Анализ примерно 135 тысяч водосборных бассейнов показывает, что большое количество основных загрязняющих веществ поступает из сточных вод человека, а не только из сельскохозяйственных стоков.

Во всем мире сточные воды хлещут из труб в реки и моря, угрожая здоровью людей и водным экосистемам. Хотя уже давно известно, что некоторые отдельные участки являются основными источниками загрязнения прибрежных районов, «у нас никогда не было глобального понимания масштабов проблемы», — говорит Каскад Тухольске, географ из Института Земли Колумбийского университета.

Он и его коллеги всесторонне изучили этот вопрос, рассчитав количество фекальных патогенов и азота, которые подпитывают вредоносное цветение водорослей и создают мертвые зоны, лишённые кислорода, которые сбрасываются в океан вместе со сточными водами человека почти в 135 тысячах мест по всему миру. Они выяснили, что примерно половину загрязнения азотом можно отнести всего к 25 местам и что около половины патогенов также происходят из 25 источников, в некоторых случаях из одних и тех же.

Исследователи говорят, что эти результаты, опубликованные на этой неделе в PLOS One, могут послужить информацией для международного сотрудничества и помочь политикам выбрать наиболее эффективные способы очистки сточных вод для загрязненных территорий.

По словам Тухольске, многие ученые, изучающие воздействие человека на прибрежные экосистемы, сосредоточили свое внимание на сельскохозяйственных стоках, потому что удобрения, которые смываются в море, несут огромное количество питательных веществ и патогенов, которые могут нанести вред морской среде. А вот влиянию бытовых сточных вод уделяется гораздо меньше внимания, говорит Джолиа Лэмб, морской ученый из Калифорнийского университета в Ирвине, которая не принимала участия в исследовании. Частично причина может заключаться в том, что, в отличие от мусора или разливов нефти, сточные воды невидимы в морской воде. «Меня водили на пляжи, которые выглядят красивыми и чистыми, — говорит Лэмб. — А потом мы начинаем тестировать воду, и в ней обнаруживается значительный уровень патогенных микроорганизмов для человека».

По словам Тухольске, существует множество способов очистки сточных вод, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. Например, очистные сооружения тщательно фильтруют болезнетворные микроорганизмы, но менее эффективны при удалении азота. Кроме того, их строительство, эксплуатация и техническое обслуживание дорогостоящее. Септические системы дешевле и могут улавливать большую часть азота, но они менее эффективны в предотвращении проникновения в окружающую среду патогенов. По словам Тухольске, выявление мест, где переносимый сточными водами азот и патогены представляют собой отдельные или комбинированные проблемы, может помочь политикам найти наиболее эффективные решения.

Пытаясь восполнить этот информационный пробел, Тухольске и его коллеги проанализировали демографические данные по городским и сельским поселениям по всему миру. Они также рассмотрели доступ этих поселений к различным типам очистки сточных вод, а также национальную статистику потребления белка, которая помогла им подсчитать, сколько азота, вероятно, будут содержать отходы людей. Исследователи использовали эту информацию, чтобы построить глобальную сетку, показывающую, откуда поступают азот и патогенные микроорганизмы в сточные воды и как эти сточные воды обрабатывались. Затем они объединили эту сетку источников сточных вод с нанесенными на карту границами водоразделов (участков, которые стекают в водоем, например, в реку), а также с местоположениями рифов и зарослей водорослей, чувствительных к загрязнению.

В итоге выяснилось, что в глобальном масштабе сточные воды, попадающие в море, содержат примерно на 40 процентов больше азота, чем сельскохозяйственные стоки. Это показывает, что, хотя сточные воды менее заметны, они вносят значительный вклад в загрязнение питательными веществами. Более того, исследователи показали, что азот из сточных вод человека достигает около 58 процентов коралловых рифов мира и 88 процентов зарослей морских водорослей. Обе эти прибрежные экосистемы являются важными средами обитания диких животных и могут помочь смягчить последствия изменения климата за счёт связывания углерода.

Тухольске и его коллеги также обнаружили, что загрязнение сточных вод представляет собой концентрированную проблему. Половина обследованных водосборов практически не сбрасывала в океаны азот из сточных вод или патогенные микроорганизмы. Всего 25 водоразделов, разбросанных почти по всем континентам и охватывающих несколько стран, вносят в сточные воды около 46 процентов азота. На такое же количество водосборов приходится 51 процент патогенов, переносимых сточными водами в море. Основными источниками азота сточных вод являются водораздел реки Янцзы в Китае, на который приходится 11 процентов от общего объема, река Нил в северной Африке, река Миссисипи в США, река Парана в Аргентине и река Дунай в Европе.

Исследователи отметили, что вклад азота и патогенов не всегда коррелирует. Например, они обнаружили, что большое количество патогенных микроорганизмов сточных вод было сброшено в реку Брахмапутра в Центральной и Южной Азии, но по сравнению с рекой Янцзы вклад азота оказался намного ниже, чем ожидалось. Впрочем, учёные говорят, что частично объяснить это могут различия в существующих методах очистки сточных вод в двух регионах.

Результаты исследования «поистине впечатляют, потому что мы можем начать точно определять, где у нас есть азот сточных вод и патогены, попадающие в окружающую среду, — говорит Лэмб. — Это помогает защитникам окружающей среды, специалистам по очистке сточных вод и специалистам по санитарии работать вместе, чтобы разработать меры, которые могут уменьшить воздействие азота или патогенов, попадающих в окружающую среду, или и то, и другое. Он разоблачает эти проблемы и показывает, где вы получите максимальную отдачу от вложенных средств».