تلوث المياه

يمكن أن تصل المركبات التالية إلى المسطحات المائية عبر مياه الصرف الصحي الخام أو حتى مياه الصرف الصحي المعالجة:

• توجد مركبات كيميائية متنوعة في منتجات النظافة الشخصية ومستحضرات التجميل .
• المنتجات الثانوية للتطهير الموجودة في مياه الشرب المطهرة كيميائياً (على الرغم من أن هذه المواد الكيميائية يمكن أن تكون ملوثة في شبكة توزيع المياه ، إلا أنها متطايرة إلى حد ما، وبالتالي لا توجد عادة في المياه البيئية). ^{[ 6 ]}
• الهرمونات (الناتجة عن تربية الحيوانات ومخلفات وسائل منع الحمل الهرمونية البشرية ) والمواد الاصطناعية مثل الفثالات التي تحاكي عمل الهرمونات. قد يكون لهذه المواد آثار ضارة حتى بتراكيز منخفضة جدًا على الكائنات الحية الطبيعية، وربما على الإنسان إذا تمت معالجة المياه واستخدامها كمياه شرب. ^{[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]}
• المبيدات الحشرية ومبيدات الأعشاب ، غالباً من مياه الصرف الزراعي.
• قد تتواجد مسببات الأمراض مثل فيروس التهاب الكبد أ (HAV) في مياه الصرف الصحي المعالجة والمسطحات المائية المستقبلة، ولكن تتم إزالتها إلى حد كبير أثناء المعالجة الإضافية لمياه الشرب ^{[ 10 ]} ).

يمكن أن تنقل مياه الصرف الصحي غير المعالجة بشكل كافٍ المغذيات، ومسببات الأمراض، والمواد الصلبة العالقة غير المتجانسة، والمواد العضوية البرازية. ^{[ 1 ] : 6}

غالباً ما تكون المواد العضوية التي تدخل المسطحات المائية سامة . ^{[ 15 ] : 229}

• الهيدروكربونات البترولية ، بما في ذلك الوقود ( البنزين ، ووقود الديزل ، ووقود الطائرات، وزيت الوقود ) ومواد التشحيم (زيت المحركات)، ونواتج احتراق الوقود ، من انسكابات النفط أو جريان مياه الأمطار ^{[ 16 ].}
• المركبات العضوية المتطايرة ، مثل المذيبات الصناعية المخزنة بشكل غير صحيح . ومن الأنواع الإشكالية مركبات الكلور العضوية مثل ثنائي الفينيل متعدد الكلور (PCBs) وثلاثي كلورو الإيثيلين ، وهو مذيب شائع.

المواد البيرفلورو ألكيلية والبولي فلورو ألكيلية (PFAS) هي ملوثات عضوية ثابتة . ^{[ 17 ] [ 18 ]}

تشمل الملوثات غير العضوية للمياه ما يلي:

• الأمونيا الناتجة عن مخلفات معالجة الأغذية
• المعادن الثقيلة من المركبات (عبر جريان مياه الأمطار في المناطق الحضرية ) ^{[ 16 ] [ 19 ]} ومياه الصرف الحمضية من المناجم
• النترات والفوسفات ، من مياه الصرف الصحي والزراعة ( انظر تلوث المغذيات )
• الطمي ( الرواسب ) في مياه الجريان السطحي من مواقع البناء أو الصرف الصحي، وقطع الأشجار، وممارسات إزالة الغابات بالحرق، ومواقع إزالة الأراضي
• الملح: يُعرف تملح المياه العذبة بأنه عملية جريان المياه المالحة التي تلوث النظم البيئية للمياه العذبة . ^{[ 20 ]} ويُطلق على التملح الناتج عن الأنشطة البشرية اسم التملح الثانوي، حيث يُعد استخدام أملاح إزالة الجليد عن الطرق الشكل الأكثر شيوعًا للجريان السطحي. ^{[ 21 ] [ 22 ]}

• Environmental persistent pharmaceutical pollutants, which can include various pharmaceutical drugs and their metabolites (see alsodrug pollution), such as antidepressant drugs, antibiotics or the contraceptive pill.
• نواتج أيض المخدرات غير المشروعة (انظر أيضًا علم الأوبئة في مياه الصرف الصحي )، على سبيل المثال الميثامفيتامين والإكستاسي . ^{[ 31 ] [ 32 ]}

يمكن أن تصل النفايات الصلبة إلى المسطحات المائية عبر مياه الصرف الصحي غير المعالجة، وطفح المجاري المختلطة، والجريان السطحي في المناطق الحضرية، وتخلص الناس من القمامة في البيئة. كما يمكن للرياح أن تحمل النفايات الصلبة البلدية من مكبات النفايات ، مما يؤدي إلى تلوث مرئي ، حيث تلوث المواد الكبيرة الظاهرة المياه، بالإضافة إلى تلوث الجسيمات البلاستيكية الدقيقة غير المرئية مباشرة. ويُستخدم مصطلحا " الحطام البحري" و "التلوث البلاستيكي البحري" في سياق تلوث المحيطات.

تبقى الجزيئات البلاستيكية الدقيقة في البيئة بمستويات عالية، لا سيما في النظم البيئية المائية والبحرية ، حيث تُسبب تلوث المياه. ^{[ 33 ]} يأتي 35% من إجمالي الجزيئات البلاستيكية الدقيقة في المحيطات من المنسوجات/الملابس، ويرجع ذلك أساسًا إلى تآكل الملابس المصنوعة من البوليستر أو الأكريليك أو النايلون، غالبًا أثناء عملية الغسيل. ^{[ 34 ]}

تنتقل الجزيئات البلاستيكية الدقيقة من اليابسة إلى البحر بشكل رئيسي عبر مياه الأمطار، ومياه الصرف الصحي غير المعالجة، والرياح. وتُعدّ الأقمشة الاصطناعية، والإطارات، والغبار الحضري من أكثر مصادرها شيوعاً. وتُشكّل هذه المصادر الثلاثة مجتمعةً أكثر من 80% من إجمالي التلوث بالجزيئات البلاستيكية الدقيقة. ^{[ 35 ] [ 36 ]}

Increased water temperatures decrease oxygen levels due to lower levels of dissolved oxygen, as gases are less soluble in warmer liquids. This can kill fish, which may then rot, and alter the composition of the food chain, reducing species biodiversity and fostering the invasion of new thermophilic species.^{[48]:179[15]:375}

The introduction of aquatic invasive organisms is also a form of water pollution, i.e., biological pollution.^[49]

تتكون مياه الصرف الصحي عادةً من 99.9% ماء و0.1% مواد صلبة. ^{[ 54 ]} تُساهم مياه الصرف الصحي في توفير العديد من أنواع المغذيات التي تُؤدي إلى ظاهرة التخثث . فهي مصدر رئيسي للفوسفات، على سبيل المثال. ^{[ 55 ]} غالبًا ما تكون مياه الصرف الصحي مُلوثة بمركبات مُتنوعة موجودة في مُستحضرات النظافة الشخصية ، ومستحضرات التجميل ، والأدوية (انظر أيضًا تلوث الأدوية )، ومُستقلباتها. ^{[ 31 ] [ 32 ]} يُمكن أن يُؤدي تلوث المياه الناتج عن مُلوثات الأدوية المُستمرة في البيئة إلى عواقب وخيمة. على سبيل المثال، عندما تفيض المجاري أثناء العواصف، يُمكن أن يُؤدي ذلك إلى تلوث المياه بمياه الصرف الصحي غير المُعالجة. تُعرف هذه الأحداث بفيضان المجاري الصحية أو فيضان المجاري المُختلطة .

تُنتج العمليات الصناعية التي تستخدم المياه مياه صرف صحي، تُعرف باسم مياه الصرف الصناعي . في الولايات المتحدة، على سبيل المثال، تُعد محطات توليد الطاقة، ومصافي البترول، ومصانع الحديد والصلب، ومصانع الورق واللب، وصناعات تجهيز الأغذية، من أبرز المستهلكين الصناعيين للمياه، حيث تستهلك أكثر من 60% من إجمالي المياه. ^{[ 2 ]} وتُصرّف بعض الصناعات نفايات كيميائية، بما في ذلك المذيبات السامة والمعادن الثقيلة، بالإضافة إلى ملوثات ضارة أخرى.

قد تضيف مياه الصرف الصناعي الملوثات التالية إلى المسطحات المائية المستقبلة إذا لم تتم معالجة مياه الصرف وإدارتها بشكل صحيح:

• المعادن الثقيلة ، بما في ذلك الزئبق والرصاص والكروم
• المواد العضوية والمغذيات مثل مخلفات الطعام : تُطلق بعض الصناعات (مثل صناعة الأغذية ، ومخلفات المسالخ ، وألياف الورق، والمواد النباتية، وما إلى ذلك) تركيزات عالية من الطلب البيولوجي على الأكسجين، ونيتروجين الأمونيا، والزيوت والشحوم. ^{[ 57 ] : 180 [ 15 ]}
• الجسيمات غير العضوية مثل الرمل ، والحصى، وجزيئات المعادن، ومخلفات المطاط من الإطارات، والسيراميك ، وما إلى ذلك؛
• السموم مثل المبيدات الحشرية والسموم ومبيدات الأعشاب وما إلى ذلك.
• المستحضرات الصيدلانية ، والمركبات المسببة لاضطرابات الغدد الصماء، والهرمونات، والمركبات المشبعة بالفلور، والسيليكسانات، ومخدرات الإدمان وغيرها من المواد الخطرة ^{[ 58 ] [ 59 ] [ 60 ]}
• المواد البلاستيكية الدقيقة مثل حبيبات البولي إيثيلين والبولي بروبيلين والبوليستر والبولي أميد ^{[ 61 ]}
• التلوث الحراري الناتج عن محطات توليد الطاقة والمصنعين الصناعيين
• النويدات المشعة الناتجة عن تعدين اليورانيوم ، أو معالجة الوقود النووي ، أو تشغيل المفاعلات النووية ، أو التخلص من النفايات المشعة .
• تتضمن بعض المخلفات الصناعية ملوثات عضوية ثابتة مثل مواد البيرفلورو ألكيل والبولي فلورو ألكيل (PFAS). ^{[ 17 ] [ 18 ]}

تُعدّ الزراعة من المساهمين الرئيسيين في تلوث المياه من مصادر غير محددة. ويؤدي استخدام الأسمدة، بالإضافة إلى جريان المياه السطحية من الحقول الزراعية والمراعي وحظائر التسمين، إلى تلوث المياه بالمغذيات. ^{[ 63 ]} وإلى جانب الزراعة النباتية، تُعدّ تربية الأسماك أيضاً مصدراً للتلوث. كما أن مياه الصرف الزراعي غالباً ما تحتوي على مستويات عالية من المبيدات. ^{[ 2 ]}

الترسيب الجوي هو عملية ترسب الملوثات الهوائية من مصادر صناعية أو طبيعية في المسطحات المائية. وقد يؤدي ذلك إلى تلوث المياه بالقرب من المصدر أو على بعد آلاف الأميال. ومن أكثر الملوثات المائية شيوعًا الناتجة عن الترسيب الجوي الصناعي مركبات الكبريت، ومركبات النيتروجين، ومركبات الزئبق، والمعادن الثقيلة الأخرى، وبعض المبيدات الحشرية، والمنتجات الثانوية الصناعية. أما المصادر الطبيعية للترسيب الجوي فتشمل حرائق الغابات والنشاط الميكروبي. ^{[ 64 ]}

ينتج المطر الحمضي عن انبعاث ثاني أكسيد الكبريت وأكاسيد النيتروجين ، التي تتفاعل مع جزيئات الماء في الغلاف الجوي لتكوين الأحماض. ^{[ 65 ]} وقد بذلت بعض الحكومات جهودًا منذ سبعينيات القرن الماضي للحد من انبعاث ثاني أكسيد الكبريت وأكاسيد النيتروجين في الغلاف الجوي. تُعد المصادر البشرية المصدر الرئيسي لمركبات الكبريت والنيتروجين المسببة للأمطار الحمضية ، ولكن يمكن أيضًا إنتاج أكاسيد النيتروجين بشكل طبيعي عن طريق الصواعق ، بينما ينتج ثاني أكسيد الكبريت عن الانفجارات البركانية . ^{[ 66 ]} ويمكن أن يكون للأمطار الحمضية آثار ضارة على النباتات والنظم البيئية المائية والبنية التحتية. ^{[ 67 ] [ 68 ]}

ارتفعت تركيزات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي منذ خمسينيات القرن التاسع عشر نتيجةً للتأثيرات البشرية ( انبعاثات غازات الاحتباس الحراري ). ^{[ 69 ]} ويؤدي ذلك إلى تحمض المحيطات ، وهو شكل آخر من أشكال تلوث المياه الناتج عن انبعاثات الغلاف الجوي. ^{[ 70 ]}

يُعدّ تلوث المياه مشكلة بيئية عالمية رئيسية، إذ يُمكنه أن يُلحق الضرر بجميع النظم البيئية المائية ، بما في ذلك المياه العذبة والساحلية والمحيطية. ^{[ 75 ]} تشمل الملوثات المحددة التي تُؤدي إلى تلوث المياه مجموعة واسعة من المواد الكيميائية ، ومسببات الأمراض، والتغيرات الفيزيائية مثل ارتفاع درجة الحرارة. في حين أن العديد من المواد الكيميائية والمواد الخاضعة للتنظيم قد تكون موجودة بشكل طبيعي (مثل الكالسيوم والصوديوم والحديد والمنغنيز ، إلخ )، فإن التركيز هو الذي يُحدد عادةً ما يُعتبر مكونًا طبيعيًا للماء وما يُعتبر ملوثًا. يُمكن أن تُؤثر التركيزات العالية للمواد الموجودة بشكل طبيعي سلبًا على النباتات والحيوانات المائية. قد تكون المواد المُستنفدة للأكسجين مواد طبيعية مثل المواد النباتية (مثل الأوراق والأعشاب) بالإضافة إلى المواد الكيميائية المُصنّعة. قد تُسبب مواد أخرى طبيعية وبشرية المنشأ عكارة (تعكّرًا) تحجب الضوء وتُعيق نمو النباتات، وتُسبب انسداد خياشيم بعض أنواع الأسماك. ^{[ 76 ]}

أشارت دراسة نُشرت عام ٢٠١٧ إلى أن "المياه الملوثة تنشر أمراض الجهاز الهضمي والعدوى الطفيلية ، وتتسبب في وفاة ١.٨  مليون شخص" (وتُعرف هذه الأمراض أيضًا بالأمراض المنقولة بالمياه). ^{[ ٧٧ ]} يُعدّ التعرض المستمر للملوثات عبر المياه من المخاطر الصحية البيئية ، إذ يُمكن أن يزيد من احتمالية الإصابة بالسرطان أو غيره من الأمراض. ^{[ ٧٨ ]}

يُمكن أن يُسبب تلوث النيتروجين ظاهرة التخثث، لا سيما في البحيرات. والتخثث هو زيادة في تركيز المغذيات الكيميائية في النظام البيئي إلى حدٍّ يُؤدي إلى زيادة الإنتاجية الأولية لهذا النظام. وقد تحدث آثار بيئية سلبية لاحقة، مثل نقص الأكسجين (نقص الأكسجين) وانخفاض حاد في جودة المياه. ^{[ 1 ] : 131} وهذا بدوره يُمكن أن يُلحق الضرر بالأسماك وغيرها من الكائنات الحية.

يُعدّ تحمض المحيطات أحد آثار تلوث المياه. ويُعرف تحمض المحيطات بأنه الانخفاض المستمر في قيمة الرقم الهيدروجيني (pH ₎ لمحيطات الأرض، والناجم عن امتصاص ثاني أكسيد الكربون ( CO2 ) من الغلاف الجوي. ^{[ 69 ]}

فعلى سبيل المثال، يُعد تلوث المياه في الهند والصين ظاهرة واسعة الانتشار. إذ أن حوالي 90% من المياه في مدن الصين ملوثة. ^{[ 84 ]}

تُعدّ اللوائح الإلزامية أحد جوانب حماية البيئة، لكنها ليست سوى جزء من الحل. تشمل الأدوات المهمة الأخرى للسيطرة على التلوث التوعية البيئية، والأدوات الاقتصادية، وقوى السوق، وإنفاذ القوانين بشكل أكثر صرامة. يمكن أن تكون المعايير "دقيقة" (بقيمة دنيا أو قصوى محددة وقابلة للقياس لملوث ما)، أو "غير دقيقة" مما يستلزم استخدام أفضل التقنيات المتاحة أو أفضل الخيارات البيئية العملية . تشمل الأدوات الاقتصادية القائمة على السوق للسيطرة على التلوث الرسوم، والإعانات، وخطط الإيداع أو الاسترداد، وإنشاء سوق لأرصدة التلوث، وحوافز الإنفاذ. ^{[ 85 ]}

إن الانتقال نحو نهج شامل في مكافحة التلوث الكيميائي يجمع بين المناهج التالية: تدابير المكافحة المتكاملة، والاعتبارات العابرة للحدود، وتدابير المكافحة التكميلية والتكميلية، واعتبارات دورة الحياة ، وتأثيرات الخلائط الكيميائية. ^{[ 85 ]}

يتطلب التحكم في تلوث المياه بنية تحتية مناسبة وخطط إدارة فعّالة. قد تشمل هذه البنية التحتية محطات معالجة مياه الصرف الصحي ، مثل محطات معالجة مياه الصرف الصحي ومحطات معالجة مياه الصرف الصناعي . كما تُسهم معالجة مياه الصرف الزراعي للمزارع، ومكافحة التعرية في مواقع البناء، في منع تلوث المياه. ويشمل التحكم الفعّال في جريان المياه السطحية في المناطق الحضرية خفض سرعة وكمية التدفق.

يتطلب تلوث المياه تقييمًا ومراجعة مستمرة لسياسة موارد المياه على جميع المستويات (من المستوى الدولي وصولاً إلى طبقات المياه الجوفية والآبار الفردية).

يمكن معالجة مياه الصرف الصحي البلدية في محطات معالجة مركزية، أو أنظمة صرف صحي لا مركزية ، أو باستخدام حلول طبيعية ^{[ 86 ]} ، أو في مرافق الصرف الصحي وخزانات التجميع في الموقع. على سبيل المثال، تُعدّ أحواض تثبيت مياه الصرف الصحي خيارًا منخفض التكلفة لمعالجة مياه الصرف الصحي. ^{[ 1 ] : 182} ويمكن استخدام الأشعة فوق البنفسجية (ضوء الشمس) لتحليل بعض الملوثات في أحواض تثبيت مياه الصرف الصحي (بحيرات الصرف الصحي). ^{[ 87 ]} كما أن استخدام خدمات الصرف الصحي المُدارة بشكل آمن من شأنه أن يمنع تلوث المياه الناتج عن عدم توفر خدمات الصرف الصحي. ^{[ 37 ]}

يمكن للأنظمة المصممة والمُدارة بكفاءة (أي التي تتضمن مراحل معالجة ثانوية أو معالجة ثلاثية متقدمة) إزالة 90% أو أكثر من حمولة الملوثات في مياه الصرف الصحي. ^{[ 88 ]} تحتوي بعض المحطات على أنظمة إضافية لإزالة المغذيات ومسببات الأمراض. في حين أن تقنيات المعالجة المتقدمة هذه ستُقلل بلا شك من تصريف الملوثات الدقيقة ، إلا أنها قد تُؤدي أيضًا إلى تكاليف مالية باهظة، فضلاً عن زيادات غير مرغوب فيها بيئيًا في استهلاك الطاقة وانبعاثات غازات الاحتباس الحراري . ^{[ 89 ]}

يمكن معالجة فيضانات المجاري أثناء العواصف من خلال الصيانة الدورية وتحديث شبكة الصرف الصحي . في الولايات المتحدة، لم تُقدم المدن ذات الشبكات المختلطة الكبيرة على مشاريع فصل شاملة للشبكة نظرًا لتكلفتها الباهظة، ^{[ 90 ]} بل نفذت مشاريع فصل جزئي واعتمدت على مناهج البنية التحتية الخضراء . ^{[ 91 ]} وفي بعض الحالات، قامت البلديات بتركيب مرافق تخزين إضافية لمياه الصرف الصحي المختلطة ^{[ 92 ]} أو وسعت طاقة معالجة مياه الصرف الصحي. ^{[ 93 ]}

يمكن إدارة الرواسب الناتجة عن مواقع البناء من خلال تركيب وسائل للحد من التعرية ، مثل التغطية بالنشارة والبذر المائي ، ووسائل للتحكم في الرواسب ، مثل أحواض تجميع الرواسب وحواجز الطمي . ^{[ 98 ]} ويمكن منع تصريف المواد الكيميائية السامة، مثل وقود السيارات ومخلفات غسل الخرسانة، باستخدام خطط لمنع الانسكاب والتحكم فيه، وحاويات مصممة خصيصًا (مثل حاويات غسل الخرسانة) وهياكل مثل أنظمة التحكم في الفائض وسدود التحويل. ^{[ 99 ]}

يؤدي التعرية الناجمة عن إزالة الغابات والتغيرات في النظام الهيدرولوجي (فقدان التربة بسبب جريان المياه) إلى فقدان الرواسب، وربما تلوث المياه. ^{[ 100 ] [ 101 ]}