere leben und auf eine Kontamination durch tierische Abfälle hinweisen). Futterplätze, in denen eine große Anzahl von Tieren in relativ kleinen Räumen untergebracht ist, bieten eine effiziente Möglichkeit, Tiere für Lebensmittel aufzuziehen. Sie befinden sich normalerweise in der Nähe von Schlachthöfen und damit in der Nähe von Städten. Die Futterlot-Drainage (und Drainage aus intensivem Geflügelanbau) schafft ein extrem hohes Wasserverschmutzungspotenzial. Die Aquakultur hat ein ähnliches Problem, da Abfälle auf relativ kleinem Raum konzentriert sind. Selbst relativ geringe Tierdichten können die Wasserqualität erheblich beeinträchtigen, wenn die Tiere das Bachufer mit Füßen treten dürfen, oder der Abfluss aus Gülleteichen darf in nahe gelegene Wasserstraßen überlaufen. Sowohl Oberflächen- als auch Grundwasserverschmutzung sind in landwirtschaftlichen Regionen aufgrund der Extensivität der Düngemittel- und Pestizidanwendung häufig.Die Verschmutzung durch Erdölverbindungen (“Oil pollution”) wurde erstmals 1967 mit der Katastrophe im Torrey Canyon bekannt. Der riesige Tanker mit Rohöl beladen gepflügt in ein Riff im Ärmelkanal. Trotz britischer und französischer Versuche, das Öl zu verbrennen, trat fast alles aus und verschmutzte französische und englische Strände. Schließlich wurde Stroh verwendet, um das Öl aufzusaugen, und Reinigungsmittel wurden aufgetragen, um das Öl zu dispergieren (Reinigungsmittel erwiesen sich später als schädlich für die Küstenökologie).Der mit Abstand berüchtigtste Vorfall der letzten Zeit war der Exxon Valdez Spill im Prince William Sound in Alaska. Öl in Alaska wird in der Region Prudhoe Bay im Norden Alaskas gefördert und zum Tankerterminal in Valdez an der Südküste geleitet. Am 24. März 1989 kam die Exxon Valdez, ein riesiger Öltanker, der mit Rohöl beladen war, vom Kurs ab und traf ein untergetauchtes Riff, das etwa 11 Millionen Gallonen Öl in den Prince William Sound verschüttete. Die Auswirkungen waren verheerend für die fragile Ökologie. Etwa 40.000 Vögel starben, darunter etwa 150 Weißkopfseeadler. Der endgültige Tribut für die Tierwelt wird nie bekannt sein, aber die Auswirkungen der Verschüttung auf die lokale Fischereiwirtschaft können berechnet werden und übersteigen 100 Millionen US-Dollar. Die Bereinigung durch Exxon kostete mindestens 2 Milliarden US-Dollar, und die rechtliche Verantwortung wird noch diskutiert.Während Ölverschmutzungen, die so groß sind wie die Exxon Valdez-Verschüttung, viel Publicity bekommen, wird geschätzt, dass es in den Vereinigten Staaten jedes Jahr etwa 10.000 schwere Ölverschmutzungen gibt und viele weitere kleinere Verschüttungen von Routineoperationen, die keine Schlagzeilen machen. Die Auswirkungen einiger dieser Verschüttungen sind möglicherweise nie bekannt. Neben Ölverschmutzungen lagern sich täglich Erdölkohlenwasserstoffe aus atmosphärischen Quellen (z. B. Autoabgase) auf Straßenoberflächen ab. Wenn es regnet, werden diese öligen Ablagerungen in nahe gelegene Bäche und Seen gespült.Die akute Wirkung von Öl auf Vögel, Fische und andere Wasserorganismen ist gut katalogisiert; Die subtilen Auswirkungen von Öl auf Wasserlebewesen sind nicht so gut verstanden und möglicherweise schädlicher. Zum Beispiel können anadrome Fische, die ihren Heimatstrom durch den Geruch oder Geschmack des Wassers finden, durch das Vorhandensein seltsamer Kohlenwasserstoffe so verwirrt werden, dass sie sich weigern, in ihren Laichstrom einzutreten.

Säuren und Basen aus Industrie und Bergbau können die Wasserqualität in einem Bach oder See so stark verändern, dass sie die dort lebenden Wasserorganismen abtöten oder an der Vermehrung hindern. Saure Minenentwässerung hat Oberflächengewässer seit Beginn des Erzabbaus verschmutzt. Schwefelhaltiges Wasser, das aus Minen ausgelaugt wird, einschließlich alter und verlassener sowie aktiver Minen, enthält Verbindungen, die bei Kontakt mit Luft zu Schwefelsäure oxidieren. Die Ablagerung atmosphärischer Säuren aus Industrieregionen hat zu einer Versauerung der Seen in weiten Teilen Kanadas, Europas und Skandinaviens geführt.Synthetische organische Stoffe und Pestizide können aquatische Ökosysteme beeinträchtigen und das Wasser für den menschlichen Kontakt oder Verzehr unbrauchbar machen. Diese Verbindungen können aus industriellen Abwässern mit Punktquellen oder aus landwirtschaftlichen und städtischen Abflüssen ohne Punktquellen stammen.Die Auswirkungen der Wasserverschmutzung können am besten im Kontext eines aquatischen Ökosystems verstanden werden, indem eine oder mehrere spezifische Wechselwirkungen von Schadstoffen mit diesem Ökosystem untersucht werden.

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