Сточные воды септиков широко распространены в лагуне Индиан-Ривер во Флориде
Более десяти лет считалось, что основными причинами вредоносного цветения водорослей в лагуне Индиан-Ривер во Флориде являются вымывание удобрений и связанный с этим сток ливневых вод. Однако, несмотря на многочисленные постановления об ограничении использования удобрений в жилых зонах, принятые с 2011 года, качество воды, вредоносное цветение водорослей и гибель морской травы, приведшая к массовой гибели находящихся под угрозой флоридских ламантинов, продолжают ухудшаться.
В шести округах, прилегающих к 156-мильной лагуне Индиан-Ривер (40% восточного побережья Флориды), разрешено использование более 300 000 септических систем. В округах Индиан-Ривер и Мартин септики обеспечивают более 50% утилизации сточных вод. Через пять протоков воды лагуны стекают в океан, что потенциально влияет на другую важную экосистему Флориды.
Чтобы определить, способствуют ли септические системы в округе Индиан-Ривер обогащению питательными веществами грунтовых и поверхностных вод, сбрасываемых в центральную часть лагуны, исследователи из Института океанографии Харбор-Бранч Университета Флориды оценили качество воды на 20 участках в четырех суб-бассейнах этого округа.
В исследовании, опубликованном в журнале Marine Pollution Bulletin, они измерили стабильные изотопы азота в грунтовых водах, поверхностных водах и тканях макрофитов, чтобы определить источники азота, влияющие на лагуну. Сукралоза — искусственный подсластитель, который не полностью расщепляется септическими системами или очистными сооружениями, — использовалась в качестве индикатора бытовых сточных вод, а плотность фекальных индикаторных бактерий — как показатель загрязнения сточными водами.
Результаты показывают, что обогащение азотом всех суб-бассейнов в этом исследовании подтверждает, что даже «правильно функционирующие» септические системы вносят азот в поверхностные (мелкие) грунтовые воды. Более того, мелководные экосистемы без значительного источника промывки и разбавления, такие как центральная часть лагуны Индиан-Ривер, более восприимчивы к поступлению загрязненных грунтовых вод. Данные свидетельствуют, что эта проблема, вероятно, широко распространена в лагуне, включая ее каналы, притоки и реки.
Грунтовые воды имели значительно более высокие концентрации растворенных питательных веществ, соотношения питательных веществ и более обогащенные стабильные изотопы нитратов по сравнению с поверхностными водами, что указывает на грунтовые воды, обогащенные септическими системами, как на источник азота для прилегающих поверхностных вод. Этот вывод имеет значение для поступления питательных веществ и загрязнения, поскольку подводный сток грунтовых вод является основным механизмом переноса питательных веществ и микробов в прибрежные воды.
Исследователи обнаружили, что количество энтерококков и фекальных колиформ было сходным во всех дренажных бассейнах, что указывает на повсеместное распространение бактериального загрязнения в поверхностных водах центральной части лагуны. Сукралоза была обнаружена в поверхностных водах по всей исследуемой территории, что подтверждает повышенные концентрации азота, обогащенные значения стабильных изотопов азота и высокое содержание фекальных индикаторных бактерий в поверхностных водах. Это демонстрирует, что дренажные системы в округе Индиан-Ривер загрязнены отходами септиков.
«Люди увеличивают поступление азота беспрецедентными темпами, которые теперь превышают устойчивость жизненно важных экосистем Земли», — сказал Брайан Лапуант, доктор философии, старший автор и профессор-исследователь FAU Harbor Branch. — «Наше исследование показывает, что внедрение передовых технологий очистки сточных вод или распределенных систем очистки сточных вод (DWT) в ключевых местах может позволить снизить поступление питательных веществ и улучшить качество воды в эстуариях и состояние морской травы в лагуне Индиан-Ривер и других местах с аналогичными условиями».
Результаты исследования также подтверждают, что флоридские грунты, такие как песчаные почвы и пористый известняк, не подходят для удаления питательных веществ обычными септическими системами, особенно в низменных районах с сезонно высоким уровнем грунтовых вод.
«Высокие сезонные уровни грунтовых вод, как наблюдалось, снижают функциональность септических систем во многих местах, включая Норт-Форт-Майерс, Джупитер и остров Сент-Джордж во Флориде, южный Род-Айленд и Онтарио в Канаде, что подтверждает географический масштаб этих проблем», — сказала Рэйчел Брютон, автор-корреспондент и научный сотрудник FAU Harbor Branch. — «Во Флориде сочетаются неподходящие типы почв и высокий уровень грунтовых вод, что может привести к постоянному попаданию отходов септиков в грунтовые воды, загрязняя их высоким уровнем питательных веществ и фекальных индикаторных бактерий. Это загрязнение в конечном итоге сбрасывается в поверхностные воды, такие как каналы, реки и эстуарии, способствуя ухудшению качества воды и вредоносному цветению водорослей».
Исследователи наблюдали сезонные различия. Как правило, концентрации растворенных питательных веществ как в грунтовых, так и в поверхностных водах были выше в сезон дождей. Это, вероятно, является результатом увеличения инфильтрации, потока грунтовых вод и стока ливневых вод в сезон дождей. Грунтовые воды были менее изменчивы по сезонам, чем поверхностные. Влияние септических систем на поверхностные воды в четырех дренажных бассейнах и, в конечном итоге, на принимающие воды лагуны Индиан-Ривер усугубляется восточным потоком поверхностного водоносного горизонта.
«Учитывая недавнее беспрецедентное вредоносное цветение водорослей и катастрофическую потерю морской травы, наблюдаемые в этом эстуарии, определение конкретных факторов поступления питательных веществ необходимо для информирования политики восстановления», — сказал Лапуант. — «Важно, что наши исследования подтверждают аналогичные выводы в более умеренных водосборных бассейнах, подтверждая, что септические системы вблизи чувствительных водных экосистем могут способствовать увеличению вредоносного цветения водорослей за счет обогащения азотом».