Даже очищенные сточные воды наносят вред пресноводным экосистемам

Реки переполнены избыточными питательными веществами, химикатами и другими загрязнителями, включая сточные воды.В глобальном масштабе около 50% сточных вод очищается на объектах перед сбросом в близлежащие водоемы.Но новые исследования показывают, что даже передовых методов лечения может быть недостаточно для защиты здоровья пресноводных экосистем.

Исследователи выпустили разбавленные очищенные сточные воды в незагрязненный ручей на севере Испании и сравнили потоки энергии через экосистему до и после.

«Мы обнаружили тонкие, но фундаментальные изменения в функционировании экосистемы».

«Мы обнаружили тонкие, но фундаментальные изменения в функционировании экосистемы после добавления сточных вод», — сказал он. Йоар де Гусман, эколог пресной воды из Университета Страны Басков в Испании и ведущий автор исследования.Манипулируя нетронутой экосистемой, она и ее коллеги смогли изолировать воздействие сточных вод, которые могут быть замаскированы в ручьях, содержащих другие типы загрязнения воды.

Сельскохозяйственные стоки, содержащие богатые азотом удобрения, представляют собой знакомую болезнь, вызывающую яркое цветение зеленых водорослей, которое душит водную жизнь.

«Сточные воды, вероятно, являются более серьезным фактором стресса для функционирования рек, чем сельское хозяйство», — сказал Марио Браунс, эколог пресной воды из Центра экологических исследований имени Гельмгольца в Германии, который работает над анализом пищевой сети вместе с де Гузманом, но не участвовал в новом исследовании.

Помимо азота и других питательных веществ, сточные воды пропитаны коварным коктейлем токсичных примесей, полученных из чистящих и косметических средств, фармацевтических препаратов и многого другого.

Десятилетия инвестиций в снижение загрязнения сточных вод, обусловленные такими законами, как Европейская рамочная директива по водным ресурсам и директива США.Закон о чистой воде показывает, что очистка может значительно улучшить качество воды.Но, по словам де Гузмана, «даже после продвинутого лечения токсичные соединения и питательные вещества все еще остаются».

В своем эксперименте де Гузман и его коллеги использовали сточные воды крупного очистного сооружения недалеко от Эльгойбара на севере Испании, где применяется физическая и биологическая обработка, включающая, например, сепарационные резервуары и микробное расщепление, а также расширенную фильтрацию для удаления дополнительных питательных веществ и металлов.

Последствия

Оценка экологического воздействия часто проводится после того, как была построена станция очистки сточных вод, с использованием участков выше по течению для оценки условий без установки.Но эти контрольные точки могут неточно показать, что сточные воды делают с рекой, потому что вода уже может быть разложена, объяснил Браунс.Изолировать воздействие каждого источника загрязнения было бы практически невозможно.

Чтобы изучить роль сточных вод, де Гузман и его коллеги сначала изучили незагрязненный водоток в хорошем экологическом состоянии.Они разделили поток на два участка и в течение года провели инвентаризацию всей экосистемы в каждом.

Начиная с основания пищевой цепи, они зафиксировали количество опавших листьев и биопленки — смеси водорослей, органического материала и грибов, покрывающей русло реки.Затем они подсчитали и измерили количество беспозвоночных, питающихся этими ресурсами, и, наконец, рыбу, находящуюся на вершине пищевой цепи.В течение следующего года они снова обследовали каждый участок ручья, направив сточные воды только в низовья.

Подсчеты биоразнообразия, подобные этим, являются краеугольным камнем оценок экологического воздействия, но исследователи также хотели определить здоровье экосистемы.Они сделали это, подсчитав, сколько энергии производится и потребляется на разных уровнях питающей сети.

Команда рассчитала количество энергии, поставляемой в виде опавших листьев и биопленки, а также то, сколько из них было съедено, в зависимости от биомассы, массы тела и скорости метаболизма каждого вида.Сравнивая путь энергии, поступающей от каждого ресурса до и после отвода сточных вод, исследователи могли объяснить любые изменения загрязнением сточных вод.

«Этот поток энергии является пульсом наших экосистем.Измерение этой энергии дает нам ценный показатель здоровья экосистемы».

«Этот поток энергии является пульсом наших экосистем», — сказал он. Эми Роузмонд, эколог водных экосистем из Университета Джорджии, не принимавший участия в исследовании.«Измерение этой энергии дает нам ценный показатель здоровья экосистемы», — сказала она.

Увеличение количества питательных веществ должно стимулировать рост биопленок, снабжая более высокие уровни пищевой цепи дополнительной энергией, сказал де Гузман.Как и ожидалось, количество биопленки увеличилось после введения сточных вод.В свою очередь, беспозвоночные съели больше биопленки и меньше опавших листьев.

Неожиданностью, по словам де Гусмана, стало то, что количество энергии, поступающей к рыбе, не увеличилось.Она сказала, что, по ее мнению, причиной этого могут быть изменения в сообществе беспозвоночных (когда устойчивые к загрязнению виды становятся более доминирующими).Но прежде чем говорить наверняка, ей нужно больше данных о рационе и энергетических потребностях рыб.Эти результаты были опубликованы в Журнал экологического менеджмента.

«Это интересный экологический сюрприз», — сказал Роузмонд.«Мы знаем, что загрязнение питательными веществами может разрушить отношения хищник-жертва». По ее словам, наличие дополнительной пищи определенного типа приносит пользу некоторым видам, но эти организмы не обязательно являются самой вкусной пищей для хищников, поэтому дополнительная энергия может оставаться неиспользованной.

Кумулятивные эффекты

«Это умный способ отделить воздействие сточных вод от других источников загрязнения», — сказал Суджай Каушал, гидрохимик из Университета Мэриленда, не принимавший участия в исследовании.Результаты показывают, что после значительных инвестиций в современную очистку сточных вод все еще есть возможности для улучшения, добавил он.

По словам Браунса, единого решения проблемы загрязнения сточных вод не существует, хотя лучше всего начать с ограничения того, что попадает в наши водные пути.Помимо загрязнения сточными водами, наши реки сталкиваются с множеством угроз со стороны человека, когда они протекают мимо городов и сельскохозяйственных районов.

Загрязнение сточных вод из точечных источников можно регулировать, но диффузные загрязнения, такие как стоки с сельскохозяйственных угодий и дорог, труднее отследить и определить их причину.Эти источники загрязнения могут сливаться, усиливая общее воздействие на качество воды.«Теперь нам нужно выяснить, как эти комбинированные стрессоры влияют на функцию экосистемы», — сказал Браунс.

Источник : Эос.