Integrated Assessment of Heavy Metal Concentrations and Current Pollution Status: A case study of Nworie River, Southeastern Nigeria

ملخص تقني: التقييم المتكامل لتركيزات المعادن الثقيلة والوضع الحالي للتلوث في نهر نواري، جنوب شرق نيجيريا

بيان المشكلة
يعتبر نهر نواري، وهو رافد رئيسي لنهر أوتاميري في مدينة أووري بولاية إيمو، مصدراً حيوياً للمياه للأغراض المنزلية والزراعية والترفيهية. ومع ذلك، يواجه النهر تدهوراً بيئياً كبيراً بسبب التوسع الحضري السريع، والنمو السكاني، والأنشطة البشرية. وتشمل الضغوط الرئيسية تصريف مياه الصرف الصحي غير المعالجة من المؤسسات (مثل المركز الطبي الفيدرالي، وكلية ألفان إيكوكو للتربية والتعليم)، والمخلفات الصناعية، والنفايات المنزلية. ومن المخاوف المحددة التي سلطت الدراسة الضوء عليها هو الأثر البيئي لأنشطة التجريف الأخيرة التي قامت بها حكومة ولاية إيمو ولجنة تنمية دلتا النيجر (NDDC). وبينما كانت هذه الأنشطة تهدف إلى التخفيف من حدة التخثث والترسيب، فإن عملية التجريف تتضمن إزالة الرواسب والغطاء النباتي والتخلص منها على ضفاف النهر، مما قد يؤدي إلى إعادة تعليق الملوثات، وتحمض المياه، وإطلاق المعادن الثقيلة في عمود الماء. وعلى الرغم من الدراسات السابقة (Mgbudem et al., Okere et al., Umunnakwe et al.) التي قيمت جودة النهر، إلا أن المراقبة المستمرة مطلوبة لتتبع التغيرات الديناميكية في توزيع الملوثات المدفوعة بزيادة النشاط البشري.

المنهجية
أجريت الدراسة من يناير 2022 إلى يناير 2023، لتغطي كل من الموسمين الجاف والمطير. تم جمع عينات المياه شهرياً من ثلاث محطات متميزة على طول الجزء السفلي من النهر:

1. جسر إيجبادا (النقطة 1): المنبع.
2. جسر مستشفى أوميزورويكي (النقطة 2): منتصف النهر.
3. جسر أكانชาวا (النقطة 3): المصب.

جمعت العينات من عمق 10 سم تحت السطح، وحُمضت باستخدام حمض النيتريك (HNO₃) بتركيز 10%، وحُفظت عند درجة حرارة 4 مئوية، ورُشحت باستخدام ورق واتمان رقم 1. تم إجراء تحليل المعادن الثقيلة باستخدام مطيافية الامتصاص الذري (AAS) وفقاً لمعايير وكالة حماية البيئة الأمريكية (USEPA)، والتي تضمنت الهضم الحمضي باستخدام حمض النيتريك (HNO₃) وحمض الهيدروكلوريك (HCl) المركزين.

ولتقييم حالة التلوث، استخدمت الدراسة مؤشرات التلوث الفردية:

• عامل التلوث (Cf): يُحسب كنسبة تركيز المعدل إلى التركيز الخلفي ($Cf = C_{metal} / C_{background}$).
• عامل الخطر البيئي (Er): يُحسب كحاصل ضرب عامل الاستجابة السامة ($Tr$) في عامل التلوث ($Er = Tr \times Cf$).
• مؤشر الخطر البيئي (ERI): مجموع عوامل الخطر البيئي الفردية لتقييم الخطر المشترك.

تم تحليل البيانات باستخدام تحليل التباين (ANOVA) واختبار فيشر (LSD) عند مستوى احتمالية 0.05%، مع إجراء الفصل بين المتوسطات باستخدام اختبارات (t) الطلابية عبر برنامج (SAS).

النتائج الرئيسية

• تركيزات المعادن الثقيلة:
  • الرصاص (Pb) والحديد (Fe): تجاوزت التركيزات الحدود المسموح بها من قبل منظمة الصحة العالمية (WHO) ووزارة البيئة الفيدرالية (FMEnv). وجدت الدراسة صراحةً أن الرصاص (0.05 ملجم/لتر) والحديد (0.71 ملجم/لتر) فوق القيمة القياسية، وهي حالة تُعزى إلى وجود مواد التجريف الملقاة على طول ضفاف النهر. ووصلت قياسات الرصاص في الموسم الجاف عند إيجبادا (النقطة 1) إلى 0.082 ملجم/لتر، كما تجاوزت تركيزات الحديد الحدود المسموح بها في النقطتين 2 و3.
  • الزئبق (Hg): وجدت الدراسة أن تركيزات الزئبق تجاوزت الحد المسموح به من قبل وزارة البيئة الفيدرالية (0.001 ملجم/لتر) في جميع نقاط أخذ العينات في كلا الموسمين. وبينما يلخص المستخلص قيمة محددة قدرها 0.001 ملجم/لتر، إلا أن قسم النتائج يوضح أن القيم المقاسة، مثل 0.021 ملجم/لتر في إيجبادا خلال الموسم الجاف، كانت أعلى من المعيار. وبناءً على ذلك، سجل الزئبق أعلى عامل تلوث (Cf) وأعلى عامل خطر بيئي (Er) خلال فترات ومواقع محددة، مثل 0.60 لـ Cf و3.52 لـ Er في أوميزورويكي وإيجبادا خلال الموسم الجاف.
  • الكادميوم (Cd)، والكروم (Cr)، والزرنيخ (As): وُجدت هذه المعادن تحت معايير منظمة الصحة العالمية/وزارة البيئة الفيدرالية. وتحديداً، وُجد الكادميوم (0.014 ملجم/لتر) والكروم (0.03 ملجم/لتر) تحت القيمة القياسية.
  • النيكل (Ni): لم يتم اكتشافه في محطات المنبع ومنتصف النهر خلال الموسم الجاف، ولكن تم اكتشافه في محطة المصب (النقطة 3) ضمن الحدود المسموح بها.
• مؤشرات التلوث:
  • سجل الزئبق باستمرار أعلى عامل تلوث (Cf) وأعلى عامل خطر بيئي (Er) عبر جميع المحطات والمواسم، مما يعكس خطره المرتفع رغم تلخيص المستخلص لقيمة منخفضة واحدة. على سبيل المثال، في أوميزورويكي (النقطة 2)، بلغ عامل التلوث (Cf) للزئبق في الموسم الجاف 0.60.
  • أظهر الكروم أدنى قيم لعامل التلوث (Cf) وعامل الخطر البيئي (Er).
  • على الرغم من بعض قيم Cf المنخفضة، تشير الدراسة إلى أن هذه المؤشرات تعتمد بشدة على التركيز الخلفي المختار ولا ينبغي تفسيرها على أنها غياب تام للخطر.
• الاتجاهات الزمنية:
  • تشير المقارنة مع البيانات التاريخية (2010-2019) إلى تدهور في جودة المياه. فالزئبق والزرنيخ والكروم، التي كانت إما غير مكتشفة أو تحت الحدود في الدراسات السابقة، تم اكتشافها في هذه الدراسة الحالية.
  • كانت تركيزات الرصاص في الدراسة الحالية أعلى مما تم الإبلاغ عنه في الدراسات السابقة، حيث يشير المستخلص إلى أنها وُجدت فوق القيمة القياسية.
  • تجاوزت تركيزات الحديد الحدود المسموح بها، حيث استشهد المستخلص بقيمة 0.71 ملجم/لتر، وهي أعلى من المعيار.

المساهمات الرئيسية
تقدم هذه الدراسة خط أساس محدث لتركيزات المعادن الثقيلة في نهر نواري، وتتناول تحديداً فترة ما بعد التجريف. وهي تحدد التباينات المكانية والموسمية للملوثات، وتحدد الزئبق كأعلى خطر بيئي بسبب سميته وتركيزاته المرتفعة التي تتجاوز الحدود المسموح بها. وتربط الدراسة بين أنشطة بشرية محددة — وخاصة التخلص غير السليم من مواد التجريف ووجود الآلات المهجورة — وبين الارتفاع في مستويات الرصاص والحديد اللذين وُجدا فوق المعايير. علاوة على ذلك، تدمج الدراسة البيانات التاريخية لإظبات اتجاه نحو انخفاض جودة المياه، وتعزو ذلك إلى الإدارة غير الكافية للنفايات والآثار البيئية الجانبية لمشاريع هندسة الأنهار.

الأهمية والادعاءات
يؤكد المؤلفون أن نهر نواري "ملوث بشكل سلبي وضار"، وهو استنتاج مدعوم بالمعايير الفيزيائية والكيميائية، ومؤشرات المعادن الثقيلة، وتوزيع العوالق النباتية. وتدعي الدراسة أن هذه النتة تسلط الضوء على الحاجة الملحة للمراقبة المنتظمة وتنفيذ تدابير لتقليل معدلات التلوث وإلقاء النفايات غير القانوني في حوض النهر. ويشدد المؤلفون على أنه بينما يظل النهر مورداً حيوياً، فإن جودته معرضة للخطر بسبب الأنشطة البشرية، مما يستوجب فرض قوانين حماية البيئة بصرامة لمنع الإلقاء العشوائي وتقييد الأنشطة الملوثة (مثل ورش الميكانيكا واستخدام الكيماويات الزراعية) داخل منطقة حوض النهر. وتخلص الورقة إلى أنه بدون تدخل، ستستمر الوظائف البيئية والسلامة العامة المرتبطة بالنهر في التدهور.