Тенденция большинства из нас, когда дело доходит до человеческих сточных вод, ускользает из поля зрения, из памяти. Мы редко задумываемся о том, что происходит после того, как мы спускаем воду в унитазе или закрываем кран.
Тем не менее, исследователи из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре направили свое внимание и значительные вычислительные мощности на предмет и его влияние на глобальные прибрежные экосистемы. Результаты некрасивые, но поучительные.
«Мотивацией этого исследования было желание получить детальное представление о том, как сточные воды влияют на прибрежные воды во всем мире», - сказал Каскад Тухольске, ведущий автор статьи, опубликованной в журнале PLOS One. В то время как исследования наземных угроз прибрежным морским экосистемам часто сосредоточены на сельскохозяйственных стоках и на том, что происходит, когда удобрения и отходы животноводства попадают в океан, по его словам, лишь немногие исследования исследуют, что происходит, когда то же самое происходит с человеческими нечистотами.
«Это не первое исследование, в котором создается глобальная модель сточных вод, но это первое исследование, в котором картируется попадание азота и патогенов из сточных вод в 130 000 водоразделов по всей планете», - сказал Тухольске. «И это важно, потому что в пространстве вмешательства есть компромиссы». Он добавил, что информация из этой модели может сделать эти компромиссы более четкими и упростить принятие управленческих решений.
Масштаб проблемы
Большая часть сточных вод человека сбрасывается в океан по всему миру в различных очищенных и неочищенных состояниях из сточных вод, септиков и источников прямого поступления. Неудивительно, что основные источники сточных вод человека также являются местами с плотным человеческим населением, которое, как правило, скапливается вокруг крупных водоразделов.
«По нашим оценкам, на 25 водосборных бассейнов приходится примерно 46% глобального поступления азота из сточных вод в океан», - сказал Тухольске, научный сотрудник Колумбийского университета, проводивший это исследование в аспирантуре Калифорнийского университета в Санта-Барбаре. «Почти половина азота поступает из сточных вод по сравнению с сельскохозяйственными стоками во всем мире, - добавил он, - что составляет огромную долю». По данным газеты, береговые линии по всему миру страдают от повышенного содержания азота.
Тухольске и междисциплинарная группа коллег-ученых UCSB - Бен Халперн, Гордон Бласко, Хуан Карлос Вильясенор, Мелани Фрейзер и Келли Кейлор - создали визуализацию данных, которая отображает в глобальном масштабе источники и места назначения азота, общего элемента в как сельскохозяйственные, так и человеческие сточные воды, вызывающие эвтрофикацию. Это явление, при котором избыток питательных веществ вызывает цветение фитопланктона недалеко от берега, которое вырабатывает токсины и лишает воду в этом районе кислорода. Эти так называемые «мертвые зоны» не только душат морских обитателей, которым не повезло оказаться в них, но и могут вызвать проблемы в пищевой цепочке, в том числе и для человека.
«Многие прибрежные экосистемы, такие как коралловые рифы и заросли морских водорослей, особенно чувствительны к избытку питательных веществ, даже если у вас нет мертвой зоны», - сказал Халперн, профессор Школы экологических наук им. Менеджмент и директор Национального центра экологического анализа и синтеза UCSB. «Вся экосистема может перейти в сильно деградированное состояние, когда уровень питательных веществ слишком высок. Коралловые рифы могут превратиться в поля водорослей, которые разрастаются и убивают находящиеся под ними кораллы. подвергается наибольшему риску."
Для Тухольске, чьи исследования сосредоточены на пищевых системах, модель наглядно демонстрирует влияние современного рациона питания на прибрежные экосистемы.
«Что действительно удивило в этом исследовании, так это то, как переход на животные белки в рационе влияет на морскую экологию», - сказал он. По мере того, как страны становятся богаче и включают больше мяса в свои продовольственные системы, объяснил он, тем больше азота появляется в сточных водах, в дополнение к уже высоким уровням, производимым сельским хозяйством.
«Чем больше гамбургеров люди едят, тем больше азота попадает в океан», - сказал он.
Две цели
Избыток азота - не единственная проблема, связанная с растущим объемом сточных вод, сбрасываемых человеком в океан; куда идут сточные воды, туда и болезнетворные микроорганизмы. Но для удаления азота или патогенов могут потребоваться совсем другие методы, из-за чего лицам, принимающим решения, с ограниченными ресурсами и различными приоритетами может быть трудно взвесить свои варианты между улучшением здоровья населения и защитой прибрежных экосистем..
С помощью мелкомасштабных оценок поступления питательных веществ и патогенов, обеспечиваемых этой моделью, цель состоит в том, чтобы предоставить информацию, которая может привести к локальным решениям, которые вместе могут решить сложную глобальную проблему.
«Эти нисходящие карты с высоким разрешением можно сопоставить с восходящими подходами, и мы можем передавать знания из разных географических регионов», - сказал Тухольске. «Адаптация и смягчение последствий действительно идут снизу вверх, и наличие глобальной карты помогает определить приоритеты и поделиться знаниями.
«Хотя мы определяем масштаб этой проблемы, мы можем что-то с ней сделать», - добавил он. «Мы можем защитить как здоровье населения, так и прибрежные экосистемы».