الإدارة المتكاملة للمياه الملوثة
روابط سريعة :-
إعداد: أ.د.عطية الجيار
أستاذ بمعهد بحوث الأراضي والمياه والبيئة بمركز البحوث الزراعية
إن أهم القضايا في العالم اليوم هي ندرة المياه وتلوث المياه المرتبط بها. جزء مهم من التنمية الحضرية هو المعالجة الفعالة لمياه الصرف الصحي (WWT). تواجه المناطق الحضرية في العالم هجرة متزايدة وتوسعا سريعا. باعتباره أحد العوائق الرئيسية، يؤدي التحضر إلى تلوث واسع النطاق للهواء والماء والمواد الصلبة.
تابعونا على صفحة الفلاح اليوم على فيس بوك
علاوة على ذلك، فإن الطلب المستقبلي على المياه الصالحة للشرب في المناطق السكنية سيؤدي إلى زيادة إعادة استخدام مياه الصرف الصحي. ومن ناحية أخرى، يعيش نصف سكان العالم في المناطق الريفية حيث قد لا يكون من الممكن أو المرغوب فيه إنشاء نظام صرف صحي كامل. وقد وصل تلوث مياه الصرف الصحي إلى مستويات خطيرة.
يكون التحدي الأكبر في قطاع المياه والصرف الصحي على مدى العقدين المقبلين هو تنفيذ معالجة مياه الصرف الصحي منخفضة التكلفة والتي ستسمح في الوقت نفسه بإعادة الاستخدام الانتقائي للنفايات السائلة المعالجة للأغراض الزراعية والصناعية. من الضروري بالنسبة لنا تحويل الأوضاع إلى نظام مستدام ومغلق لإدارة مياه الصرف الصحي في المناطق الحضرية موجه نحو الحفاظ على المياه والموارد (مثل المغذيات والطاقة).
تاريخيا، كان التركيز الأساسي لأنشطة إدارة مياه الصرف الصحي على تصريف مياه الصرف الصحي من مصادر مجتمعية. منذ الثمانينيات، اكتسبت مكافحة التلوث من المصادر غير المحددة المزيد والمزيد من الاهتمام. وفي وقت لاحق، تم ممارسة أفضل ممارسات الإدارة (BMPs) في كل مكان.
هذا يعني أنه تم إدخال تقنيات وأجهزة جديدة لأنظمة المعالجة الصغيرة (أي تدفق مياه الصرف الصحي < 3,785 مترا مكعبا في اليوم)، مما يجعل تنفيذ إدارة مياه الصرف الصحي الصغيرة واللامركزية (DWM) ممكنا. في العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، أصبح مفهوم التنمية منخفضة التأثير (LID) شائعا ويستخدم في 1) تخطيط استخدام الأراضي، 2) إدارة جريان مياه الأمطار (على سبيل المثال، في الولايات المتحدة وكندا)، و3) أي نوع من التنمية التي إما أن يعزز أو لا يقلل بشكل كبير من الجودة البيئية (كما هو الحال في المملكة المتحدة).
في جميع أنحاء العالم، يبحث الناس بشكل مستمر عن أنظمة مناسبة من حيث الحجم والتكلفة والمرونة، وتتوافق مع مبادئ الاستدامة. منذ عام 2010، بدأ الجمهور يدرك تدريجيا تقنيات معالجة مياه الصرف الصحي الطبيعية الخضراء والمستدامة والتخلص منها باعتبارها المفتاح لتحقيق الاستدامة في معالجة مياه الصرف الصحي وإدارة الموارد في العالم.
من المتوقع أن يزيد عدد سكان العالم إلى أكثر من 9 مليارات نسمة بحلول عام 2050، ونتيجة لذلك، سيرتفع الطلب على المياه وتوليد مياه الصرف الصحي وفقا لذلك. وتتسبب المياه العادمة في تأثير مباشر على تنوع الحياة في البيئات المائية إذا لم تتم إدارتها بشكل جيد.
في القرن الحادي والعشرين، أدت التطورات الصناعية السريعة إلى تعقيدات خطيرة في النظم البيئية الطبيعية. يتم إطلاق التفريغ من العديد من أنشطة التصنيع مثل الطلاء والطلاء المعدني والمجمعات الغذائية ومصانع الأدوية وهندسة البطاريات، والتي تحتوي على أيونات المعادن الثقيلة والأصباغ والمكونات العضوية، مباشرة في البيئة المائية.
لقد أجبرت الكمية المتزايدة من مياه الصرف الصحي العالم على التحكم في طرق معالجة مياه الصرف الصحي وزيادة جودتها لتقليل الآثار البيئية وحماية البيئات البيئية المائية. وفي السنوات الأخيرة، تمت زيادة معايير الجودة لمعالجة مياه الصرف الصحي السائلة، مما أدى بالتالي إلى زيادة تكاليف بناء وتشغيل وصيانة هياكل المعالجة، ومتطلبات الطاقة والتقدم التكنولوجي.
كما أن استخدام الطاقة في هياكل معالجة مياه الصرف الصحي وانبعاثات غازات الدفيئة المرتبطة بها يتزايد أيضًا بشكل تدريجي بسبب أهداف المعالجة القوية. أحد الجوانب المهمة بشكل خاص في معالجة مياه الصرف الصحي هو التعامل مع حمأة الصرف الصحي، وهي نتاج معالجة المجاري وقد تحتوي على مكونات سامة مثل الكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض، والملوثات العضوية، والمعادن الثقيلة التي يمكن أن تسبب تلوثا بيئيا شديدا.
يبحث العالم اليوم عن تقنيات معالجة مياه الصرف الصحي التي توفر تكلفة أقل، ومدخلات طاقة منخفضة، وصديقة للبيئة مثل طرق المعالجة الطبيعية والجمع بين الطرق التقليدية والطبيعية في طرق المعالجة المختلفة. تعتمد أنظمة معالجة المياه الطبيعية في المقام الأول على العمليات الطبيعية لتحقيق الغرض المقصود؛ في حين أنها قد تحتاج إلى ضخ وأنابيب لنقل مياه الصرف الصحي، إلا أنها لا تعتمد على مصادر الطاقة الخارجية للمعالجة الرئيسية. تعد برك التثبيت (SP)، واستخدام النباتات المائية (AP)، والأراضي الرطبة المشيدة (CW) من خيارات معالجة المياه المتكاملة، وهي صديقة للبيئة وتعمل على تقليل تلوث المياه وضمان الاستدامة البيئية.
تكاليف العلاج المرتبطة بالطريقة الطبيعية أقل بكثير من الطرق التقليدية. وبحسب فإن تكلفة معالجة جالون واحد من مياه الصرف الصحي بالطرق التقليدية تبلغ 6.5 دولار أمريكي، بينما تبلغ تكلفة المعالجة بالطريقة الطبيعية لكمية مساوية من مياه الصرف الصحي 0.6 دولار أمريكي. تكون كفاءة إزالة الملوثات ومسببات الأمراض باستخدام الطرق الطبيعية عالية جدا عندما تتم معالجة النفايات السائلة على مستويات ثانوية من خلال أنظمة المعالجة الطبيعية.
يتم تطبيق أساليب معالجة المياه الطبيعية في الدول ذات الدخل المرتفع والمنخفض الدخل بسبب انخفاض تكاليف التشغيل والصيانة (MC)، وانخفاض انبعاثات الكربون، وانخفاض استخدام الطاقة، وبالتالي فهي حل جذاب للتكيف مع تغير المناخ. يجب أن تحقق الطرق المثلى لمعالجة مياه الصرف الصحي أهداف معالجة أقل، والحد الأدنى من تصريف ملوثات المياه، وأداء صيانة عالي وتوفير المياه لإعادة الاستخدام.
تركز تقنيات معالجة المياه الطبيعية مثل مرشحات التربة (SF)، والأراضي الرطبة المعالجة، والنباتات المائية، والمخلفات، وإعادة استخدام مياه الصرف الصحي في الزراعة المروية على الحفاظ على سلامة البيئة. تتعامل أساليب معالجة مياه الصرف الصحي الطبيعية على نطاق واسع مع الاستدامة البيئية، وإدارة مكونات محددة من مياه الصرف الصحي أثناء معالجة مياه الصرف الصحي. ويتم تنظيف النفايات من خلال الغطاء النباتي والتربة للحفاظ على الكائنات الحية الدقيقة التي تستهلك الملوثات في مياه الصرف الصحي.
تكون العمليات التشغيلية وMC أقل بالنسبة للمدن أو الصناعات التي تستخدم معالجة مياه الصرف الصحي الطبيعية لأنها تستخدم أجهزة ميكانيكية أقل. تحتاج محطات معالجة المياه الطبيعية إلى المزيد من الأراضي للعمليات التشغيلية، وهذه الطريقة أكثر فعالية بالنسبة للمدن الصغيرة والقرى ذات الحجم السكاني المحدود. ومع ذلك، عند استخدام هذه الطريقة في المدن الصناعية ذات الكثافة السكانية العالية والمدن ذات الكثافة السكانية العالية، يكون التوزيع اللامركزي والمحلي أكثر فعالية.
تتميز تقنيات معالجة مياه الصرف الصحي الطبيعية بأنها قادرة على الصمود أمام تغير المناخ، مما يعني أنها لا تطلق أي انبعاثات كربونية في الغلاف الجوي كما أنها فعالة من حيث التكلفة. تتوافق الطرق مع المعايير البيئية، وهي منخفضة التكلفة، وتوفر عمليات سهلة، وتوفر قدرة مرونة ممتازة على الرغم من زيادة متطلبات الأراضي. ومع ذلك، فإن كفاءة المعالجة لمختلف تقنيات معالجة مياه الصرف الصحي الطبيعية يمكن أن تكون متغيرة للغاية ولا يمكن قياسها بسهولة.
يعد الري عاملا رئيسيا في تأمين الإمدادات الغذائية في العديد من البلدان النامية. ومن إجمالي الأراضي الصالحة للزراعة في العالم، هناك 17 في المائة مروية وتنتج 34 في المائة من المحاصيل. وتقع ثلاثة أرباع المساحة المروية (192 مليون هكتار) في البلدان النامية، ونتيجة لذلك هناك اعتماد كبير على المياه لإنتاج الغذاء.
في كثير من الأحيان، تُستخدم مياه الصرف الصحي في هذه البلدان لري الأراضي بسبب ارتفاع الطلب على المياه (70% من إجمالي الاستخدام)، وتوافر مياه الصرف الصحي، وزيادة الإنتاجية التي توفرها المغذيات المضافة والمواد العضوية، وإمكانية الزراعة على مدار السنة. يمكن أن يكون الري بمياه الصرف الصحي مهما جدا على المستوى المحلي.
تستخدم مياه الصرف الصحي للري بأشكال عديدة. يمكن استخدامه كمياه معالجة (مياه مستصلحة) أو غير معالجة (مياه الصرف الصحي الخام) ويمكن تطبيقه مباشرة على المحاصيل أو بشكل غير مباشر بعد تصريفه وتخفيفه بمياه الأنهار أو الخزانات. في بعض الأحيان تكون إعادة الاستخدام جزءا من مشروع مخطط له، ولكن في معظم الأحيان – وخاصة في البلدان النامية – يحدث ذلك. في البلدان الصناعية، تعد إعادة استخدام المياه جزءا من استراتيجية لحماية المسطحات المائية وتقليل تكاليف معالجة مياه الصرف الصحي.
عادة ما يتم تنفيذها فقط بعد تحقيق معايير بيئية عالية لمعالجة مياه الصرف الصحي، ونتيجة لذلك تحتوي المياه المستصلحة على نسبة منخفضة من المواد العضوية والمغذيات. وعلى النقيض من ذلك، فإن إعادة الاستخدام في البلدان النامية غالبا ما تكون استجابة تلقائية لنقص المياه وفرص العمل. وتمارس هذه الممارسة بشكل عام باستخدام المياه “رديئة الجودة” (حتى مياه الصرف الصحي الخام)، والتي يحبها المزارعون لخصائصها التسميدية ولكن في الغالب لأنها الطريقة الوحيدة لكسب لقمة العيش.
يمكن أيضا استخدام مياه الصرف الصحي في الري الزراعي في المدن. وتمارس هذه “الزراعة الحضرية” في المناطق الحضرية وشبه الحضرية في البلدان القاحلة أو الرطبة، اعتمادا على توافر مياه الصرف الصحي، والطلب المحلي على المنتجات الغذائية الطازجة، والأشخاص الذين يعيشون على حافة الفقر والذين ليس لديهم فرص عمل.
تستخدم المياه العادمة المتدفقة في القنوات المفتوحة لري قطع صغيرة جدا من الأراضي حيث يتم زراعة الأشجار أو الأعلاف أو أي منتج آخر يمكن طرحه في السوق بكميات صغيرة (الزهور والخضروات) أو استخدامه كجزء من النظام الغذائي للأسرة. مثل أي نشاط، فإن استخدام مياه الصرف الصحي للري له مزايا وعيوب. وتناقش هذه المقالة هذه الجوانب، وبناءً على العمل العلمي والتجارب العملية تقترح طرقًا للحصول على أقصى قدر من الفوائد مع تقليل المخاطر.
أولاً: مزايا استخدام مياه الصرف الصحي في الري الزراعي
1- يسمح بزيادة إنتاجية المحاصيل والإنتاج على مدار العام وتوسيع نطاق المحاصيل التي يمكن ريها، خاصة في المناطق القاحلة وشبه القاحلة.
2- يعيد تدوير المواد العضوية والمواد المغذية الأخرى إلى التربة. وبالتالي فهو يقلل من تكلفة الأسمدة.
3- يقلل من استخدام الأسمدة الاصطناعية. يعمل كوسيلة منخفضة التكلفة للتخلص من مياه الصرف الصحي ويمكن أن تكون صحية أيضًا (في ظل ظروف خاضعة للرقابة).
4- يتجنب تصريف الملوثات إلى المسطحات المائية السطحية.
5- زيادة الكفاءة الاقتصادية للاستثمارات في التخلص من مياه الصرف الصحي والري.
6- يحافظ على مصادر المياه العذبة ويقلل من تأثيراتها السلبية على المسطحات المائية.
7- يمكن إعادة تغذية طبقات المياه الجوفية عن طريق التسلل.
8- يحسن خواص التربة (خصوبة التربة).
9- تكلفة ضخ المياه العادمة من القنوات القريبة أقل من تكلفة ضخ المياه الجوفية.
10- يوفر فوائد إضافية مثل توليد دخل أكبر من زراعة وتسويق المحاصيل ذات القيمة العالية، مما يساهم في تحسين التغذية وتحسين فرص التعليم للأطفال.
ثانياً: مخاطر وعيوب استخدام المياه العادمة في الري الزراعي
1- لتعظيم الفوائد وتقليل العيوب، يجب التخطيط بعناية لإعادة استخدام مياه الصرف الصحي.
2- لأن تأثير التلوث عادة ما يكون أقل ويستغرق وقتا أطول في التربة منه في المياه السطحية، قد تؤخر بعض الحكومات بناء المرافق اللازمة لمعالجة مياه الصرف الصحي.
3- تزداد ملوحة الماء والمحتوى المعدني في التربة على المدى الطويل.
4- هناك حاجة إلى سعة تخزينية للتكيف/التوفيق بين إنتاج مياه الصرف الصحي المستمر والطلب على المياه للمحاصيل والمياه التي يتم توفيرها عن طريق هطول الأمطار.
5- في ظل ظروف غير خاضعة للرقابة (أ) يمكن أن تسبب مسببات الأمراض الموجودة في مياه الصرف الصحي مشاكل صحية للإنسان والماشية؛ (ب) بعض المواد التي قد تكون موجودة في مياه الصرف الصحي يمكن أن تكون سامة للنباتات أو الماشية أو البشر الذين يستهلكون المحاصيل؛ (ج) بعض المواد التي قد تكون موجودة في مياه الصرف الصحي يمكن أن تقلل من إنتاجية التربة؛ (د) قد يؤدي تسرب المياه العادمة إلى طبقات المياه الجوفية إلى تلوث طبقة المياه الجوفية بمسببات الأمراض والمواد العضوية.
ثالثاً: مدى استخدام مياه الصرف الصحي
لا يوجد جرد عالمي كامل لمدى استخدام المياه العادمة لري الأراضي، ويرجع ذلك في الغالب إلى الافتقار إلى البيانات غير المتجانسة والخوف الذي تشعر به البلدان بشأن الكشف عن المعلومات؛ ويمكن فرض عقوبات اقتصادية إذا تبين أن المنتجات المروية بمياه منخفضة الجودة.1 ومع ذلك، فإن الرقم العالمي الذي يتم الاستشهاد به عادة هو ما لا يقل عن 20 مليون هكتار في 50 دولة (حوالي 10 في المائة من الأراضي المروية) يتم ريها بمياه خام أو جزئية. مياه الصرف الصحي المعالجة.
وتشير التقديرات أيضًا إلى أن عُشر سكان العالم أو أكثر يستهلكون المحاصيل المروية بمياه الصرف الصحي. وبطبيعة الحال، يختلف استخدام مياه الصرف الصحي بشكل كبير من منطقة إلى أخرى. ففي هانوي بفيتنام، على سبيل المثال، يتم ري ما يصل إلى 80% من الخضروات المنتجة بمياه الصرف الصحي. ومن المؤكد أن الوضع الإقليمي يعتمد على مستوى معالجة مياه الصرف الصحي (35 في المائة في المتوسط في آسيا، و14 في المائة في أمريكا اللاتينية ومنطقة البحر الكاريبي، ومستويات تقترب من الصفر في أفريقيا). ولأن تكلفة تحسين الصرف الصحي كبيرة مقارنة بالاحتياجات الأخرى، فمن المقدر أنه في المستقبل المنظور، سيستمر استخدام مياه الصرف الصحي غير المعالجة لأغراض الري.
رابعاً: التأثيرات على صحة الإنسان
ومن المثير للدهشة أن الآثار الصحية للري بمياه الصرف الصحي يمكن أن تكون إيجابية وسلبية. ولم تتم دراسة التأثيرات الإيجابية بشكل كامل، ولكن بدأ الاعتراف بها في الأدبيات، وهي تتعلق بالأمن الغذائي في المناطق الفقيرة. وبفضل مياه الصرف الصحي، من الممكن (والطريقة الوحيدة عادة) إنتاج الغذاء وزيادة الدخل في المناطق الفقيرة، وبالتالي زيادة التغذية ونوعية الحياة. ويلعب سوء التغذية دورا هاما في وفاة 50% من جميع الأطفال في البلدان النامية (10.4 مليون طفل دون سن الخامسة يموتون سنويا).
أظهرت دراسة أجريت في تنزانيا أن القرية التي تم تطوير نظام لري الأرز فيها باستخدام مياه الصرف الصحي بها عدد أكبر من نواقل الملاريا مقارنة بقرية السافانا المجاورة ولكن مستوى انتقال الملاريا أقل. كان لدى القرية التي تطبق نظام الري موارد أكبر لشراء الطعام، وكان الأطفال يتمتعون بحالة تغذوية أفضل، وكان القرويون أكثر ميلا إلى شراء واستخدام الناموسيات.
ترجع الآثار السلبية إلى وجود مسببات الأمراض والمركبات الكيميائية السامة في مياه الصرف الصحي. هناك أربع مجموعات معرضة للخطر: (1) العمال الزراعيون وأسرهم؛ (2) معالجات المحاصيل؛ (3) مستهلكي المحاصيل واللحوم والألبان؛ (4) أولئك الذين يعيشون بالقرب من المناطق المروية بالمياه العادمة، وخاصة الأطفال وكبار السن. تحتوي المياه العادمة على مجموعة متنوعة من الكائنات الحية التي تفرز، وتختلف الأنواع والتركيزات اعتمادًا على مستويات المرض لدى السكان. يمكن للعديد من مسببات الأمراض البقاء على قيد الحياة لفترات طويلة بما فيه الكفاية في التربة أو على أسطح المحاصيل، وبالتالي تنتقل إلى البشر أو الحيوانات.
إن أكثر مسببات الأمراض مقاومة للبيئة هي بيض الديدان الطفيلية، ويُعترف بها باعتبارها الخطر الصحي الرئيسي في استخدام مياه الصرف الصحي لأغراض الري بسبب مقاومتها واستمراريتها ، وخاصة بالنسبة للبلدان النامية حيث المستويات الموجودة في مياه الصرف الصحي مرتفعة. سبع إلى 80 مرة أكبر من تلك الموجودة في مياه الصرف الصحي في البلدان المتقدمة.
الديدان الطفيلية (الإصابة بالديدان الطفيلية) هي أمراض شائعة ذات توزيع غير متساوٍ في جميع أنحاء العالم. وفي البلدان النامية، تتراوح نسبة السكان المتضررين من 25 إلى 33%، بينما تقل في البلدان المتقدمة عن 1.5%. وتتفاقم المشكلة في المناطق التي يسود فيها الفقر وسوء الظروف الصحية؛ وفي ظل هذه الظروف، تصل الإصابة بالديدان الطفيلية إلى 90% من السكان. هناك عدة أنواع من داء الديدان الطفيلية.
داء الأسكارس هو الأكثر شيوعا وهو مستوطن في أفريقيا وأمريكا اللاتينية والشرق الأقصى. هناك 1.3 مليار إصابة على مستوى العالم. علاوة على ذلك، على الرغم من أنه مرض ذو معدل وفيات منخفض، فإن معظم الأشخاص المصابين هم من الأطفال دون سن 15 عاما الذين يعانون من مشاكل النمو المتعثر و/أو ضعف اللياقة البدنية. وربما لن يتمكن ما يقرب من 1.5 مليون من هؤلاء الأطفال من اللحاق بالركب أبدا، حتى لو تم علاجهم.
إلى جانب داء الديدان الطفيلية، هناك أمراض أخرى مرتبطة باستخدام مياه الصرف الصحي هي كما يلي: الكوليرا، والتيفوئيد، وقرحة المعدة التي تسببها هيليكوباكتر بيلوري، وداء الجيارديات، وداء الأميبات، والأظافر على شكل ملعقة. هناك آثار تتعلق بالجنسين لاستخدام مياه الصرف الصحي، لأن المحاصيل مثل الخضروات تحتاج إلى مدخلات عالية من العمالة، والتي غالبا ما تكملها الأسر النسائية. يمكن أن يتم نقل مسببات الأمراض إلى أفراد الأسرة الآخرين إذا لم يتم الحفاظ على معايير النظافة الأساسية عند عودة المرأة إلى الأنشطة المنزلية والقيام بأعمال الطبخ المسائية.
فيما يتعلق بالمركبات الكيميائية الموجودة في مياه الصرف الصحي، فإن مصدر القلق الصحي الرئيسي يرجع إلى المعادن. العديد منها مفيد بيولوجيًا بكميات صغيرة ولكنها تصبح ضارة عند مستويات عالية من التعرض. بالنسبة للبعض، لم يتم بعد تحديد عتبة سمية بشرية لمياه الصرف الصحي المخصصة للري (أي الكوبالت والنحاس) أو أن العتبات مرتفعة إلى حد ما (أي البورون والفلور والزنك). لا يتم أخذ الكوبالت والنحاس والزنك في الاعتبار هنا لأنه من غير المرجح أن تمتصها النباتات بكميات كافية لإثبات أنها ضارة للمستهلكين وتكون سامة للنباتات قبل وقت طويل من الوصول إلى محتوى سام للإنسان.
مع ذلك، هناك حد للكروم سداسي التكافؤ، لأنه يتم اختزاله بسرعة إلى كروم ثلاثي التكافؤ، والذي يشكل مرحلة صلبة أقل قابلية للذوبان في مياه الصرف الصحي أو التربة. الكادميوم هو المعدن الذي يسبب أكبر المخاطر. يمكن أن يزداد امتصاصه مع مرور الوقت، اعتمادًا على تركيز التربة، وهو سام للإنسان والحيوان بجرعات أقل بكثير من تلك التي تؤثر بشكل واضح على النباتات. يتم تخزين الكادميوم الممتص في الكلى والكبد، ولكن اللحوم ومنتجات الألبان لا تتأثر.
يشكل الكادميوم مصدر قلق خاص عند استخدام مياه الصرف الصناعي وحدها أو مخلوطة بمياه الصرف الصحي في الري. تحتوي مياه الصرف الصحي على مجموعة واسعة من المركبات العضوية، بعضها سام أو له آثار على السرطان أو على الجنين. يعتمد التأثير المحدد على نوع المركب وتركيزه وطريقة التعرض ومدته. عادة، تكون التأثيرات طويلة المدى. ومما يثير القلق بشكل خاص وجود نوع معين من المركبات العضوية، يُسمى مثبطات الغدد الصماء، والتي تم التعرف عليها مؤخرا في مياه الصرف الصحي البلدية.
تنشأ اختلالات الغدد الصماء من مصادر عديدة، بما في ذلك المبيدات الحشرية، والملوثات العضوية الثابتة، والمنظفات غير الأيونية، وبقايا الأدوية البشرية. العديد من هذه المواد مقاومة للمعالجة التقليدية لمياه الصرف الصحي وقد تبقى في البيئة لبعض الوقت.
تشمل الآثار الصحية البشرية التي من المحتمل أن ترتبط بالتعرض لهذه المواد الكيميائية سرطان الثدي والبروستاتا والخصية؛ انخفاض كمية ونوعية السائل المنوي؛ وضعف الوظائف السلوكية / العقلية والمناعية والغدة الدرقية لدى الأطفال. على الرغم من عدم وجود أدلة مباشرة على وجود آثار صحية ضارة على البشر، فقد لوحظت تشوهات إنجابية، وتغير في وظائف المناعة، واضطراب في أعداد السكان يرتبط بالتعرض لهذه المواد في البرمائيات والطيور والأسماك واللافقاريات والثدييات والزواحف.
لم يتم دراسة المركبات العضوية (بما في ذلك اختلالات الغدد الصماء) إلى حد كبير، ولكن بشكل عام من المعروف أنه حتى لو كانت متمردة في الماء يتم تقليلها بواسطة عدة آليات في التربة. وإذا تمت معالجة مياه الصرف الصحي، فسيتم إزالتها جزئيًا على الأقل. ومع ذلك، فإن هذه المخاطر الصحية المرتبطة بالمواد الكيميائية الموجودة في مياه الصرف الصحي تحتاج إلى مزيد من الاهتمام، لا سيما في البلدان النامية حيث تتسارع وتيرة التصنيع دون المعالجة والتخلص المناسبين.
في هذه البلدان، لا يتم فصل مياه الصرف الصحي البلدية والصناعية في كثير من الأحيان، مما يخلق خليطا خطيرا من المواد السامة التي يجب التعامل معها بحذر. وعلى وجه الخصوص، يجب توخي الحذر فيما يتعلق بالفثالات المعزولة من طبقات المياه الجوفية التي تكونت مع تسرب مياه الصرف الصحي المستخدمة لري الأراضي .
خامساً: التأثيرات على التربة
التربة عبارة عن خليط معقد للغاية من المواد المعدنية والعضوية بتركيزات تتباين بشكل كبير باختلاف المناطق والمناخات. ولهذا السبب، من الصعب جدا تحديد ما إذا كانت مركبات مياه الصرف الصحي وبأي تركيزات تسبب مشاكل أو توفر فوائد. ومع ذلك، فمن المعروف حاليا أن التأثير الأكثر وضوحا لاستخدام مياه الصرف الصحي في الري هو زيادة الإنتاجية بسبب محتواها من العناصر الغذائية والمواد العضوية. تجعل العناصر الغذائية مياه الصرف الصحي سمادا فعالا، بينما تعمل المواد العضوية على تحسين نسيج التربة.
يوجد النيتروجين في عدة أشكال كيميائية (النترات، ونيتروجين الأمونيا، والنيتروجين العضوي، والنتريت). معظم المحاصيل تمتص النترات فقط، ولكن الأشكال الأخرى منها تتحول إليها في التربة. النترات قابلة للذوبان بشدة في الماء، ونتيجة لذلك يتم غسلها من التربة عن طريق الري وتلويث طبقات المياه الجوفية أو المسطحات المائية السطحية. ولذلك فمن المهم ضبط كمية النيتروجين المضافة مع مياه الصرف الصحي.
تعتمد هذه الكمية على محتوى التربة الأصلي من النيتروجين (0.05-2%) والطلب على المحاصيل (من 50 إلى 350 كيلوجراما من النيتروجين لكل هكتار [كجم/هكتار)، وهي قيم تعادل معدلات الري البالغة 125-875 ملليمتر لمياه الصرف الصحي المنزلية ذات المحتوى النيتروجيني المتوسط والتي تشير، بالنسبة لمعظم المحاصيل، إلى أن مياه الصرف الصحي تحتوي على محتوى نيتروجين أكبر من اللازم. أما بالنسبة للفسفور فالأمر عكس ذلك.
الفوسفور نادر جدا في التربة ويجب إضافته دائما تقريبا. تحتوي مياه الصرف الصحي عادةً على كميات أقل من الفوسفور مما تحتاجه المحاصيل (6-12 ملليجرام من الفوسفور لكل لتر [ملجم/لتر])، ولا تؤثر سلبا على البيئة، حتى لو تم استخدامها لفترات طويلة من خلال النفايات السائلة، لأنها مستقرة ويمكن تتراكم في التربة. أما المغذيات الكبيرة الثالثة، وهي البوتاسيوم، فتوجد بتركيزات عالية في التربة (3%) ولكنها ليست متاحة بيولوجيا للنباتات. هناك حاجة إلى حوالي 185 كجم/هكتار من البوتاسيوم ويمكن أن توفر مياه الصرف الصحي جزءا من هذا الطلب.
إلى جانب إضافة العناصر الغذائية، فإن الري بمياه الصرف الصحي يثري المحتوى الدبالي عن طريق توفير المواد العضوية، مما يزيد من رطوبة التربة، ويحتفظ بالمعادن (من خلال التبادل الكاتيوني وتكوين المركبات العضوية المعدنية)، ويعزز النشاط الميكروبي. . إذا كان محتوى المادة العضوية في مياه الصرف الصحي أقل من 350-500 ملغم/لتر، فإن كل هذه التأثيرات تعزز إنتاجية التربة عن طريق تجنب انسداد التربة.
تعد إعادة تدوير النيتروجين والفوسفور والبوتاسيوم والمواد العضوية في التربة أمرًا مهمًا لأنه يغلق دوراتها البيئية بدلا من مقاطعتها، كما يحدث تقليديا عندما تتم إزالة هذه المركبات من مياه الصرف الصحي، واحتجازها في الحمأة، وإلقائها معها في مواقع الحبس أو مدافن النفايات. لكن في حالة الفوسفور، فإن إعادة التدوير أكثر أهمية لأن احتياطياته محدودة ومتضائلة؛ بل إن صناعة الفوسفات تشجع على إعادة تدويره.
كما أن الري بمياه الصرف الصحي له آثار سلبية على التربة. والأكثر شيوعا هو زيادة المحتوى المعدني الذي قد يكون أو لا يكون ضارًا، اعتمادًا على المستوى. يؤدي استخدام مياه الصرف الصحي المنزلية (سواء كانت معالجة أو غير معالجة) للري إلى تراكم المعادن في الطبقات العليا من التربة دون أي آثار سلبية على المحاصيل، حتى عند تطبيقها على مدى فترات زمنية طويلة (عدة عقود).
مع ذلك، فإن مياه الصرف الصحي التي تحتوي على النفايات الصناعية السائلة ذات المحتوى المعدني العالي لا تؤدي إلى تراكم المعادن فحسب، بل تسبب أيضا أضرارا للمحاصيل وفي نهاية المطاف للمستهلكين. بغض النظر عن المحتوى المعدني لمياه الصرف الصحي، لكي تتمكن المحاصيل من امتصاص المعدن، يجب الوصول إلى مستوى معين في التربة ولكن يجب أن يكون موجودًا أيضًا في الجزء المتحرك.
يتم تثبيت المعادن في التربة ذات الرقم الهيدروجيني 6.5-8.5 و/أو التي تحتوي على نسبة عالية من المواد العضوية. ولحسن الحظ، فإن الرقم الهيدروجيني لمياه الصرف الصحي دائما ما يكون قلويا قليلا (7.2-7.6). هذه القيمة، جنبا إلى جنب مع القلوية المهمة للتربة ومياه الصرف الصحي، تحافظ على درجة الحموضة الأصلية للتربة.
العناصر المثيرة للقلق هي الكادميوم والنحاس والموليبدينوم والنيكل والزنك. في بعض الحالات، يمكن أن يؤثر وجود أو عدم وجود معادن ثنائية التكافؤ أخرى في التربة على امتصاص المعادن الثقيلة. قد تسد المياه العادمة التي تحتوي على مواد صلبة التربة، اعتمادًا على تركيزها (100-350 ملجم/لتر)، ومسامية التربة، والتركيب الكيميائي (المعادن التي لا تتحلل بيولوجيا هي الأسوأ). سيتطلب ذلك تجفيفا منتظما للتربة وإزالة التربة بشكل دوري عن طريق التجريف أو الكشط لاستعادة التسلل.
على المدى الطويل، فإن المشكلة الرئيسية التي تسببها إعادة استخدام المياه هي تملح التربة والمياه الجوفية. ويحدث هذا حتى مع المياه العذبة إذا لم يتم توفير غسل التربة وتصريف الأراضي بشكل مناسب، وبهذا المعنى فإن إعادة استخدام مياه الصرف الصحي ستؤدي إلى تسريع العمليات بسبب ارتفاع محتوى الملح.
تعتبر آثار الملوحة مثيرة للقلق خاصة في المناطق القاحلة وشبه القاحلة حيث لا يتم التخلص من الأملاح المتراكمة من التربة عن طريق هطول الأمطار الطبيعية وحيث تكون إعادة استخدام مياه الصرف الصحي أمرا ضروريا. ويعتمد معدل تراكم التملح أيضًا على نوعية المياه، ونفاذية التربة، ومحتوى المادة العضوية، وتصريف الأراضي، ومعدل الري، والعمق حتى مستوى المياه الجوفية.
اعتمادًا على نوع التربة وظروف الغسيل والصرف، يمكن أن تحدث مشاكل الملوحة مع الموصلية التي تزيد عن 3 ديسي سيمنز لكل متر (dS/m) في المواد الصلبة الذائبة التي تزيد عن 500 ملجم / لتر (تكون شديدة إذا كانت أكبر من 2000 ملجم / لتر) والكلور أقل من 140 ملغم/لتر، ونسبة امتصاص الصوديوم (SAR) أكبر من 3-9. المشاكل الأخرى المتعلقة بالملوحة هي التأثيرات السامة الناجمة عن الصوديوم والبيكربونات والبورون. فإسرائيل، على سبيل المثال، تستخدم 70 في المائة من مياه الصرف الصحي البلدية في الري الزراعي ولديها خبرة في تملح التربة. ولأن إزالة الأملاح من مياه الصرف الصحي أكثر تكلفة بكثير من منع دخولها إليها، فقد تم اعتماد برنامج واسع النطاق للتحكم في الملح.
يتضمن هذا البرنامج التحكم في تصريف المياه المالحة إلى الصرف الصحي وتنظيم كمية الأملاح (الصوديوم والبورون والكلوريدات والفلوريدات) المستخدمة في تجديد المبادلات الأيونية وفي المنظفات. ونتيجة لهذا الإجراء، انخفضت الكلوريدات في مياه الصرف الصحي من 120 ملغم/لتر في عام 1992 إلى 60 ملغم/لتر في عام 2002، وانخفض البورون من 0.6 ملغم/لتر في عام 1999 إلى 0.3 ملغم/لتر في عام 2002 (من المتوقع أن يصل إلى 0.2). ملغم/لتر بحلول عام 2025). ومن المؤكد أن البلدان التي تعيد استخدام مياه الصرف الصحي في الري ستتبع هذا المثال.
سادساً: التأثيرات على المحاصيل
هناك نوعان من التأثيرات على المحاصيل: (1) تلك التي تؤثر على الإنتاجية و(2) تلك التي تعدل جودة المحاصيل (المظهر أو النكهة أو وجود الملوثات). وكما ذكرنا سابقًا، يزداد العائد بشكل عام بسبب مركبات الأسمدة الموجودة في مياه الصرف الصحي، ولكن يمكن أيضا أن يتضاءل في حالة وجود مركبات سامة. على سبيل المثال، قد يؤدي تطبيق النيتروجين على النباتات عندما لا تكون هناك حاجة إليه إلى تحفيز نمو خضري أكثر من نمو الفاكهة وكذلك تأخير النضج.
لقد لوحظ هذا بالنسبة للبنجر والقصب والأرز. وفيما يتعلق بالفوسفور، فإن المحتويات العالية (أعلى من تلك الموجودة عادة في مياه الصرف الصحي البلدية) تقلل من توافر النحاس والحديد والزنك في التربة القلوية. البورون سام للعديد من المحاصيل. تؤدي الملوحة، إلى جانب تقليل إنتاجية التربة، إلى زيادة محتوى الملح في المحاصيل.
يمكن أن يكون هذا مشكلة بالنسبة لبعض المحاصيل مثل مزارع الكروم لإنتاج النبيذ. ويتأثر مظهر المحاصيل بالكلوريدات (أقل من 140 ملغم/لتر في المحاصيل الحساسة وأكثر من 350 ملغم/لتر في المحاصيل المقاومة) والكربونات (أكثر من 500 ملغم/لتر من كربونات الكالسيوم). كلا المركبين يحرقان الأوراق عند استخدام الرشاشات للري. وفيما يتعلق بالتلوث، يمكن أن تتلوث المحاصيل بالميكروبات والمعادن الثقيلة والمركبات السامة العضوية (حسب هذا الترتيب من حيث التكرار والأهمية).
يمكن أن يحدث التلوث عن طريق الاتصال المباشر لمياه الري بالأجزاء الصالحة للأكل، أو في حالة المعادن، عن طريق الامتصاص من التربة، حسب الظروف البيئية ونوع النباتات. لا يعتمد تلوث المحاصيل على نوعية المياه فحسب، بل يعتمد أيضًا على الممارسات الزراعية (كمية المياه المستخدمة وطريقة الري).
وجد أن التلوث الميكروبي ينخفض إذا تم الري عن طريق التنقيط تحت السطح وليس من خلال الرشاشات أو الأخاديد. ويعتمد التلوث أيضًا على نوع المحاصيل.
على سبيل المثال،) وجد أن الكوسة المروية بالرش بمياه الصرف الصحي ذات الجودة الرديئة تراكمت لديها مستويات أعلى من بويضات الكريبتوسبوريديوم (160-20000 بويضات/كجم) على السطح مقارنة بالأنواع الأخرى من المحاصيل. تتميز الكوسة بأسطح مشعرة ولزجة وتنمو بالقرب من الأرض، وبالتالي قد تتركز أنواع معينة من مسببات الأمراض على سطحها. الأشجار أقل عرضة لإنتاج ثمار ملوثة لأنها تقع بعيدا عن مواقع الري والتربة الملوثة.
لا يحدث تلوث المحاصيل نتيجة للري بمياه الصرف الصحي فحسب، بل أيضا أثناء الغسيل والتعبئة والنقل والتسويق، وهي أمور لا تعالجها معايير إعادة استخدام المياه في كثير من الأحيان، مما يعطي الانطباع بأن الري هو المشكلة الوحيدة. بشكل عام، المركبات العضوية السامة لها حجم كبير ووزن جزيئي مرتفع لا يسمح بامتصاصها من قبل النباتات، ولكن بعض المركبات العضوية السامة الموجودة في مياه الصرف الصحي يمكن أن تبقى في الفواكه والأوراق عن طريق الاتصال المباشر.
تشكل المبيدات الحشرية مصدر قلق كبير، لكن المسار الرئيسي للتلوث هو تطبيقها المباشر على الحقول بدلا من إدخالها من خلال مياه الصرف الصحي. قد تثير اختلالات الغدد الصماء أيضا بعض المخاوف. أثبتت أن الهرمونات مثل 7-استراديول، واستريول، وهرمون التستوستيرون لديها حساسية منخفضة للغاية للتحلل الضوئي من خلال التعرض للأشعة فوق البنفسجية على مدى 24 ساعة (أقل من 10%).
سابعاً: التأثيرات على الماشية
يمكن أن تعاني الماشية من مشاكل صحية أو مشاكل في النمو إذا استهلكت علفا ملوثا بمياه الصرف الصحي. ومع ذلك، في بعض مناطق العالم النامي حيث تندر المياه، لا يتم تغذية الماشية فقط بالأعلاف المزروعة بمياه الصرف الصحي ولكن يُسمح لها أيضًا بشربها. يمكن لبعض الأوليات أن تصيب الحيوانات إذا عاشت في المحاصيل المروية، على الرغم من أن هذا ليس طريق الانتقال الرئيسي.
لا توجد سوى أدلة محدودة تشير إلى أن الدودة الشريطية البقرية يمكن أن تنتقل إلى السكان الذين يستهلكون لحوم الماشية التي ترعى في الحقول المروية بمياه الصرف الصحي أو المحاصيل التي تتغذى من هذه الحقول. ومع ذلك، هناك أدلة قوية على أن الماشية التي ترعى في الحقول المروية حديثا بمياه الصرف الصحي الخام أو الشرب من قنوات أو برك مياه الصرف الصحي الخام يمكن أن تصاب بشدة بالتينيا، مما يسبب داء الكيسات المذنبة.
على الرغم من عدم الإبلاغ عن أي مشاكل فيما يتعلق بالماشية التي تستهلك العلف المروي بمياه الصرف الصحي، فإن العلف المروي بمياه تحتوي على نسبة عالية من النيتروجين يمكن أن يسبب تكزز العشب، وهو مرض يرتبط بعدم توازن النيتروجين والبوتاسيوم والمغنيسيوم في أعشاب المراعي. قد يكون الكادميوم بجرعات أقل بكثير والذي يؤثر بشكل واضح على النباتات ضارا بالحيوانات.
يتم تخزين الكادميوم الممتص في الكلى والكبد، ولا تتأثر اللحوم ومنتجات الألبان. يحدث شيء مماثل مع النحاس، والذي قد يكون ضارا للحيوانات المجترة (الأبقار والأغنام ولكن ليس للحيوانات أحادية المعدة) بتركيزات منخفضة جدا بحيث لا تؤثر بشكل واضح على النباتات. يسبب الموليبدينوم آثارا ضارة في الحيوانات التي تستهلك الأعلاف التي تحتوي على 10-20 جزءا في المليون ومحتوى منخفض من النحاس. إن استهلاك المحاصيل التي تحتوي على أكثر من خمسة ملليغرام من الموليبدينوم لكل كيلوغرام من العلف يعتبر ساما للماشية، وخاصة المجترات. ترتبط السمية بتناول النحاس والكبريتات.
ثامناً: التأثيرات على الماء
ولا يؤدي الري بمياه الصرف الصحي إلى تعديل جودة مياه الصرف الصحي نفسها فحسب، بل يؤثر أيضا على المسطحات المائية.
مياه الصرف الصحي للري
تتحسن جودة مياه الصرف الصحي عند استخدامها للري لنفس الأسباب التي تؤدي إلى تلوث التربة والمحاصيل. وقد تم توثيق هذا التأثير الإيجابي على نطاق واسع في الأدبيات، بل إن هناك عملية معالجة تعرف باسم معالجة طبقة المياه الجوفية للتربة، أو SAT). تطبيقه على التربة والمحاصيل يقلل من محتوى الكائنات الحية الدقيقة (6-7 لوغاريتم للبكتيريا و100 في المائة من الديدان الطفيلية والأوالي)، والمواد العضوية (أكثر من 90%، بما في ذلك المركبات المتمردة)، والمواد المغذية (الفوسفور، 20-90%؛ (النيتروجين ، 20-70%)، والمعادن (70-95%)، ولكن تزداد الملوحة.
يتم الاحتفاظ بمعظم الكائنات الحية الدقيقة في طبقات التربة العليا عن طريق الترشيح أو الامتصاص. تكون عملية الإزالة أكثر كفاءة حيث يتناقص حجم حبيبات التربة وتكون هناك مواقع امتزاز أكثر نشاطا. وتزداد المسافة المطلوبة لإزالة الكائنات الحية الدقيقة إذا كانت الكائنات الحية الدقيقة صغيرة الحجم أو إذا كانت التربة مكسورة أو بها مسام كبيرة كما يحدث في مواد الحبوب الخشنة أو الطين المكسور أو المهيكل أو الصخور المكسورة أو كهوف الحجر الجيري.
يفضل امتزاز الكائنات الحية الدقيقة في التربة انخفاض الرقم الهيدروجيني، وارتفاع تركيز الملح في مياه الصرف الصحي، والتركيزات النسبية العالية من الكالسيوم والمغنيسيوم على الكاتيونات أحادية التكافؤ مثل الصوديوم والبوتاسيوم في التربة. معظم المركبات العضوية ذات الأصل البشري أو الحيواني أو النباتي الموجودة في مياه الصرف الصحي تتحول بسرعة في التربة إلى مركبات عضوية مستقرة وغير سامة (أحماض الدبالية والفولفيك). في الواقع، يمكن للتربة أن تتحلل بيولوجيًا مجموعة متنوعة وكمية أكبر من المركبات العضوية مقارنة بالمسطحات المائية.
يسمح استخدام المياه في ظل ظروف خاضعة للرقابة (معدل الري المحدود والفيضانات المتقطعة) بالتحلل الحيوي لمئات الكيلوجرامات من الطلب على الأكسجين البيولوجي لكل هكتار في اليوم (كجم من الطلب البيولوجي على الأكسجين الحيوي / هكتار / يوم) دون أي تأثير على البيئة. تنخفض مستويات BOD فعليا بعد بضعة أمتار من الترشيح عبر التربة، حيث لا يزال من الممكن قياس قيم إجمالي الكربون العضوي (TOC) البالغة 1-5 ملغم / لتر.
تم الإبلاغ عن إزالة العديد من المركبات المتمردة مثل الكلوريدات العضوية أو المركبات المسببة لاختلال الغدد الصماء عن طريق الامتزاز والتحلل البيولوجي في بعض أنواع التربة وفي عدة أيام. وتعتمد كمية النيتروجين المتبقية في مياه الصرف الصحي بعد الري على محتوى النيتروجين وكمية المياه المطبقة على المحاصيل. يتم تعزيز إزالة النيتروجين إذا تم تناوب فترات الفيضانات والتجفيف، مما يعزز عملية النترجة/نزع النتروجين في التربة التي يمكن أن تزيل حوالي 75 بالمائة من النيتروجين في مياه الصرف الصحي.
يتم تحويل الفوسفور الموجود في مياه الصرف الصحي (5-50 ملجم/لتر) بيولوجيا إلى فوسفات. في التربة الجيرية وعند درجة الحموضة القلوية، يترسب الفوسفات مع الكالسيوم لتكوين فوسفات الكالسيوم. في التربة الحمضية، يتفاعل الفوسفات مع أكاسيد الحديد والألومنيوم الموجودة في التربة لتكوين مركبات غير قابلة للذوبان.
في بعض الأحيان يتم تثبيت الفوسفات في البداية عن طريق الامتزاز في التربة ثم يعود ببطء إلى أشكال غير قابلة للذوبان، مما يسمح بمزيد من الامتزاز للفوسفات المتحرك. في الرمال النظيفة ذات الرقم الهيدروجيني المتعادل تقريبا، يمكن أن يكون الفوسفات متحركًا نسبيًا.
كما ذكرنا سابقا، يتم الاحتفاظ بالمعادن في طبقات التربة العليا، إما أن تظل مرتبطة بالجزء العضوي أو تترسب بسبب الرقم الهيدروجيني. ولا يتسلل سوى جزء صغير من المعادن إلى الطبقات السفلية، ولا يزال جزء أصغر بكثير يدخل إلى المحاصيل. على سبيل المثال، تتم إزالة حوالي 80-94% من الكادميوم والنحاس والنيكل والزنك في أول 5 إلى 15 سم، ويتم تسييل 5-15% عن طريق الجريان السطحي، ويتم امتصاص 1-8% بواسطة الأعشاب. وتحدث عملية مماثلة مع الفلور والبورون.
لفهم سبب ملوحة مياه الري، يجب على المرء أن يعرف أنه أثناء الري يجب دائما استخدام كمية إضافية من الماء لإزالة الأملاح المتراكمة في منطقة الجذر من التربة بسبب تبخر الماء. ويعرف هذا النشاط بالترشيح، وتسمى المياه المستخدمة فيه جزء الترشيح، والذي يجب أيضا إزالته من الموقع الزراعي عن طريق الصرف الزراعي.
إذا لم يتم تنفيذ العملية برمتها بشكل صحيح، تميل التربة إلى أن تصبح مالحة وتفقد إنتاجيتها. تعتبر هذه العملية حاسمة في المناطق التي يكون فيها التبخر مهمًا (المناطق القاحلة وشبه القاحلة) وحيث يكون المستوى الفريوتي مرتفعا ويدفع الأملاح إلى سطح التربة. إلى جانب التبخر، يعتمد مدى ملوحة المياه على نوع التربة ودرجة ملوحة المياه. معدل التحميل الهيدروليكي.
في التربة الرملية، معدلات التحميل الهيدروليكي أعلى بكثير من خسائر التبخر (على سبيل المثال، 50 مترا سنويا [م/عام] مقابل 1.5 م/عام) وسيكون تركيز الملح في المياه المجددة من أنظمة SAT مماثلًا تقريبا لتركيز مياه الصرف الصحي السائلة (أو أعلى قليلا). إذا كان الطين أو المواد العضوية موجودة في التربة، فسيكون هناك امتصاص للكاتيونات وتبادل الأيونات، مما يزيد من التملح.
المياه الجوفية
إحدى النتائج غير المباشرة للزراعة المروية هي إعادة تغذية طبقات المياه الجوفية، ويحدث ذلك في التربة النفاذية سواء تم ذلك بمياه الصرف الصحي العذبة أو المستصلحة أو المعاد استخدامها. تحدث عملية إعادة الشحن دائما بشكل غير مقصود ولها ميزة زيادة توافر المياه محليا. ويعود تسرب المياه إلى زيادة المياه المستخدمة في الري وكذلك تسرب مياه الري أثناء تخزينها ونقلها. يقدر أن التسرب يعادل 50-70 في المائة من المياه المستخدمة في الزراعة.
بالتالي، لا بد من القبول بأن إعادة استخدام المياه الزراعية ستعمل على إعادة تغذية طبقة المياه الجوفية ومحاولة تخطيطها بأفضل طريقة ممكنة. ويعتمد التأثير على نوعية المياه الجوفية على عدة عوامل، مثل معدل الري، ونوعية مياه الصرف الصحي للري، وقابلية تأثر طبقة المياه الجوفية، والشكل الذي يتم به الري، ومعدل التغذية الاصطناعية مقارنة بالطبيعية، والجودة الأصلية للمياه الجوفية واستخداماته المحتملة، ومدة الري، ونوع المحاصيل.
التأثير الناجم عن النيتروجين هو التأثير الأكثر ذكرًا في الأدبيات ومعه خطر التسبب في ميتهيموغلوبينية الدم عند الرضع. وعلى الرغم من ذلك، فقد خلص تحقيق أجري مؤخرًا نيابة عن منظمة الصحة العالمية إلى أنه على الرغم من أنه كان من المقبول في الماضي أن استهلاك مياه الشرب التي تحتوي على نسبة عالية من النترات يسبب ميتهيموغلوبينية الدم عند الرضع، إلا أنه يبدو الآن أن النترات قد تكون واحدة من عدد من الأسباب.
من العوامل المشتركة التي تلعب أحيانا دورا معقدا في التسبب في المرض. علاوة على ذلك، ونظرا للانخفاض الواضح في معدل حدوث ميتهيموغلوبينية الدم المرتبطة بالمياه، والطبيعة المعقدة لدور النترات، والسلوك الفردي، فمن غير المناسب حاليًا محاولة ربط معدلات المرض بمستويات النترات في مياه الشرب. وعلى الرغم من هذه المناقشة، فمن الواضح أن طبقات المياه الجوفية تحت الحقول الزراعية غالبا ما تظهر تركيزا أكبر من النترات، ويمكن اعتبار وجودها مؤشرا على التلوث.
فيما يتعلق بالكائنات الحية الدقيقة يمكن لبعض الكائنات الحية الدقيقة، وخاصة الفيروسات، الوصول إلى طبقات المياه الجوفية إذا كانت موجودة بتركيزات عالية في المياه المعاد استخدامها، ويتم استخدام المياه العادمة في التربة شديدة النفاذية أو المتكسرة،. عادة، يكون للمعادن تأثير ضئيل على طبقات المياه الجوفية لأن مياه الصرف الصحي المنزلية تحتوي على مستويات منخفضة.
كانت المعادن الأكثر سمية للإنسان – الكادميوم والرصاص والزئبق – غائبة في المياه الجوفية في خمسة مواقع في الولايات المتحدة بعد 30-40 سنة من استخدام النفايات السائلة الثانوية والأولية بمعدلات تتراوح بين 0.8 م3/عام و8.6 م3/ سنة لمحاصيل مختلفة. والسبب المعطى هو أن المحتوى المعدني الأولي ودرجة الحموضة في التربة أكبر من 6.5 معادن مترسبة.
تتراوح المواد العضوية التي تصل إلى طبقات المياه الجوفية من المياه المستصلحة المتسربة بين 1-5 ملغم/لتر من الكربون العضوي الكلي. إذا تم استخدام مياه الصرف الصحي للري، يمكن أن يرتفع المحتوى إلى 6-9 ملغم / لتر من الكربون العضوي الكلي. كلا النطاقين أعلى مما هو مقبول عموما باعتباره آمنا لإعادة شحن المياه للاستهلاك البشري (1-2 مجم/لتر من TOC)، وحتى بالنسبة للتركيزات المنخفضة، فإن القلق سيكون هو نوع المركبات التي تسبب TOC.
يؤدي بعضها إلى تكوين الكلوريدات العضوية إذا تم استخدام المياه للاستهلاك البشري وتطهيرها بالكلور (الطريقة الأكثر شيوعا). وجد أنه في طبقات المياه الجوفية المعاد شحنها بمياه الصرف الصحي، تتأرجح احتمالية تكوين ثلاثي الهالوميثان (THM) بين 20 و45 ميكروجرام لكل ملليجرام من TOC ويمكن أن تنتج مياه مطهرة بتركيز يصل إلى 100 ميكروجرام لكل لتر. يمكن أن تكون المركبات الأخرى مواد سامة ذات أصل صناعي أو ربما اختلالات في الغدد الصماء. ولحسن الحظ، فإن امتصاص هذه الأنواع من المواد فعال للغاية في التربة.
نظرا لتسرب مياه الصرف الصحي إلى طبقات المياه الجوفية، فإن محتوى الملح في طبقات المياه الجوفية سيزداد دائما على المدى الطويل. واستنادا إلى الجودة الأصلية والاستخدام الحالي والمستقبلي، فضلا عن الترابط بين طبقة المياه الجوفية والمسطحات المائية الأخرى، قد يكون هذا التأثير ذا صلة أو لا يكون.
سطح الماء
تتأثر المسطحات المائية السطحية لأنها تتلقى المياه من صرف الري والجريان السطحي. تعتمد التأثيرات على مدى ملامسة المياه العادمة للتربة، ونوع المسطح المائي (أي نهر، أو قناة ري، أو بحيرة، أو سد)، واستخدامها، بالإضافة إلى وقت الاحتفاظ الهيدروليكي والدور الذي يلعبه داخلها. النظم البيئية. على أية حال، إذا تم استخدام المياه للاستهلاك البشري، فإن الفيروسات والبكتيريا هي مصدر القلق الرئيسي، حيث تتم إزالة بويضات الأوليات والديدان الطفيلية دائما تقريبا عن طريق التربة (حتى من خلال التسلل الأفقي)، باستثناء أحداث الأمطار الغزيرة حيث يكون نقل الأوليات تم توضيحه أيضا. تشكل الكائنات الحية الدقيقة مصدر قلق حتى في حالة توافر محطات معالجة مياه الشرب، لأنها ليست مصممة عادة لمعالجة المحتوى العالي من الكائنات الحية الدقيقة وغير فعالة في تعطيل نشاط الميكروبات المقاومة للبكتيريا التقليدية.
طرق التطهير (مثل الأوليات أو الفيروسات). ويحدث شيء مماثل مع المركبات العضوية السامة، والتي يمكن أن تؤثر على جودة المسطحات المائية لأنها يمكن أن تستهلك الأكسجين المذاب؛ وهذا ليس شائعا جدا لأنه يمكن إزالة هذه المركبات بسهولة من التربة.
ينجم التأثير الرئيسي على المسطحات المائية السطحية عن النيتروجين المتبقي في مياه الصرف الصحي الذي يسبب التخثث في البحيرات والخزانات والأنهار ذات التدفقات المنخفضة السرعة. لا يؤثر التخثث على المياه فحسب، بل يؤثر أيضًا على الحياة المتميزة، مثل الطيور والأسماك، مع ما يترتب على ذلك من التنوع البيولوجي وصيد الأسماك والخسارة الترفيهية.
تاسعاً: التأثيرات على البنية التحتية
وللتوفيق بين إنتاج مياه الصرف الصحي والطلب على المياه من قبل المحاصيل، هناك حاجة إلى سعة تخزينية. وتساهم البحيرات والسدود المبنية لهذا الغرض في تحسين نوعية مياه الصرف الصحي، لأنها تعالجها، جزئيا على الأقل، من خلال الترسيب، والتحلل البيولوجي والفيزيائي، والتحلل الضوئي، والامتزاز، والتنافس بين الأنواع.
يمكن للبحيرات والسدود إزالة ما يلي: (أ) المواد الصلبة العالقة؛ (ب) المواد العضوية بدرجة تعتمد على مدة الاحتفاظ بها؛ (ج) المعادن الثقيلة؛ (د) المنظفات؛ (هـ) الملوثات العضوية (مثل الفثالات، وألكيل فينول، وألكيل بنزين، والهيدروكربونات)؛ و (و) معظم البكتيريا والديدان الطفيلية.
على الرغم من هذه المزايا، فإن الخزانات لها عيب تبخر المياه في المناطق القاحلة وشبه القاحلة. على سبيل المثال، فإن نظام البرك واسع النطاق في خربة السمرة بالقرب من عمان، الأردن، بمساحة 181 هكتارا، يتبخر ما بين 13 إلى 18 ألف متر مكعب من المياه يوميا في الصيف، عندما تكون الحاجة إلى المياه في أعلى مستوياتها.
يمثل هذا الحجم 20-25 بالمائة من تدفق المياه. ونتيجة للتبخر، يزداد تركيز الأملاح في النفايات السائلة المتبقية بنسبة 25% على الأقل، مما يؤثر على الزراعة. بالإضافة إلى ذلك، نظرا لأنها غير مبطنة، يمكن للخزانات والبحيرات أن تتسرب المياه إلى باطن الأرض. يمكن التحكم في كلتا المشكلتين، إلى حد ما، عن طريق استخدام خزانات صغيرة في سلسلة ووضع الطين المضغوط أو الأغشية الاصطناعية في الأسفل. لكن ما إذا كان هذا الأمر ميسور التكلفة سيعتمد على الظروف المحلية.
يمكن أن تعاني البحيرات والسدود، مثل أي مسطح مائي راكد، من التخثث بسبب المحتوى الغذائي في مياه الصرف الصحي. يمكن أن تكون النباتات المائية في الخزانات بمثابة موائل لنواقل الأمراض مثل الملاريا وداء الفيلاريات وحمى غرب النيل. وفي هارون آباد وفيصل آباد بالهند، تم الإبلاغ عن وجود البعوض (أنوفيليس وكيولكس) في برك تثبيت مياه الصرف الصحي. إلى جانب الاستخدامات الأخرى، غالبًا ما يتم استخدام السدود والبحيرات في تربية الأحياء المائية، وفي بعض الحالات بشكل غير قانوني عندما يتعلق الأمر بمياه الصرف الصحي.
يستخدم إنتاج الأسماك للاستهلاك العائلي أو للبيع، وخاصة في آسيا (على سبيل المثال، كازاخستان، والكاميرون، وبنغلاديش، والصين، وفيتنام، وكمبوديا، وإندونيسيا). ترتبط الآثار الصحية في كثير من الأحيان بمسببات الأمراض، وخاصة الديدان المثقوبة (نوع من الديدان الطفيلية)، ولكنها يمكن أن تنشأ أيضًا بسبب المعادن. وأخيرا، فإن الخزانات إذا كانت مليئة بالمياه العادمة يمكن أن تسبب مشاكل في الرائحة.
مثل الخزانات، يمكن لقنوات الري أن تتبخر وتتسرب المياه (خاصة عندما تكون غير مبطنة، وهي الحالة الأكثر شيوعا في البلدان النامية). التسلل يتناسب مع طول القناة. يمكن للقنوات المفتوحة أيضا معالجة مياه الصرف الصحي من خلال التهوية أو الامتزاز أو التحلل أو التطهير باستخدام أشعة الشمس فوق البنفسجية. عندما تكون العناصر الغذائية موجودة ويكون التدفق بطيئا، فإن النباتات المائية مثل Eichohornia crassipies (الزنابق أو صفير الماء)، وLemna sp. (الطحلب البطي) يمكن أن ينمو.
على سبيل المثال، في المكسيك، تم الإبلاغ عن إصابة 12000 كيلومتر من القنوات و19000 كيلومتر من مصارف الري بالأعشاب المائية في عام 2000 (27% و63% من المجموع، على التوالي). بالإضافة إلى ذلك، فإن أكثر من 50% من المسطحات المائية مرتبطة بها.
أظهرت الزراعة أيضا التخثث. تصبح القنوات المغذية موطنا لنواقل الأمراض ومصدرا للروائح الكريهة. لا تقوم قنوات الري بنقل مياه الصرف الصحي الأصلية فحسب، بل تنقل أيضا مياه الصرف الزراعي، وتنقل العوامل الملوثة المتبقية إلى المسطحات المائية الأخرى. تؤثر أنظمة الري أيضًا على استخدام مياه الصرف الصحي.
اعتمادا على كفاءتها، فإنها تستخدم كمية أكبر أو أقل من المياه، وبالتالي تقلل أو تزيد من تسرب المياه من الري إلى باطن الأرض وتصريف المياه إلى المسطحات المائية السطحية. كما لوحظ أن التلوث في التربة والمحاصيل (اعتمادًا على نظام الري) يمكن أن يزيد أو يقل. تعمل بعض أنظمة الري على تعزيز التآكل، وتشجع التشبع بالمياه وضغط التربة، وتعزز أو تقلل المخاطر الصحية على المزارعين.
عاشراً: التأثيرات على الجوانب الاجتماعية والاقتصادية
يختلف التصور الاجتماعي لإعادة استخدام مياه الصرف الزراعي من مجتمع إلى آخر. وكثيرا ما تعارض المجتمعات ذات الدخل المرتفع والتي لم يسبق لها التعامل مع إعادة استخدام المياه هذه الطريقة بسبب تأثيرها المحتمل على الصحة والبيئة، ومشاكل الرائحة، وميلها إلى خفض قيمة الممتلكات، والتغيرات في استخدامات المياه والتربة. ويختلف الوضع تماماً في المناطق الفقيرة التي تفتقر إلى فرص العمل، حيث تمثل إعادة استخدام المياه الإمكانية الوحيدة لتحسين مستويات المعيشة من خلال زيادة الدخل وضمان الإمدادات الغذائية.
في المناطق التي تشكل فيها مياه الصرف الصحي عاملاً هاماً في الإنتاج، يستخدم الناس ما يصل إلى 50-80 في المائة من دخلهم على الغذاء ؛ وبالتالي، حتى في قطع الأراضي الصغيرة وفي ظل نوعية مياه غير مناسبة، يساهم الإنتاج الزراعي في دعم الأسر واستكمال نظامهم الغذائي.
لهذه الأسباب، يمارس ما بين 15% (في هانوي) و68% (في عدة مدن في الهند وإفريقيا) من المدن الفقيرة الزراعة الحضرية باستخدام مياه الصرف الصحي الخام. ويختلف متوسط الدخل الصافي السنوي لكل مزارع يستخدم مياه الصرف الصحي في الري 155 دولارا أمريكيا في ياوندي، الكاميرون، إلى 2800 دولار أمريكي في حيدر أباد، الهند.
في الواقع، فإن إمكانية استخدام مياه الصرف الصحي للري بدلا من المياه العذبة جعلت إيجارات الأراضي في وادي المزكيتال بالمكسيك تزيد من 171 دولارا إلى ما بين 351 دولارا و940 دولارا سنويا، لأنه إلى جانب زيادة الغلة، فإن الري بمياه الصرف الصحي يمكّن من حصاد ثلاثة محاصيل. في السنة بدلا من سنة واحدة. بالنسبة لمعظم هذه المجتمعات، يعد الأمن الغذائي والتغذية أكثر أهمية من انتقال الأمراض المعدية.
حادي عشر: الآثار على المسائل القانونية
إلى جانب الآثار الاجتماعية، فإن استخدام مياه الصرف الصحي له أيضا آثار قانونية. إن الاستخدام الحالي لمياه الصرف الصحي لأغراض الزراعة يخلق حقوقا، حتى لو لم يكن نشاطا مخططا ولا يفي بالمعايير البيئية، لأن الحقوق العرفية معترف بها في جميع أنحاء العالم تقريبا. يمكن أن تتعارض هذه الحقوق مع مشاريع إعادة الاستخدام المخطط لها في المستقبل، خاصة إذا كان من المتوقع بيع مياه الصرف الصحي المعالجة بسعر أعلى من السعر الذي يدفعه المستخدم الأصلي لمياه الصرف الصحي الخام. وفي بعض البلدان، مثل باكستان، يتم فرض رسوم على حقوق مياه الصرف الصحي المخصصة للزراعة، مع الاعتراف بأنه على الرغم من أنه منتج يعتبر “غير مقبول” في أجزاء أخرى من العالم، إلا أنه يتمتع بقيمة اقتصادية.
في كويتا بباكستان، حصل المزارعون على 12 ألف دولار سنويا مقابل مياه الصرف الصحي، أي أكثر مرتين ونصف من سعر المياه العذبة. ولكن أيضًا، وعلى النقيض من ذلك، أدت المخاوف المتعلقة بالصحة العامة إلى رفع العديد من الدعاوى القضائية في المدن الباكستانية. وبعد تجربة أجريت في كويتا أيضا، أجبر السكان المحليون المزارعين على اختبار محتوى مسببات الأمراض في منتجاتهم من خلال مختبر وطني معتمد.
بعد إثبات عدم تلوث محاصيلهم على الرغم من ريها بمياه الصرف الصحي، سُمح للمزارعين بمواصلة ممارستهم. في حيدر أباد، تم رفع عدد كبير من القضايا أمام المحاكم على مدى السنوات العشر الماضية من قبل مرافق المياه المحلية أو وكالات الصرف الصحي. وكانت نتيجة هذه الدعاوى القضائية أن المزارعين إما أجبروا على دفع ثمن مياه الصرف الصحي أو التخلي عن استخدامها تماما. وفي حالة فيصل أباد، نجحت مجموعة من مزارعي مياه الصرف الصحي في الاستئناف ضد أحد أوامر المحكمة هذه بعد إثبات عدم قدرتهم على الوصول إلى مصدر آخر مناسب للمياه.
ثاني عشر: الممارسات الحرجة لإدارة المياه
ولتعظيم فوائد الري بالمياه العادمة والحد من عيوبه، يجب وضع العديد من ممارسات الإدارة، والتي ينبغي أن يوفر الجمع بينها الحل الأمثل لمجموعة معينة من الظروف المحلية. إن استخدام نهج الإدارة المتكاملة له العديد من المزايا، لأنه، إلى جانب كونه نظاما متعدد الحواجز أكثر موثوقية، فإنه يسمح بالمرونة واختيار تدابير رقابة أقل وأكثر قبولا اجتماعيا واقتصاديا لحماية الصحة والبيئة مع تعزيز الأمن الغذائي. يمكن استخدام ممارسات الإدارة في عدة مجموعات:
1ـ الفصل والمعالجة المسبقة وتقليل المركبات الضارة في مياه الصرف الصحي المنزلية.من الصعب إزالة الملوثات مثل المعادن الثقيلة والمركبات العضوية السامة والأملاح القادمة بشكل رئيسي من التصريفات الصناعية من مياه الصرف الصحي، وبالتالي فمن الأرخص والأسهل والأكثر أمانًا منع تصريفها في نظام الصرف الصحي في المقام الأول. إلى جانب ذلك، من المهم أيضا تعزيز عمليات الإنتاج الصناعي الأنظف لتجنب استخدام وتصريف المركبات السامة، وكذلك تثقيف المجتمع للحد من استخدام المركبات السامة في المنزل والتخلص منها بشكل غير آمن.
2ـ معالجة مياه الصرف الصحي. كلما كان ذلك ممكنا، هناك حاجة إلى معالجة مياه الصرف الصحي للحد من الملوثات. وفي هذا الصدد، فإن المواد العضوية والمواد المغذية ليست مركبات مستهدفة للأغراض الزراعية، خاصة إذا كانت التربة فقيرة، في حين أن مسببات الأمراض هي الأكثر أهمية. وتعني هذه الحاجة تقنيات معالجة مختلفة عن تلك المستخدمة تقليديا لحماية المسطحات المائية. ولحسن الحظ، يمكن تنفيذ هذا الخيار في عدد من الحالات بتكلفة مخفضة تكون في متناول البلدان النامية. هناك حاجة خاصة يجب مراعاتها في البلدان النامية لاختيار معالجة مياه الصرف الصحي وهي كفاءة وموثوقية عملية إزالة بويضات الديدان الطفيلية.
3ـ ادارة المياه. عندما يكون هناك إمكانية لاستخدام مصادر إضافية للمياه، فإن خيار التحكم جزئيا في الآثار السلبية الناجمة عن مياه الصرف الصحي هو مزجها بالمياه العذبة، أو استخدامها بطريقة بديلة من خلال تفضيل المياه العذبة القريبة من فترة الحصاد.
4ـ تخزين مياه الصرف الصحي. كما ذكر أعلاه، فإن تخزين مياه الصرف الصحي كجزء من نظام الري يحسن جودتها عن طريق تقليل محتوى مسببات الأمراض والملوثات المرتبطة بالمواد الصلبة العالقة. ولهذا السبب، يعد تعظيم وقت التخزين أمرًا مهمًا عند تصميم أنظمة الري بمياه الصرف الصحي.
5ـ حماية طبقة المياه الجوفية. ولتجنب الآثار السلبية الناجمة عن تسرب المياه العادمة، يوصى بالقيام بما يلي: (أ) التعرف على حدوثها وقياس الظاهرة؛ (ب) قبل إعادة استخدام المياه، وضع أنماط فعالة من حيث التكلفة للاستخدام الرشيد للمياه وإدارتها؛ (ج) تحسين ممارسات الري الزراعي؛ (د) وضع معايير لحفر الآبار المستخدمة لتوفير المياه للاستهلاك البشري في المناطق المحيطة (أي المسافات إلى مواقع الري، وعمق الاستخراج، والبناء المناسب)؛ (هـ) تشجيع إعادة استخدام المياه لأغراض الزراعة، ويفضل أن يكون ذلك في المناطق التي تكون فيها طبقات المياه الجوفية أقل عرضة للخطر؛ (و) إجراء مراقبة مستمرة وفعالة للمياه الجوفية.
ثالث عشر: إدارة الزراعة
– اختيار المحاصيل والقيود. تتنوع المحاصيل بشكل كبير في طبيعتها وسلوكها؛ وبالتالي، فإن الاختيار المناسب يمكن أن يقلل من المخاطر المختلفة الناتجة عن استخدام مياه الصرف الصحي. ويمكن اختيار المحاصيل للتغلب على الملوحة والسمية الناجمة عن الكلوريدات والصوديوم والبورون، والحد من المخاطر الصحية على المستهلكين. المحاصيل التي تشكل مصدر قلق صحي كبير هي تلك التي يأكلها الإنسان أو الحيوان نيئة.
إن ري نباتات المناظر الطبيعية والمحاصيل الصناعية والتشجير للأغراض التجارية (الفواكه والأخشاب والوقود والفحم) أو حماية البيئة يعرض مخاطر أقل بكثير، ويرجع ذلك أساسا إلى محدودية الاتصال البشري. ولكي يتم تنفيذه بفعالية من قبل المزارعين، يجب أن يأخذ اختيار المحاصيل بعين الاعتبار الفوائد الاقتصادية. على سبيل المثال، يمكن اختيار الزهور كمحاصيل لأنها تحمل مخاطر صحية منخفضة وقيمة اقتصادية عالية.
– قيود الموقع. ويمكن أيضًا التحكم في التأثير السلبي لمياه الصرف الصحي عن طريق الحد من المواقع التي يتم تطبيقها فيها. عادة، ينبغي تفضيل المناطق المائية التي لا يمكن الوصول إليها بشكل عام، والبعيدة عن مصادر المياه الصالحة للشرب، أو حيث تكون طبقة المياه الجوفية على عمق كاف. كما يمكن أن تقتصر مناطق الري على الحقول التي من الممكن أن تكون هناك مناطق عازلة حولها أو حيث تتمتع التربة بقدرة كبيرة على إزالة التلوث. وينبغي تجنب الري بالمياه العادمة في مواقع الرعي.
– طرق الري. إلى جانب العوامل الطبيعية التي تؤخذ في الاعتبار عند اختيار طريقة الري عند استخدام مياه الصرف الصحي (أي توفر المياه، المناخ، التربة، المحاصيل المزروعة، تكلفة طريقة الري، وقدرة المزارع على إدارة النظام)، هناك اعتبارات أخرى.يجب أن تؤخذ في الاعتبار، مثل التلوث المحتمل للنباتات والمنتجات المحصودة، والتهديدات الصحية لعمال المزارع، والآثار البيئية، والملوحة، ومخاطر السمية.
يتضمن الري بالحوض أو الغمر تغطية كاملة لسطح التربة وسيلوث الخضروات التي تنمو بالقرب من الأرض وكذلك المحاصيل الجذرية. بالإضافة إلى أنها ليست وسيلة فعالة للري، فإنها تعرض أيضًا عمال المزارع للنفايات السائلة أكثر من أي طريقة أخرى. ولا يبلل الري بالأخدود سطح التربة بالكامل، مما يحد من تلوث المحاصيل.
إذا تم نقل النفايات السائلة عبر الأنابيب وتسليمها إلى الأخاديد الفردية عن طريق الأنابيب المسورة، فسيتم تقليل المخاطر التي يتعرض لها عمال الري. ويلوث الري بالرش المحاصيل الأرضية وأشجار الفاكهة وعمال المزارع، ويمكن أن يؤدي إلى تلف شديد في الأوراق إذا كانت المياه تحتوي على الكلوريدات أو البيكربونات، مما يؤدي إلى خسائر كبيرة في المحصول. يستخدم الري بالتنقيط والغمس، خاصة عندما يكون سطح التربة مغطى بأغطية بلاستيكية أو نشارة أخرى، النفايات السائلة بكفاءة أكبر ويمكن أن ينتج في كثير من الأحيان غلات محاصيل أعلى؛ ومن المؤكد أنه يوفر أعلى درجة من الحماية الصحية لعمال المزارع والمستهلكين.
– التحكم في تملح التربة. عادة، لا تكون مياه الصرف الصحي شديدة الملوحة (200-500 ملغم/لتر أو 0.7-3.0 ديسيسيمنز/م). وفي مناسبات محددة (أي مناطق التربة المالحة، أو تصريف المياه المالحة إلى المجاري، أو تسرب البحر إلى إمدادات المياه التي تولد مياه الصرف الصحي)، إلا أن تركيز الملوحة يتجاوز مستوى 2000 ملغم / لتر. وفي هذه الحالات، يجب اتباع الممارسات المناسبة لإدارة المياه لمنع تملح التربة من خلال الترشيح والصرف.
– ممارسات إدارة المحاصيل الصالحة في ظل استخدام المياه المالحة ستكون صالحة في ظل مياه الصرف الصحي.
تهدف هذه الممارسات إلى منع الأضرار التي تلحق بالمحاصيل بسبب تراكم الملح المحيط بالبذور. ويتم تحقيق ذلك عن طريق الزراعة على كتف التلال، باستخدام أحواض مائلة مع بذور مزروعة على الجانب المنحدر ولكن فوق خط المياه، وري صفوف بديلة بحيث يمكن نقل الأملاح إلى ما بعد صف البذور الفردي.
– إدارة تربة الأرض أمر مهم. إن القيام بذلك بشكل صحيح يجعل الري بمياه الصرف الصحي أسهل، ويقلل من مشاكل الملوحة، ويزيد من كفاءة الري. وتشمل الأنشطة النموذجية تسوية الأرض إلى درجة معينة، وإنشاء الصرف المناسب (سواء الأنظمة المفتوحة أو تحت السطح)، والحرث العميق والترشيح للحد من ملوحة التربة.
– توقيت الري. يعد التوقيت المناسب للري أمرا مهما لضمان إزالة النيتروجين من خلال النترجة/نزع النتروجين عندما تكون هناك مخاطر التخثث على البحيرات أو الخزانات الناتجة عن تصريف مياه الصرف. وأيضا، لتقليل نقل المبيدات الحشرية، يجب عدم إجراء الري مباشرة بعد تطبيقها على الحقول.
– معدلات الري. وينبغي أن يتم قياس معدلات الري بطريقة تلبي احتياجات المحاصيل من المياه، مع تجنب تسرب مياه الصرف الصحي منخفضة الجودة إلى باطن الأرض.
رابع عشر: التعليم والمشاركة
عند استخدام مياه الصرف الصحي (حتى المعالجة)، من المهم إعلام السكان بالمخاطر المرتبطة بها، ونوعية المياه، والتدابير التي يمكن استخدامها للحد من هذه المخاطر أو السيطرة عليها. ولتحقيق هذه الغاية، لابد من تنفيذ حملات التثقيف والإعلام المخطط لها على أساس مستمر. وعلى وجه الخصوص، ينبغي معالجة الممارسات الزراعية السليمة، واستخدام الملابس الواقية، وكيفية غسل وتطهير الخضروات والفواكه المزروعة في مياه الصرف الصحي بشكل صحيح. وفي حين أن استخدام مياه الصرف الصحي التي تمت معالجتها إلى مستوى عال سوف يقلل من الحاجة إلى المشاركة العامة والتعليم، إلا أنه مع ذلك مكلف للغاية.
خامس عشر: الحملات الصحية
وينبغي لقطاع الصحة أن يقوم بحملات مستمرة لرصد التأثيرات على الصحة العامة ومن ثم تزويد المزارعين وأسرهم بالأدوية المضادة للديدان.
سادس عشر: السياسات
إن وجود سياسة وطنية متماسكة بشأن استخدام مياه الصرف الصحي في الزراعة أمر ضروري للسيطرة على المخاطر الحالية وتجنب المخاطر المستقبلية. ويجب أن تحدد السياسة تقسيم المسؤوليات بين الوزارات والسلطات المعنية وتنص على التعاون فيما بينها. ويجب إنشاء آليات مؤسسية لتنفيذ السياسة الوطنية وتوفير الدعم القانوني لإنفاذ اللوائح. ويجب اعتماد معايير واقعية لحماية الصحة العامة وتوفير الحماية من التأثيرات البيئية الضارة.
لتحقيق النجاح، يتطلب الأمر اتباع نهج متعدد الحواجز يعتمد على التدابير التي تمت مناقشتها لتعزيز القواعد التنظيمية والمؤسسات. ويجب أن تكون الحكومات مستعدة للسيطرة على العملية برمتها ضمن إطار أوسع لسياسة وطنية لاستخدام النفايات السائلة التي تشكل جزءا من الخطة الوطنية للموارد المائية.
تحتاج هذه السياسات إلى إشراك السلطات المحلية والمزارعين والسلطات الإقليمية/الاتحادية المعنية بالصحة وحماية البيئة. ويجب أن تحدد القوانين والأعراف بوضوح حقوق المياه، وجودة المياه، والقيود الزراعية (على سبيل المثال، على المحاصيل والمواقع والتربة والممارسات الزراعية).
قد تكون الأدوات الاقتصادية مفيدة أيضا، ولكنها يجب أن تأخذ في الاعتبار أن القطاع الزراعي في معظم البلدان النامية يواجه صعوبات اقتصادية وأن الأمن الغذائي أمر ضروري. ولذلك، ينبغي أن تؤخذ الاعتبارات الاجتماعية والسياسية في الاعتبار عند تطبيق الأدوات الاقتصادية. وفي هذا الصدد أيضًا، يجب الأخذ في الاعتبار أنه على الرغم من رغبة المزارعين في الاستفادة من النفايات السائلة، إلا أنهم في كثير من الأحيان غير قادرين أو راغبين في دفع تكاليف دعم تكلفة التخلص من مياه الصرف الصحي التي تقع على عاتق الملوثين.
سابع عشر: الاستنتاجات
نظرا لارتفاع الطلب على المياه في الزراعة، فضلا عن الزيادة في عدد سكان المناطق الحضرية الذين يطلبون الغذاء وينتجون مياه الصرف الصحي، فمن المحتم أن تنمو إعادة استخدام المياه الزراعية. توجد في البلدان النامية عدة أمثلة على استخدام مياه الصرف الصحي في الري، وطالما أن إنتاج مياه الصرف الصحي يتزايد جنبا إلى جنب مع الطلب على الغذاء، فسوف يتعين على حكومات هذه البلدان بشكل متزايد أن تتبنى مناهج مخططة بدلا من الأساليب غير المخططة.
يتعين على الحكومات أن تسيطر على الوضع من أجل وضع تدابير إدارية تدريجية ولكن مستمرة لحماية الصحة والبيئة، مع توفير استخدام منتج لمياه الصرف الصحي. يتعين على الحكومات أن تتقبل أن حجم مياه الصرف الصحي المستخدمة في الري هو وسيظل أهم عملية إعادة استخدام للمياه في العالم.
يتمثل التحدي الرئيسي في استخدام المياه ذات الجودة الهامشية لأغراض الري في تعظيم الفوائد التي تعود على المزارعين والمجتمع مع تقليل الآثار البيئية والصحية الضارة. تم تقديم عدة أمثلة على التأثيرات الإيجابية والسلبية وفقا لكل حالة. وبما أن مياه الصرف الصحي مصدر رخيص للمياه والمواد المغذية، وفي العديد من الأماكن المصدر الوحيد الممكن للمياه، فسوف يستمر استخدامها لزراعة المحاصيل. وبالتالي فإن تحسين هذه الممارسة أمر ضروري لتحقيق الأهداف الإنمائية للألفية التي حددتها الأمم المتحدة لتعزيز الأمن الغذائي وجودة البيئة على مدى السنوات الخمسين المقبلة.
يجب التعامل مع إدارة مياه الصرف الصحي بطريقة جديدة من أجل تضمين المتطلبات الزراعية، والحقائق الاجتماعية والاقتصادية والمؤسسية، وينطوي هذا النهج المتكامل على تعديل بعض مفاهيم الصرف الصحي التقليدية من أجل تحقيق التوازن بين المخاطر البيئية الطويلة والقصيرة الأجل واحتياجات المجتمع الملحة.
إن حظر الري بمياه الصرف الصحي يعني القضاء على الآلاف من الاقتصادات الصغيرة المزدهرة التي تعتمد على زراعة المحاصيل المروية بمياه الصرف الصحي وزيادة تلوث المياه السطحية، مما يؤثر سلبا على صحة مستخدمي المياه في المصب. ولذلك، فبدلا من الترويج لسياسات غير واقعية، سيكون من الأفضل تعلم الدروس من مئات حالات إعادة الاستخدام الزراعي لمياة الصرف الصحى المخطط لها في جميع أنحاء العالم ومحاولة تحسين الممارسات الحالية تدريجيا للحد من المخاطر.
المراجع
Armon, R., D. Gold, M. Brodsky, and G. Oron. 2002. Surface and subsurface irrigation with effluents of different qualities and presence of cryptosporidium oocysts in soil and on crops. Water Science & Technology 46 (3): 115–122.
Blumenthal, U., and A. Peasey. 2002. Critical review of epidemiological evidence of the health effects of wastewater and excreta use in agriculture. Geneva: World Health Organization.
Bratton, R., and R. Nesse. 1993. Ascariasis: An infection to watch for in immigrants. Postgraduate Medicine 93:171–178.
Chang, A., A. Page, and T. Asano. 2002. Developing human health-related chemical guidelines for reclaimed wastewater and sewage sludge applications in agriculture. Geneva: World Health Organization.
Cockram, M., and S. Feldman. 1996. The beautiful city gardens in third world cities. African Urban Quarterly 11 (2–3): 202–208.
Duqqah, M. 2002. Treated sewage water use in irrigated agriculture. Theoretical design of farming systems in Seil Al Zarqa and the Middle Jordan Valley in Jordan. PhD thesis. Wageningen: Wageningen University.
Ensink, J., J. Simmons, and W. van der Hoek. 2004b. Wastewater use in Pakistan: The cases of Haroonabad and Faisalabad. In Wastewater use in irrigated agriculture, C. Scott, N. Faruqui, and L. Raschid-Sally, 91–102. Wallingford: CAB International.
Ensink, J., T. Mahmood, W. van der Hoek, L. Raschid-Sally, and F. Amerasinghe. 2004a. A nationwide assessment of wastewater use in Pakistan: An obscure activity or a vitally important one? Water Policy 6:197–206.
Ensink, J., W. van der Hoek, Y. Matsuno, S. Munir, and R. Islam. 2004c. Use of untreated wastewater in peri-urban agriculture in Pakistan: Risks and opportunities. Research report 64. Colombo: International Water Management Institute (IWMI).
Fewtrell, L. 2004. Drinking-water nitrate and methemoglobinemia. Global burden of disease: A discussion. Environmental Health Perspectives 112 (14): 1371–1374.
Food and Agricultural Organization of the United Nations (FAO) and United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization (UNESCO). 1973. Irrigation, drainage and salinity. An international sourcebook. Paris: UNESCO/Hutchinson.
Foster, S., H. Garduño, A. Tuinhof, K. Kemper, and M. Nanni. 2004. Urban wastewater as groundwater recharge: Evaluating and managing the risks and benefits. Briefing note 12. London: World Bank.
International Water Management Institute (IWMI). 2003. Confronting the realities of wastewater use in agriculture. Water policy briefing 9. Colombo: IWMI.
Oron, G., Y. Demalach, Z. Hoffman, and I. Manor. 1992. Effect of effluent quality and application method on agricultural productivity and environmental control. Water Science & Technology 26 (7): 1593–1601.
