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廃水と下水は、表面流出や浄化システムから廃水処理施設や雨水排水口に至るまでの水源から水生システムに入ります。水が汚染されているため、毎年約350万人のアメリカ人が水泳やボートなどのレクリエーション活動から病気になっています。多くの人が自分の病気と触れた水を結びつけない。ただし、水質生態系に対する水質汚染の影響は、人間の病気をはるかに超えています。
下水とは？
下水は、通常下水道によって運び去られる廃液と固形物として定義できます。 「環境研究と公衆衛生の国際ジャーナル」によると、廃水は「雨水流出、ならびに工業用、家庭用または商業用の下水または水によって運ばれるそれらの組み合わせとして定義される」ことができます。
排水の4つの主要なタイプは、家庭用、工業用、農業用、および都市です。生活排水は、人間や動物の糞便を含む黒い水と、入浴、洗濯、調理、園芸などの家庭活動からの雑排水で構成されています。産業廃水は、パルプ、紙、石油化学流出物、化学物質、塩、酸などの産業廃棄物で構成されています。農業排水は、特に肥料や農薬に関連する農業活動、汚染された地下水、および農業技術に由来します。都市廃水は、生活排水と工業廃水が下水浸透および雨水と組み合わされたものとして定義されています。
下水および廃水処理
廃水処理には3つの段階があります。第一段階または一次処理では、廃水を貯水池に置きます。固形廃棄物は底部に沈殿し、油脂などの低密度材料は上部に浮き上がります。これらの材料は削除できます。第二段階または二次処理は、溶解および懸濁した生体物質を除去します。ほとんどの二次処理システムは、好気性細菌を使用して廃水中の有機物質を消費します。三次または三次処理は、最終的に敏感な環境に放出される廃水をさらにきれいにします。 3次処理は、残っている汚染物質に応じて、いくつかの方法で実行できます。砂ろ過は粒子状物質を除去します。リン酸塩は、ポリリン酸塩蓄積生物と呼ばれる細菌を使用して除去できます。硝化細菌を使用して窒素を除去できます。ラグーンと呼ばれる方法は、植物、バクテリア、藻類、動物プランクトンが自然のプロセスを通じて残りの汚染物質を消費するラグーンに水を貯蔵します。
一次処理中に除去されたスラッジと呼ばれる固形廃棄物は、二次処理も受けます。スラッジはバクテリアで処理されます。細菌は、燃料として使用するのに十分なメタンを生成する場合があります。または、スラッジを焼却することができます。汚泥を処理する別の方法は、汚泥を凝縮し、加熱して消毒し、最後に処理した汚泥を肥料として使用することから始まります。
排水の二次処理を要求する1972年の浄水法にもかかわらず、一部の米国自治体は免除を申請し、受け取りました。世界中で、推定25億人が改善された衛生設備を欠いています。人口の増加、インフラの老朽化、自然災害も、排水処理システムの有効性に影響を与えます。
水生環境の廃水
生活排水には、生物学的危害やマイクロプラスチック粒子から石鹸や脂肪に至るまでの汚染物質が含まれています。農業廃水には生物学的危険、塩、農薬、肥料が含まれています。都市廃水には家庭廃水と産業廃水が含まれますが、雨水排水からの流出も含まれます。雨水排水管は、道路や駐車場（油、ガソリン、汚れ、ゴミ）からだけでなく、ヤードや公園（汚れ、ペット廃棄物、農薬、除草剤、肥料）から汚染物質を運びます。産業廃水には、石油化学製品やその他の化学物質、酸、放射性物質、塩などの幅広い化学物質が含まれています。最近の発見は、さまざまな薬物が排水を汚染することも示しています。
ミシガン大学は、2018年の報告書で、米国環境保護庁（EPA）が次のように述べていると述べています。「河川および河川のマイルの53％、湖のエーカーの71％、河口平方マイルの79％、五大湖の海岸線の98％評価されたマイルは、障害者として分類されます（少なくとも1回の指定された使用では受け入れられません）。
水生環境における生物学的危害
排水に見られる生物学的危険には、細菌、真菌、寄生虫、ウイルスが含まれます。細菌および細菌性疾患は、大腸菌、腸チフス、サルモネラ、コレラおよび赤痢に及びます。菌類にはアスペルギルスが含まれます。寄生虫には、クリプトスポリジウム、ジアルジア、回虫が含まれます。 A型肝炎のようなウイルスは、排水にも見られます。下水汚染によって引き起こされる健康上の問題は、毎年推定350万人のアメリカ人に影響を与えています。地中海に流入する廃水の推定50％は未処理の下水です。農場、家、公園、ビーチからの生物学的廃棄物は、人間よりも大きな影響を与える健康上の問題を引き起こします。
淡水に含まれる細菌やその他の生物は、酸素を使用して、付随する下水を代謝します。下水を分解する間、これらの微生物は低酸素（酸素が枯渇した）デッドゾーンを引き起こす可能性があります。これらのデッドゾーンには、魚や他の在来生物が生き残るために必要な酸素が不足しています。下水関連の細菌に感染した貝は、世界中の人々を苦しめます。海洋環境では、人間の腸内細菌がサンゴに感染し、サンゴの白化病を引き起こす可能性があります。サンゴが自然のバクテリアと藻類を失うと死に、バクテリアから魚の個体群までのサンゴの生態系が死ぬゾーンになります。
ホルモン（魚類と両生類の生殖発達に影響を与える）から合法および違法のアンフェタミン、抗うつ薬まで、さまざまな薬物が水生生態系に入りました。一部の薬物はユーザーの尿および糞便の下水システムに流れ込み、一部の薬物は排水溝に流されています。水生生物に対するアンフェタミンの影響に関する1つの対照研究では、昆虫の繁殖の加速、藻類の減少、珪藻および微生物の多様性の変化が示されました。
水生環境における栄養障害
肥料からの栄養豊富な材料、特に窒素とリン、および廃棄物は、新鮮な生態系と海洋の生態系の両方で富栄養化を引き起こします。過剰な栄養分の藻類のブルームは、水中の光の透過率を低下させ、植物やプランクトンに影響を与えながら、水中の酸素の量を減らします。藻が死ぬと、分解細菌はさらに多くの溶存酸素を消費します。極端な場合、酸素が失われると大きなデッドゾーンが生じます。米国中西部からの肥料と栄養豊富な材料の流出により、メキシコ湾で7,728平方マイルの酸素が枯渇したデッドゾーンが発生しました。
水生環境における産業廃棄物
産業廃棄物は多くの場合、家庭廃棄物と同じ下水処理施設を通過します。産業廃棄物には多くの場合、さまざまな化学物質が含まれており、鉛、水銀、カドミウム、ヒ素などの重金属も含まれている場合があります。これらの化学物質のすべてが下水処理場で完全に除去されるわけではないため、化学物質は川、湖、海水に放出されます。さらに、処理せずに水生生態系に放出または流出する廃棄物もあります。海洋生物に対する下水汚染の影響は、食物連鎖全体の生物に影響を与えます。
魚がプランクトン、藻類、金属を含む小さな餌を食べると、重金属が魚の組織に蓄積します。このプロセスは生物濃縮と呼ばれます。人間を含む他の動物がこれらの魚を食べると、重金属は消費者を毒するのに十分な濃度に達する可能性があります。これらの重金属は、魚にとっても有害な量で蓄積する可能性があります。
石油製品、放射性廃棄物、残留性有機汚染物質などの産業下水の放出の制御が改善され、1980年代から2006年の間に油性廃棄物が90％削減されました。と動物。
大気汚染と水生生態系
工業用のすすや煙も水生生態系に影響を与えます。例えば、水蒸気と結合した二酸化硫黄は、硫酸または酸性雨を形成します。酸性雨と流出は水生pHを低下させ、魚の酸素、塩分、栄養素を吸収する能力を妨げます。また、低pHはカルシウムの吸収を妨げます。多くの魚にとって不適切なカルシウムバランスは、卵が適切に発達せず、脆すぎたり弱くなったりすることを意味します。カルシウム欠乏は、魚の棘と骨の弱い部分とザリガニの外骨格の弱い部分も引き起こします。酸性雨はまた、土壌からアルミニウムを浸出し、甲殻類や魚の繁殖を妨げます。さらに、pHが6を下回ると、メイフライやコナジラミなどの昆虫が生き残れず、食物連鎖に影響を与えます。
水生生態系のごみ
都市下水には、雨水排水溝や最終的に水路に流れ込むごみが含まれます。このごみの推定70％は海底に、約15％は浜辺に、約15％は海に浮かんでいます。ごみの大部分である70％は、残りの30％の大部分を占める金属とガラスを含むプラスチックです。調査によると、1,200を超える水生種がごみを食べたり、その中や上で生活したり、絡まったりすることでごみと相互作用します。プラスチックの大部分はマイクロプラスチックの形で、大きなプラスチックの破片からの小さな破片です。哺乳類、魚、甲殻類などの多様な動物は、このゴミの影響を受けます。