Kombine kanalizasyon taşmaları Philadelphia’daki su kalitesini nasıl etkiler?

Philadelphia’da ve kanalizasyon sistemlerinin geçmişi 1800’lü yıllara dayanan ABD’nin birçok kentsel bölgesinde, daha sık görülen su baskınları yalnızca insanlar ve mülkler için değil, aynı zamanda çevredeki ekosistemler için de tehdit oluşturuyor. Bu bölgelerde, yağmur suyu ve kanalizasyon aynı borulara akıyor; bu borular, sel meydana geldiğinde sokakları su altında bırakmak yerine yakındaki su yollarına akacak şekilde tasarlandı.

Drexel Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, Philadelphia Su Departmanı ile işbirliği içinde, olumsuz etkilerini azaltmak için hangi adımların atılabileceğini anlamak amacıyla, birleşik kanalizasyon taşmaları adı verilen bu olayların su kalitesi üzerindeki uzun vadeli etkilerini inceliyorlar.

dergisinde yayınlanan son çalışmaları Çevre Yönetimi Dergisitepkiyi en belirgin şekilde etkileyen çevresel ve altyapı unsurlarını belirlemek için Philadelphia’daki farklı havza bölgelerinin birleşik kanalizasyon taşmasının çevresel stresine nasıl tepki verdiğini karşılaştırdı.

Nick Howley Mühendislik ve Bilgisayar Mühendisliği Okulu’nda yardımcı doçent olan Ph.D. Amanda Carneiro Marques, “Philadelphia County’de her yıl sel olayları sırasında 8 milyar galondan (30 milyar litre) fazla kanalizasyon ve yağmur suyu nehirlere ve akarsulara boşaltılıyor” dedi.

“Şehrin bunun su kalitesi üzerindeki olumsuz etkisini ele alması için, bu olaylar sırasında ekosistemde neler olduğuna dair tam bir resme sahip olmak önemlidir.”

Marques ve ekibi, bir taşma olayının genel su kalitesi etkisine ilişkin ayrıntılı bir model oluşturmak için, Ulusal Okyanus ve Atmosfer İdaresi’nden alınan yağış verileri ve Philadelphia Su Departmanı’nın birleşik kanalizasyon taşma kayıtlarıyla birlikte, on yıldan fazla süren ABD Jeolojik Araştırmalar su kalitesi izlemesinden yararlandı.

Araştırmaları, suda bulunan oksijen miktarının bir ölçüsü olan çözünmüş oksijendeki dalgalanmalara odaklandı; bu, önemli bir su kalitesi ölçüsüdür çünkü bir su kütlesinin balıklar ve makroomurgasızlar gibi suda yaşamı sürdürme potansiyelini gösterir.

Çözünmüş oksijen seviyeleri, sıcaklıktaki, akış hacmindeki ve oksijen tüketen mikroorganizmaların bolluğundaki sürekli değişikliklere bağlı olarak dalgalanma eğilimindedir. Bu nedenle, genellikle su baskını veya kirletici maddenin sızması gibi zararlı bir olayın kalan etkilerinin gecikmeli bir göstergesidir.

Marques, “Çözünmüş oksijen, sucul ekosistem sağlığının en önemli göstergelerinden biridir; çünkü zaman içindeki kümülatif çevresel etkileri yansıtabilir; örneğin, bir anın anlık görüntüsünü almak yerine video kaydetmek gibi.” dedi.

“Örneğin, organik madde veya besinlerin akışı hızlı alg büyümesine neden olabilir. Bu algler öldüğünde, organik maddeyi parçalayan aerobik mikroorganizmalarda bir patlamayı tetikleyebilir. Bu mikroorganizmalar solunum sırasında çok miktarda çözünmüş oksijen tüketir ve bu da suda çok düşük çözünmüş oksijen seviyelerine yol açabilir.”

Ekip, Philadelphia’daki dört havzadan gelen verileri inceledi: Darby-Cobbs Creek (Chester, Delaware, Montgomery ve Philadelphia ilçelerinin bazı kısımlarında), Pennypack Creek (Kuzeydoğu Philadelphia’da), Tacony-Frankford Creek (Montgomery ve Philadelphia ilçelerinde) ve Delaware Nehri Havzası’nın Philadelphia sınırındaki kısmı, 2013’ten 2024’e kadar. Her havza, en az bir belirlenmiş birleşik kanalizasyon taşma alanı ve Jeolojik Araştırma izleme istasyonu içerir. bunun yukarısı ve aşağısı.

Aynı izleme alanlarından on yılı aşkın veriye bakmak, araştırmacıların her bir havzanın mevsimsel sıcaklık ve akış hızı değişikliklerine bağlı düzenli çözünmüş oksijen dalgalanmalarını gözlemlemesine olanak sağladı.

Örneğin, Tacony-Frankford Creek havzasında Temmuz ayında yapılan gözlemlerin %40’ında çözünmüş oksijen seviyelerinin Çevre Koruma Ajansı’nın balık büyümesi ve üremesi için belirlediği minimum eşiğin altında olduğu ve düşük seviyelerin Eylül ayına kadar devam ettiği rapor edildi. Buna karşılık, Pennypack Creek ve Darby-Cobbs Creek havzaları tüm yıl boyunca nadiren eşiğin altında seviyeler bildirdi.

Bu bilginin Su Departmanının aynı zaman dilimindeki birleşik kanalizasyon taşma kayıtlarıyla birleştirilmesi, her havzanın kanalizasyondan gelen hızlı yağmur suyu ve organik madde akışına nasıl tepki verdiğini aydınlattı.

Marques, “Her havzanın büyüklüğü, arazi kapsamı ve akış büyüklüğü gibi fiziksel ve hidrolojik özelliklerine bağlı olarak biraz farklı bir çözünmüş oksijen temel profili vardı” dedi. “Bu önceden var olan koşullar aynı zamanda kanalizasyon taşması olayından sonra çözünmüş oksijen seviyelerini stabilize etme yeteneklerinde de rol oynuyor gibi görünüyordu.”

Araştırmacılara göre, Delaware Nehri havzası, taşmaların ardından çözünmüş oksijende çok az değişiklik gösterdi; bunun nedeni, muhtemelen akış hızı ve nispeten büyük hacminin, kanalizasyondaki organik maddeyi seyreltmesine olanak sağlamasıydı. Daha küçük havzalarda çözünmüş oksijende deşarjdan sonra günlerce devam eden 1 mg/L’den fazla azalma görüldü.

Araştırmacılara göre çevredeki altyapı ve arazi kullanımı da rol oynuyor. Dere veya nehre giren taşkın dumanının akış hızı ve hacmi, taşıdığı organik maddeyi ne kadar iyi seyreltebileceğini etkiler.

Marques, “Bu faktörler, birleşik kanalizasyon taşması etkilerinin havzalar arasında tek tip olmaktan uzak olduğunu, ancak bunların akış hızı ve hacmindeki değişikliklere ve muhtemelen çevredeki altyapı ve coğrafyaya büyük ölçüde bağlı olduğunu gösteriyor” dedi.

“Bu aynı zamanda birleşik kanalizasyon taşmalarının olumsuz etkilerini azaltmak isteyen belediyeler için, azaltma stratejilerini tartarken bir havzanın altında yatan kırılganlığı anlamanın önemli olduğu anlamına da geliyor.”

Kombine kanalizasyonlu kentsel alanların taşma olaylarının sıklığını azaltmak için şu anda uyguladığı stratejilerden biri, kanalizasyon sistemine giren yağmur suyunu azaltmaya veya geciktirmeye çalışmaktır. Bu, belirli alanlarda etkili olduğu kanıtlanmış su tutma alanları, geçirgen yüzeyler ve konut sarnıçları ve yağmur varil sistemlerinin kurulumunu içerir.

Grubun gelecekteki araştırmaları, yapılı çevre ile kanalizasyon taşkınlarının birleşik dayanıklılığı arasındaki etkileşimi keşfetmeye devam edecek. Marques ayrıca taşmaların bileşiminin daha iyi anlaşılmasının, belediyelerin etkilerini nasıl daha iyi yönetebilecekleri konusunda önemli bilgiler sağlayabileceğini belirtti.

Marques, “Bu, eskiyen kanalizasyon sistemlerine sahip kentsel alanlara, altyapı iyileştirmeleri ve hafifletme stratejileri hakkında veriye dayalı kararlar almaları için ihtiyaç duydukları bilgileri sağlamaya yönelik önemli bir ilk adımdır” dedi. “Taşma suyunun daha fazla izlenmesi ve test edilmesi, birleşik kanalizasyon taşmaları sırasında en büyük ekolojik riskle karşı karşıya olan alanların belirlenmesine yardımcı olabilir.”