20.1.3: Kupunguza Uchafuzi wa Maji

Uchafuzi wa maji unaweza kupunguzwa kwa njia ya udhibiti, bioremediation, na usimamizi wa maji.

Taratibu

Wakati wa miaka ya 1900, viwanda vya haraka nchini Marekani vilisababisha uchafuzi mkubwa wa maji kutokana na kutokwa bure kwa taka ndani ya maji ya uso. Mto Cuyahoga kaskazini mashariki mwa Ohio ulipata moto mara nyingi, ikiwa ni pamoja na moto maarufu katika 1969 ambao ulipata tahadhari ya taifa (takwimu\(\PageIndex{a}\)). Mwaka 1972 Congress ilipitisha mojawapo ya sheria muhimu zaidi za mazingira katika historia ya Marekani, Sheria ya Udhibiti wa Uchafuzi wa Maji ya Shirikisho, ambayo inaitwa Sheria ya Maji Safi (CWA). Madhumuni ya Sheria ya Maji Safi na marekebisho ya baadaye ni kudumisha na kurejesha ubora wa maji, au kwa maneno rahisi kufanya maji yetu yaogelewe na uvuvi. Ilikuwa kinyume cha sheria kutupa uchafuzi wa mazingira ndani ya maji ya uso isipokuwa kuna ruhusa rasmi. CWA inasimamia uchafuzi wa mazingira kutoka chanzo kimoja kama hicho kutoka kwa sekta au mimea ya matibabu ya maji taka kwa kuweka viwango vya uchafuzi wa mazingira (kiwango cha juu cha kila mchafuzi ambacho kinaweza kuwa katika miili ya maji au kutolewa kwa wakati mmoja). Ubora wa maji wa Marekani umeboreshwa kwa kiasi kikubwa kama matokeo, lakini kama bado kuna kazi zaidi inayofanyika.

Kielelezo\(\PageIndex{a}\): Mto Cuyahoga juu ya moto mwaka 1969. Picha kutoka USEPA Mazingira Ulinzi-Agency (uwanja wa umma).

Remediation

Remediation ni kitendo cha kusafisha uchafuzi. Urekebishaji wa kibiolojia (bioremediation) ni mbinu ya usimamizi wa taka inayohusisha matumizi ya viumbe kama mimea, bakteria, na fungi ili kuondoa au kuondosha uchafuzi kutoka kwenye tovuti iliyochafuliwa. Kwa mujibu wa EPA ya Marekani, bioremediation ni “matibabu ambayo hutumia viumbe asili vinavyotokea kuvunja vitu vikali kuwa vitu visivyo na sumu au visivyo na sumu”. Aina hii ya urekebishaji kwa kawaida hutumiwa kwenye kemikali za kikaboni lakini pia hufanya kazi katika kupunguza au kuoksidisha kemikali isokaboni kama nitrati. Phytoremediation ni aina ya bioremediation ambayo hutumia mimea kunyonya kemikali kwa muda.

Bioremediation hutumika sana kutibu maji taka ya binadamu na pia imetumika kuondoa kemikali za kilimo (dawa za wadudu na mbolea) ambazo huchuja kutoka kwenye udongo hadi chini ya ardhi. Baadhi ya metali za sumu, kama vile seleniamu na misombo ya arsenic, zinaweza pia kuondolewa kutoka kwa maji kwa bioremediation. Mercury ni mfano wa chuma cha sumu ambacho kinaweza kuondolewa kutoka kwenye mazingira kwa bioremediation. Aina kadhaa za bakteria zinaweza kutekeleza biotransformation ya zebaki yenye sumu katika aina zisizo na sumu. Bakteria hizi, kama vile Pseudomonas aeruginosa, zinaweza kubadilisha aina ya zebaki iliyoshtakiwa (Hg ^{2 +}) kuwa fomu isiyochajwa (Hg), ambayo haina sumu kali kwa wanadamu.

Pengine moja ya mifano muhimu zaidi na ya kuvutia ya matumizi ya prokaryotes kwa madhumuni ya bioremediation ni kusafishwa kwa maji ya mafuta. Ili kusafisha uharibifu huu, bioremediation inakuzwa kwa kuongeza virutubisho isokaboni ambavyo husaidia bakteria tayari kuwepo katika mazingira kukua. Bakteria ya uharibifu wa hidrokaboni hulisha hidrokaboni katika droplet ya mafuta, kuivunja katika misombo ya isokaboni. Spishi zingine, kama vile Alcanivorax borkumensis, huzalisha surfactants ambazo huvunja mafuta kuwa matone, na kuifanya kupatikana zaidi kwa bakteria zinazoharibu mafuta. Katika kesi ya kumwagika mafuta katika bahari, unaoendelea, bioremediation asili huelekea kutokea, kama vile kuna bakteria ya kuteketeza mafuta katika bahari kabla ya kumwagika. Chini ya hali nzuri, imeripotiwa kuwa hadi asilimia 80 ya vipengele visivyo na nguvu (ambazo hazipatikani kwa urahisi) katika mafuta zinaweza kuharibiwa ndani ya mwaka mmoja wa kumwagika. Watafiti na vinasaba bakteria nyingine ya kula mafuta ya petroli; kwa kweli, kwanza patent maombi kwa ajili ya maombi bioremediation katika Marekani ilikuwa kwa ajili ya vinasaba mafuta kula bakteria.

Kielelezo\(\PageIndex{a}\): (a) Kusafisha mafuta baada Exxon Valdez kumwagika katika Alaska (1989), wafanyakazi hosed mafuta kutoka fukwe na kisha kutumika boom yaliyo kwa corral mafuta, ambayo hatimaye skimmed kutoka uso maji. Aina fulani za bakteria zinaweza kufuta na kuharibu mafuta. (b) Moja ya matokeo mabaya zaidi ya uharibifu wa mafuta ni uharibifu wa wanyama. (mikopo a: mabadiliko ya kazi na NOAA; mikopo b: mabadiliko ya kazi na GOLUBENKOV, NGO: Kuokoa Taman)

Kuna idadi ya faida za gharama/ufanisi kwa bioremediation, ambayo inaweza kuajiriwa katika maeneo ambayo haipatikani bila kuchimba. Kwa mfano, kumwagika kwa hydrocarbon (hasa, kumwagika mafuta) au vimumunyisho fulani vya klorini vinaweza kuchafua maji ya chini, ambayo inaweza kuwa rahisi kutibu kwa kutumia bioremediation kuliko mbinu za kawaida. Hii ni kawaida sana chini ya gharama kubwa kuliko excavation ikifuatiwa na ovyo mahali pengine, incineration, au mikakati mingine ya matibabu off-site. Pia hupunguza au hupunguza haja ya “pampu na kutibu”, mazoezi ya kawaida katika maeneo ambapo hidrokaboni imechafua maji ya chini safi. Kutumia microorganisms kwa bioremediation ya hidrokaboni pia ina faida ya kuvunja uchafu katika ngazi ya Masi, kinyume na tu kemikali kutawanya uchafu.

Remediation ya kemikali hutumia kuanzishwa kwa kemikali ili kuondoa mchafuzi au kuifanya kuwa chini ya madhara. Mfano mmoja ni vikwazo vya tendaji, ukuta unaoweza kupunguzwa chini au kwenye hatua ya kutokwa ambayo kemikali hugusa na uchafu ndani ya maji. Vikwazo vya ufanisi vilivyotengenezwa kwa chokaa vinaweza kuongeza pH ya mifereji ya mgodi wa asidi, na kufanya maji kuwa chini ya tindikali na ya msingi zaidi, ambayo huondoa uchafu ulioharibika na mvua kuwa fomu imara. Remediation kimwili lina kuondoa maji machafu na ama kutibu (aka pampu na kutibu) na filtration au kutupa yake. Chaguzi hizi zote ni kitaalam ngumu, ghali, na ngumu, na remediation kimwili kawaida kuwa gharama kubwa zaidi.

Usimamizi wa Maji

Usimamizi wa maji ya maji unahusisha kupunguza kemikali zinazotumiwa kwa ardhi katika mabwawa ya maji (ambayo yatakimbia ndani ya mwili wa maji) na kurudiwa kwa kemikali hizo (takwimu\(\PageIndex{b-c}\)). Mkakati huu ni bora zaidi kwa uchafuzi wa chanzo nonpoint kuliko kuweka viwango vya uchafuzi wa mazingira (kama CWA gani) kwa sababu hauhitaji kila chanzo cha uchafuzi wa mazingira kutambuliwa.

Kielelezo\(\PageIndex{b}\): Wakati baadhi ya watersheds ni ndogo, wengine inahusisha maelfu ya maili za mraba na inaweza kuwa na mito, mito, maziwa, hifadhi, na chini ya ardhi ya chini ambayo ni mamia ya maili bara. Inavyoonekana hapa ni mtazamo wa angani wa Drakes Bay, sehemu ya California Tomales-Drake watershed. Picha na maelezo (yamebadilishwa) kutoka Brian Cluer, NOAA Uvuvi West Coast Region, California Pwani Office (uwanja wa umma).

Kielelezo\(\PageIndex{c}\): Mchoro wa maji, eneo ambalo linaingia ndani ya mwili wa maji. Mpaka wa bonde la mifereji ya maji hufafanua kando ya maji. Upepo huanguka kwenye maji ya maji. Baadhi hurejesha anga kwa njia ya uvukizi au evapotranspiration. Maji hukusanya katika mito ndogo, ambayo huingia kwenye mto mkubwa. Zaidi ya hayo, maji ya uso yanaweza kuingia kwenye maji ya maji (uingizaji wa maji ya uso) kama maji yaliyoagizwa kupitia mabomba au mifereji. Maji ya uso hutoka kwenye maji ya maji (maji ya uso) kama maji yaliyotumwa kupitia mifereji ya mabomba. Vile vile, uingizaji wa maji ya ardhi huingia kwenye mfumo, na nje ya maji ya ardhi hutoka kwenye mfumo. Maji ya chini yanahifadhiwa katika maji ya chini ya ardhi, na meza ya maji inaonyesha kiwango cha juu cha maji ya chini katika aquifer. Picha kutoka kwa Healy, R.W., Winter, T.C., LaBaugh, J.W., na Franke, O.L., 2007,: Bajeti za Maji: Misingi ya rasilimali za maji bora na usimamizi wa mazingira: Mviringo wa Utafiti wa Kijiolojia wa Marekani 1308.

Kudumisha au kurejesha maeneo ya mto (kanda za mto) ni muhimu kwa usimamizi wa maji (takwimu\(\PageIndex{d}\)). Hizi ni maeneo ya ardhi karibu ya kutosha kwa mwili wa maji kuathiriwa na mwili huo wa maji, kwa mfano, eneo lush la uoto unaozunguka mto. Maeneo ya Riparian hutoa huduma nyingi za mazingira zinazoendeleza ubora wa maji na kupunguza uchafuzi wa mazingira. Mimea inachukua virutubisho ambayo inaweza vinginevyo kusababisha eutrophication. Pia hutoa kivuli, kuweka maji baridi na kuongeza uwezo wake wa kushikilia oksijeni iliyoharibika. Mizizi ya mimea hushikamana na udongo, kupambana na mmomonyoko wa ardhi. Zaidi ya hayo, mizizi na mimea ya chini hupunguza kasi ya mtiririko wa kukimbia, kukuza kuingia. Viwango vya juu vya kupenya vina faida kadhaa: (1) chini ya kurudiwa inapatikana ili kuleta uchafuzi wa mazingira kwenye mto, ziwa, au bay, (2) uchafuzi utachujwa kutoka kwenye maji yanayotokana na ardhi, na (3) maji ya maji yanajazwa tena.

Kielelezo\(\PageIndex{d}\): Maeneo ya Riparian hupunguza uchafuzi wa maji kwa kunyonya virutubisho, kuweka maji baridi, kupunguza mmomonyoko wa ardhi, na kukuza kupenya Picha na BLM (uwanja wa umma).

Mipango ya usimamizi wa maji kwa kawaida huacha mimea isiyo na shida ya mto moja kwa moja karibu na mwili wa maji (takwimu\(\PageIndex{e}\)). Next (kusonga mbali na maji), inaweza kusimamiwa msitu ikifuatiwa na kilimo. Kilimo kikubwa zaidi kinapaswa kuwa mbali zaidi na mwili wa maji, hasa wakati dawa za dawa na mbolea zinatumika.

Kielelezo\(\PageIndex{e}\): Ingawa misitu riparian Buffers ni mara nyingi iliyoundwa hasa kwa ajili ya faida ubora wa maji, mazoea haya pia ni pamoja na aina ngumu kwamba kutoa bidhaa kama vile karanga, matunda, na mapambo florals ngumu. Hizi ni mifano ya bidhaa zisizo za mbao za misitu. Eneo la 1, ambalo ni karibu na mto, ni msitu usioweza kusimamiwa. Eneo la 2 lina nut iliyosimamiwa au miti ya matunda na vichaka. Eneo la 3 lina maua yaliyoweza kusimamiwa na forbs. (Forbs ni mimea isiyo na ngozi isipokuwa nyasi.) Picha na maelezo na Kituo cha Taifa cha kilimo cha USDA (uwanja wa umma).

Katika maeneo ya miji pia inaweza kuundwa kwa makini ili kupunguza uchafuzi wa maji. Bustani za mvua karibu na majengo ni maeneo yenye udongo na uoto unaokuza kuingia ndani. Lami inayoweza kupunguzwa, ambayo inaruhusu maji kupitisha, pia inakuza kuingia ndani, na hupunguza kurudiwa, na kujenga fursa chache za maji kupata uchafuzi kutokana na kuosha kwenye barabara chafu.

Attribution

Ilibadilishwa na Melissa Ha kutoka vyanzo vifuatavyo:

• Uchafuzi wa maji kutoka Utangulizi wa Jiolojia na Johnson et al. (leseni chini ya CC-BY-NC-SA)
• Matibabu ya Maji na Bioremediation kutoka Biolojia ya Mazingira na Mathayo R. Fisher (leseni chini ya CC-BY)