Implications of maize fertigation with treated domestic wastewater on soil heavy metal contamination and health risks

في أجزاء كثيرة من العالم، أصبح الحصول على المياه العذبة أصعب، بينما تستمر الحاجة إلى زراعة الغذاء في الارتفاع. أحد الحلول العملية التي يستكشفها المزارعون ومخططو المدن هو إعادة استخدام مياه الصرف الصحي المنزلية المعالجة للري. هذه المياه، التي مرت عبر أنظمة معالجة لإزالة المسببات المرضية الضارة والنفايات العضوية، لا تزال تحتوي على عناصر غذائية مثل النيتروجين والفسفور التي تحتاجها النباتات للنمو. ومع ذلك، فإن إعادة الاستخدام هذه تأتي مع قلق خفي: فالمياه المنزلية غالباً ما تحمل آثاراً من المعادن الثقيلة من المنتجات اليومية مثل المنظفات ومستحضرات التجميل والسباكة. ورغم أن هذه المعادن موجودة بكميات ضئيلة، إلا أنها لا تتحلل. ومع مرور الوقت، يمكن أن تتراكم في التربة وتنتقل إلى المحاصيل التي نأكلها. السؤال الجوهري للعلماء هو ما إذا كان استخدام هذه المياه على المحاصيل الأساسية مثل الذرة يخلق خطراً جديداً، أم أن المخاطر موجودة بالفعل في البيئة بغض النظر عن مصدر المياه.

قام باحث في جامعة أرهي في دار السلام، تنزانيا، بمحاولة الإجابة على هذا السؤال من خلال زراعة الذرة تحت ظروف خاضعة للرقابة. أرادوا معرفة ما إذا كان ريها بمياه الصرف الصحي المنزلية المعالجة سيؤدي إلى تراكم المعادن الثقيلة في التربة أو في حبوب الذرة أكثر من استخدام مياه الحنفية النظيفة. وللقيام بذلك، زرع الباحث الذرة في بيت محمي (screenhouse) لمنع المطر من التدخل في نتائجهم. وقسموا المساحات المزروعة إلى مجموعتين: تلقت إحدى المجموعات مياه الصرف الصحي المعالجة، بينما تلقت المجموعة الأخرى مياه حنفية نظيفة. تم ري كلتا المجموعتين باستخدام نظام تنقيط لضمان حصول النباتات على كميات ثابتة. ثم قام الباحث بقياس مستويات ستة معادن ثقيلة محددة بدقة — الرصاص، والكروم، والكادميوم، والنحاس، والزنك، والنيكل — في التربة عند أعماق مختلفة وفي حبوب الذرة المحصودة. كما قام بحساب كمية المعادن التي قد يستهلكها الشخص عن طريق أكل الذرة وتقدير المخاطر الصحية المحتملة لكل من البالغين والأطفال.

كشفت الدراسة عن صورة معقدة حيث لم يكن مصدر المياه هو المحرك الرئيسي للتلوث. فعندما حلل الباحث التربة، وجد أن مياه الصرف الصحي المعالجة لم ترفع بشكل كبير من كمية المعادن الثقيلة مقارنة بالمياه النظيفة. وفي الواقع، بالنسبة لبعض المعادن مثل الكادميوم والنيكل، كانت التربة المروية بمياه الصرف الصحي تحتوي في الواقع على تركيزات أقل من قطع التحكم. ومع ذلك، أظهرت التربة علامات على إثراء متوسط بالنحاس والزنك والكروم، وكان هناك شذوذ مفاجئ في حالة الرصاص؛ فبينما كانت مستويات الرصاص منخفضة بالقرب من السطح، فقد ارتفعت بشكل حاد في طبقات التربة العميقة في قطع مياه الصرف الصحي، مما يشير إلى أن المعدن يتحرك للأسفل عبر ملف التربة بطرق لم تُفهم تماماً بعد. وبالرغم من هذه الاختلافات، لم تكن مستويات التلوث الإجمالية في القطع المعالجة مختلفة إحصائياً عن قطع المياه النظيفة، مما يشير إلى أن مياه الصرف الصحي نفسها لم تكن هي المسبب الرئيسي لإضافة سموم جديدة إلى الأرض.

كان الوضع مختلفاً عندما نظر الباحث في حبوب الذرة نفسها. فبغض النظر عما إذا كانت الذرة قد رويت بمياه الصرف الصحي المعالجة أو بمياه الحنفية النظيفة، احتوت الحبوب على مستويات خطيرة من عدة معادن ثقيلة. فقد بلغ متوسط مستويات الرصاص في الذرة 2.21 ملليجرام لكل كيلوجرام، وهو أعلى بكثير من الحد الآمن البالغ 0.2 ملليجرام لكل كيلوجرام الذي وضعته المنظمات الصحية الدولية. كما تجاوز الكروم والزنك أيضاً العتبات الآمنة في كلتا المجموعتين. تشير هذه النتيجة إلى أن التلوث كان موجوداً بالفعل في البيئة أو التربة قبل بدء التجربة، وليس ناتجاً عن مياه الري. كانت النباتات تمتص هذه المعادن من التربة بغض النظر عن مصدر المياه. المعدن الوحيد الذي لم تمتصه الذرة بكميات كبيرة هو الكادميوم، والذي ظل غير قابل للكشف في الحبوب.

نظر الباحث أيضاً في مدى سهولة امتصاص النباتات لهذه المعادن من التربة، وهي عملية تُعرف باسم التراكم الحيوي. ووجد أنه بالنسبة لمعظم المعادن، لم تنقل النباتات الكثير من التلوث من التربة إلى الحبوب الصالحة للأكل. والاستثناء كان الزنك، الذي امتصته الذرة بسهولة، مما أظهر قدرة عالية على التراكم. وهذا يعني أنه بينما قد تحتفظ التربة بالعديد من المعادن الثقيلة، فإن الزنك ينتقل بسهولة إلى الغذاء الذي نأكله. وعندما حسب الفريق المخاطر الصحية المرتبطة بأكل هذه الذرة، أشارت النتوات إلى ضعف واضح: الأطفال. فبسبب أجسامهم الصغيرة ولكنهم غالباً ما يتناولون كميات مماثلة من الطعام بالنسبة لأحجامهم، يواجه الأطفال مدخولاً يومياً من هذه المعادن أعلى بكثير من البالغين. ووجدت الدراسة أن الرصاص والنيكل كانا أكبر المساهمين في المخاطر الصحية غير السرطانية، بينما شكل النيكل والكروم أكبر تهديد لمخاطر السرطان على المدى الطويل.

ولعل الاستنتاج الأكثر إثارة للدهشة في الدراسة هو أن الذرة المزروعة بمياه الحنفية النظيفة حملت مخاطر صحية مساوية أو حتى أعلى من الذرة المزروعة بمياه الصرف الصحي المعالجة. كانت درجات المخاطر الإجمالية للأطفال الذين يأكلون الذرة من قطع المياه النظيفة أعلى من تلك الناتجة عن قطع مياه الصرف الصحي. وهذا يشير إلى أن التلوث الخلفي في التربة والبيئة العامة هو المشكلة الحقيقية، وليس إعادة استخدام المياه المعالجة. لم تجعل مياه الصرف الصحي الوضع أسوأ؛ بل بدا في بعض الحالات أنها أكثر أماناً قليلاً من البديل. تشير الدراسة إلى أن المعادن الثقيلة الموجودة في الطعام تأتي من مصادر أخرى غير مياه الري، ربى من الجيولوجيا الطبيعية للمنطقة أو غيرها من أشكال التلوث البيئي.

في النهاية، يسلط هذا البحث الضوء على أنه بينما تعد إعادة استخدام مياه الصرف الصحي المعالجة استراتيجية قابلة للتطبيق للحفاظ على المياه، فإنها لا تحل المشكلة الأوسع المتمثلة في تلوث الغذاء بالمعادن الثقيلة. إن وجود معادن خطيرة في المحاصيل الأساسية مثل الذرة هو قضية هيكلية قائمة بذاتها، ومستقلة عن نوع المياه المستخدمة في زراعتها. وتدعو النتائج إلى تحول في التركيز من لوم مياه الصرف الصحي إلى معالجة المصادر الأساسية للتلوث في التربة وأنظمة المياه. إن حماية الصحة العامة، وخاصة للفئة الأكثر ضعفاً وهم الأطفال، ستتطلب مراقبة متكاملة لجودة المياه والتربة، جنباً إلى جنب مع جهود مستهدفة لتنظيف البيئة. وتؤكد الدراسة أن مصدر المياه ليس المحدد الوحيد للسلامة، وأن نهجاً شاملاً مطلوب لضمان بقاء الغذاء الذي نأكله آمناً للجميع.