Een groot aantal nieuwe afvalwaterzuiveringsinstallaties in ontwikkelingslanden heeft geleid tot een onbalans tussen fosfor en stikstof in oppervlaktewateren. Het resultaat kan een overmatige groei van potentieel giftige algen zijn met een voorkeur voor stikstof. Een nieuwe studie roept op tot een betere vermindering van nutriënten om de biodiversiteit van ecosystemen in meren en andere oppervlaktewaterlichamen te behouden.

Als een van de 17 duurzame ontwikkelingsdoelen van de VN, schoon water en sanitatie krijgen veel aandacht. Om dit allesomvattende doel te bereiken, efficiënt gemeentelijk afvalwaterbeheer speelt een grote rol. De meeste menselijke activiteiten produceren afvalwater - en de jaarlijkse productie van gemeentelijk afvalwater over de hele wereld overtreft nu de hoeveelheid water die in ongeveer 12 dagen door de enorme Amazone-rivier naar de Atlantische Oceaan wordt geloosd.

"De hoeveelheid afvalwater blijft groeien met de verstedelijking en de daarmee gepaard gaande bevolkingsgroei. Toenemende afvalwaterproductie, samen met ontoereikende opvang- en behandelingsfaciliteiten, hebben geleid tot negatieve effecten op de waterkwaliteit, ', zegt NIVA-onderzoeker Yan Lin.

Volgens Lin, veel ontwikkelingslanden pakken het probleem aan door snel nieuwe afvalwaterzuiveringsinstallaties te bouwen.

"Het verschil in stikstof- en fosforverwijderingsefficiëntie, echter, heeft geleid tot een onbalans van stikstof ten opzichte van fosfor in waterlichamen. Dit kan negatieve gevolgen hebben voor de biodiversiteit en het algemene functioneren van het ontvangende aquatische ecosysteem, ' zei Lin.

In dit artikel, we zullen nader ingaan op stikstof en fosfor en de impact van deze twee elementen op aquatische ecosystemen. Zowel stikstof als fosfor zijn essentiële elementen voor organismen om te groeien. Echter, omdat overmatige voedingsstoffen eutrofiëring van waterlichamen kunnen veroorzaken, het is erg belangrijk om de nutriëntenstromen in deze wateren te beheersen.

Afvalwaterbehandeling boom in China

Veel landen pakken het probleem van overtollige nutriënten aan door de capaciteit voor de behandeling van stedelijk afvalwater te vergroten. Dit is vaak beter haalbaar dan het verminderen van niet-puntige voedingsbronnen, bijvoorbeeld door het verminderen van de dosering van kunstmest en het behoud van stroomgebieden. In China, die in dit artikel centraal zal staan, de bouw van afvalwaterzuiveringsinstallaties is de afgelopen vijftien jaar snel gegroeid.

In 2005, het percentage gemeentelijk afvalwater dat in China op nationale schaal werd behandeld, bedroeg slechts ongeveer 40 %. in 2017, het bereikte meer dan 90%.

Echter, de resultaten van deze verschuiving van maatregelen met betrekking tot nutriëntenconcentraties in meren zijn onbekend.

Kan leiden tot algenbloei

In de PNAS publicatie "Verbetering van de gemeentelijke afvalwaterzuivering verandert de stikstof- tot fosforverhoudingen van meren in bevolkte gebieden, " een breed consortium van wetenschappers, waaronder experts van het Norwegian Institute of Water Research (NIVA) laten zien dat deze hausse in de gemeentelijke afvalwaterzuivering in China een belangrijke aanjager is van de toename van de stikstof/fosfor-massaverhoudingen in de meren van het land. Dit is vooral belangrijk in het meer bevolkte Oost-China.

De belangrijkste reden is dat in de meeste van de huidige afvalwaterzuiveringsinstallaties fosfor effectiever wordt verwijderd dan stikstof uit afvalwater, argumenteren de onderzoekers.

"We hebben de veranderingen in de voedingsstatus van 46 grote meren in China onderzocht. Terwijl het water in het algemeen schoner wordt, de bevindingen laten zien dat de fosfor in een veel sneller tempo afneemt, ', zegt NIVA-onderzoeker Lin.

De resultaten laten zien dat in het afgelopen decennium De fosforconcentratie in de meeste meren in het oosten van China is aanzienlijk gedaald. Stikstofconcentratie, anderzijds, grotendeels stabiel is gebleven. Dus, de verhouding stikstof tot fosfor is steeds groter geworden.

Volgens Lin, dit kan onverwachte gevolgen hebben voor het functioneren van aquatische voedselwebben, zoals de toenemende prevalentie van bepaalde soorten cyanobacteriën in de voedselrijke meren.

"Onze bevindingen benadrukken de noodzaak van efficiëntere stikstofreductie naast fosforreductie in afvalwaterbehandeling om het risico op fytoplanktonbloei en toxineproductie te verminderen en om de ecosysteembiodiversiteit in stroomafwaartse waterlichamen te behouden, ' zei Lin.

Goede balans essentieel

Niet bekend met de term nutriëntenstoichiometrie? De term kan worden omschreven als een wetenschap die de balans van belangrijke levenselementen zoals koolstof, stikstof, en fosfor in verschillende ecologische processen. De kern ervan is het blootleggen van de impact van veranderingen in de leefomgeving en de samenstelling van biologische elementen op de algemene functie van terrestrische en aquatische ecosystemen.

Net zoals mensen het beste gedijen op een dieet met een goede balans tussen koolhydraten, eiwit en vet, de natuur heeft ook bepaalde voorkeuren. Een goede balans tussen nutriënten zoals stikstof en fosfor is essentieel.

Om gezonde wateren met een goede biodiversiteit te behouden, Om te voorkomen dat er te veel nutriënten in de natuur terechtkomen, zijn er afvalwaterzuiveringsinstallaties geplaatst. Echter, in de nieuwe PNAS-paper stellen de onderzoekers dat het hoog tijd is voor de afvalwaterzuiveringsinstallaties om efficiëntere stikstofverwijderingstechnologieën te ontwikkelen.

"Het beheersen van de langetermijnevolutie van de stoichiometrische kenmerken van stikstof en fosfor in waterlichamen is een voorwaarde voor het verduidelijken van veranderingen in de primaire productiviteit van de aquatische ecologie en het ontdekken van mogelijke oorzaken van negatieve ecologische gevolgen, ' zei Lin.

Oproep voor nieuwe regelgeving

De NIVA-onderzoeker stelt dat de resultaten van het project in aanmerking moeten worden genomen bij het evalueren van de implementatie van milieubeheermaatregelen en het formuleren van toekomstige doelen voor nutriëntenbeheer en -beheersing.

"De groeiende onbalans tussen stikstof en fosfor heeft belangrijke implicaties voor de aquatische ecologie die nog steeds slecht doordacht en begrepen wordt, ' zei Lin.

"De huidige regelgeving moet worden bijgewerkt om de nutriëntenstoichiometrieparameters op te nemen in plaats van enkelvoudige nutriëntengrenswaarden, " hij zei.

Vooral, de resultaten van de studie zouden grote implicaties moeten hebben voor de beleidsvorming van afvalwaterzuivering in ontwikkelingslanden, waar enorme infrastructurele ontwikkelingen, inclusief afvalwaterzuiveringsinstallaties, ondergaan.

"Het ontwerp van afvalwaterzuiveringsinstallaties moet naast fosfor efficiënter stikstof verminderen, om de stikstof/fosfor-massaverhouding in evenwicht te houden, ’ concludeerde Lin.