Contamination of Soil and Groundwater with Toxic Heavy Metals near Lapite Dumpsite in Ibadan, Nigeria

ملخص تقني: تلوث التربة والمياه الجوفية بالمعادن الثقيلة السامة بالقرب من مكب نفايات لابييت في إبادان، نيجيريا

بيان المشكلة
تمثل إدارة النفايات الصلبة البلدية (MSW) في الدول النامية، لا سيما في إبادان بنيجيريا، تحديات بيئية كبيرة بسبب ممارسات التخلص غير المنضبطة. إن مكب "لابييت" (Lapite)، وهو مرفق مفتوح وغير مبطن يخدم سكاناً حضريين متزايدين بسرعة، يفتقر إلى تدابير الاحتواء الكافية. وبناءً على ذلك، هناك خطر مرتفع من تسرب العصارات التي تحتوي على معادن ثقيلة سامة عبر مصفوفة التربة إلى طبقات المياه الجوفية ومياه الآبار السكنية المجاورة. وبينما حددت الدراسات السابقة التلوث بالمعادن الثقيلة في مثل هذه البيئات، كانت هناك حاجة لتقييم الأثر المحدد لعمليات الاحتراق والتراكم طويل الأمد على كل من مقاطع التربة (عند أعماق متفاوتة) وجودة المياه الجوفية على مدار عقد من الزمن.

المنهجية
اعتمدت الدراسة تحليلاً مقارناً لعينات التربة والمياه التي جُمعت من مكب نفايات لابييت ومن موقع ضابط (حديقة نباتية ذات أرض بكر).

• الجدول الزمني لأخذ العينات: جُمعت البيانات في مايو 2010 وأعيدت زيارتها في يوليو 2020 لتقييم التغيرات الزمنية في تركيزات المعادن.
• أخذ عينات التربة: تم أخذ عينات من عشرة مواقع عشوائية في مكب النفايات عند ثلاثة أعماق (0-15 سم، 15-30 سم، و30-45 سم) باستخدام مثقاب تربة. كما أُخذت عينات ضابطة من موقعين في الحديقة النباتية.
• أخذ عينات المياه: جُمعت عينات من مياه الآبار من ثمانية منازل قريبة من مكب النفايات.
• الإجراءات التحليلية:
  • الخصائص الفيزيائية والكيميائية: تم قياس درجة حموضة التربة (pH) كهربائياً، وتم تحديد توزيع حجم الجسيمات عبر طريقة هيدرومتر بويو كوز (Bouyoucos).
  • الهضم: هُضمت عينات التربة باستخدام حمض النتريك وحمض الهيدروكلوريك (1:3، حجم/حجم) وفقاً لطريقة وكالة حماية البيئة الأمريكية (US EPA) رقم 3050B. وهُضمت عينات المياه باستخدام حمض النتريك المركز.
  • التقدير الكمي: تم تحليل تركيزات الكروم (Cr)، الكادميوم (Cd)، الرصاص (Pb)، النيكل (Ni)، الزنك (Zn)، النحاس (Cu)، والمنغنيز (Mn) باستخدام جهاز مطياف الامتصاص الذري اللهبي شيمادزو AA-6200.
  • التحليل الإحصائي: استُخدمت الإحصاءات الوصفية (المتوسط ± الانحراف المعياري) ومعاملات ارتباط بيرسون لتحديد العلاقات بين مستويات المعادن في التربة والمياه. كما تم حساب مؤشر التراكم الجيولوجي ($I_{geo}$) لتحديد مستويات التلوث.

النتائج الرئيسية

• خصائص التربة: التربة في مكب نفايات لابييت رملية في الغالب (73.2-87.2%)، مما يقلل من قدرتها على الاحتفاظ بالملوثات الذائبة مقارنة بالتربة الغنية بالطين. تراوحت درجة حموضة التربة بين 6.0 و6.5، مما يشير إلى ظروف حمضية مشابهة للموقع الضابط.
• تركيزات المعادن الثقيلة في التربة (2020):
  • وجدت الدراسة مستويات مرتفعة من المعادن الثقيلة في تربة مكب النفايات مقارنة بالموقع الضابط. وكان اتجاه التركيز هو: المنغنيز > الزنك > النحاس > الرصاص > الكروم > النيكل > الكادميوم.
  • شملت المتوسطات النوعية للتركيزات في عام 2020 ما يلي: المنغنيز (1580 ± 21 ميكروغرام/غرام)، الزنك (1520 ± 10 ميكروغرام/غرام)، النحاس (710 ± 12 ميكروغرام/غرام)، الرصاص (120 ± 5 ميكروغرام/غرام)، الكروم (30.1 ± 4.3 ميكروغرام/غرام)، النيكل (28.4 ± 3.6 ميكروغرام/غرام)، والكادميوم (2.14 ± 1.1 ميكروغرام/غرام).
  • الاتجاهات الزمنية: على مدى فترة عشر سنوات، زادت مستويات المعادن بدرجات متفاوتة: الكروم (19.4%)، الكادميوم (50.7%)، الرصاص (7.5%)، النيكل (18.8%)، الزنك (1.33%)، والمنغنيز (3.0%).
  • توزيع العمق: بشكل عام، كانت تركيزات المعادن أعلى في التربة السطحية (0-15 سم) وأظهرت تغيرات معقدة مع العمق، رغم أن بعض المعادن (الكروم، الرصاص، النيكل) أظهرت تركيزات أعلى عند عمق 15-30 سم في عام 2010، وربما يعود ذلك إلى الخلط البيولوجي (نشاط اليرقات) أو أنماط التسرب.
• تلوث المياه الجوفية:
  • احتوت عينات مياه الآبار بالقرب من مكب النفايات على تركيزات مرتفعة من الكروم، والرصاص، والنيكل، والزنك، والنحاس، والمنغنيز، بما يتجاوز إرشادات منظمة الصحة العالمية (WHO).
  • كان الكادميوم هو المعدن الوحيد الذي كان تحت حد الكشف (0.001 ميكروغرام/مل) في عينات المياه.
  • لوحظ وجود ارتباط إيجابي كبير بين مستويات المعادن الثقيلة في التربة والمستويات المقابلة لها في مياه الآبار لمعظم المعادن، باستثناء الرصاص (Pb).
• توصيف التلوث: أشار مؤشر التراكم الجيولوجي ($I_{geo}$) إلى أن التربة كانت "ملوثة بشدة" بالزنك والنحاس، و"ملوثة باعتدال" بالكادميوم والرصاص، و"غير ملوثة إلى ملوثة باعتدال" بالمنغنيز.

الأهمية والادعاءات
يؤكد البحث أن مكب نفايات لابييت هو مصدر مؤكد لتلوث المعادن الثقيلة الذي يؤثر على كل من ملف التربة المحلي والمياه الجوفية المستخدمة من قبل السكان المحليين. وتسلط الدراسة الضوء على أن الاحتراق غير المنضبط للنفايات وعدم وجود تدابير احتواء في المكب قد أدى إلى تسرب المعادن السامة إلى طبقات المياه الجوفية.

ويخلص المؤلفون إلى أن الاستمرار في استخدام المكب دون إدارة سليمة يشكل آثاراً ضارة على صحة الإنسان والبيئة. وتحديداً، فإن تلوث المياه الجوفية يجعلها غير صحية لأغراض الشرب. ويؤكد البحث على الحاجة الملحة للمراقبة حول مكبات النفايات في الدول النامية لمنع انتقال المعادن الثقيلة من التربة إلى الماء ومن ثم إلى جسم الإنسان عن طريق الابتلاع. وتعد هذه النتائج بمثابة خط أساس حرج لفهم التدهور البيئي طويل الأمد الناتج عن النفايات الصلبة غير المدارة في إبادان.