هل استخدام الفحم الحيوي يقلل من المواد البلاستيكية الضارة في المياه الزراعية؟

أظهرت دراسة جديدة أجراها فريق بحثي من جامعة ميسيسيبي أن استخدام النفايات النباتية المعالجة كمرشح يقلل من وجود المواد البلاستيكية الدقيقة الضارة في المياه الزراعية بنسبة تزيد عن 92%.

تم العثور على المواد البلاستيكية الدقيقة – وهي جزيئات بلاستيكية صغيرة يقل قطرها عن 5 ملليمترات – في كل محيط على الأرض، وفي الغذاء، والمياه، ومؤخرا في الأراضي الزراعية.

نشرت مجموعة بحثية بقيادة جامعة أولي ميس مؤخرًا بيانات إثبات المفهوم في مجلة Frontiers in Environmental Science والتي تُظهر أن الفحم الحيوي هو طريقة فعالة وغير مكلفة لتصفية المواد البلاستيكية الدقيقة من مياه الصرف السطحي.

الفحم الحيوي هو نوع من الفحم المصنوع من مادة نباتية تم تسخينها أو حرقها في بيئة محدودة الأكسجين.

قال جيمس سيزدزيل، الأستاذ ورئيس قسم الكيمياء والكيمياء الحيوية بالإنابة: “تنشأ المواد البلاستيكية الدقيقة في البيئة جزئيًا من تحلل البلاستيك الأكبر حجمًا من خلال عمليات فيزيائية وكيميائية وبيولوجية طبيعية”،”إنها تشكل تحديًا هائلاً لأنها منتشرة على نطاق واسع ومستمرة ويمكن أن تتراكم في النباتات والحياة البرية، مما يؤدي إلى تأثيرات ضارة على بعض الكائنات الحية، وربما على البشر الذين يستهلكونها”.

تم العثور على جزيئات بلاستيكية دقيقة في دم الإنسان وفي جزء الدماغ البشري المسؤول عن حاسة الشم، ورغم أن العلماء لا يعرفون بعد تأثير الجزيئات البلاستيكية الدقيقة على جسم الإنسان، إلا أن العديد من الدراسات تشير إلى أن هذه الجزيئات البلاستيكية تؤثر سلبًا على الأسماك والحيوانات التي تبتلعها.

المواد البلاستيكية الدقيقة في الزراعة تأتي من مصدرين رئيسيين

قالت بولوواتيف أولوبويوي، طالبة الدكتوراه في الكيمياء بجامعة أولي ميس ومؤلفة الدراسة، إن المواد البلاستيكية الدقيقة في الزراعة تأتي من مصدرين رئيسيين، حمأة الصرف الصحي من محطات معالجة مياه الصرف الصحي، والتي تستخدم كسماد، والغطاء البلاستيكي وأغطية الصفوف، التي تعزل النباتات وتعزز النمو، كلاهما يجلب كميات قابلة للقياس من المواد البلاستيكية الدقيقة إلى المناطق الزراعية.

وقال أحد سكان مدينة لاجوس النيجيرية: “عندما تتحلل هذه الصفائح البلاستيكية في الحقل، تصبح صغيرة جدًا، وهكذا تحصل على جزيئات بلاستيكية دقيقة في الحقول الزراعية، ما يحدث هو أنه عندما يكون هناك هطول أمطار غزيرة، سيكون هناك جرف لهذا الحقل الزراعي، مما قد يؤدي إلى جريان المياه الزراعية.

“ويمكن أن ينقل هذا الجريان السطحي المواد البلاستيكية الدقيقة والملوثات الأخرى من المزرعة إلى البيئات المائية – مثل الأنهار والبحيرات والمحيطات – حيث يمكن أن تشكل الجسيمات البلاستيكية الدقيقة تهديدًا للكائنات الحية مثل المحار والأسماك الصغيرة”.

تتغذى العديد من الحيوانات – بما في ذلك البشر – على مثل هذه الكائنات الحية، حيث يمكن أن تنتقل المواد البلاستيكية الدقيقة إليها.

قام أولوبويوي وزملاؤه من وحدة أبحاث جودة المياه والبيئة التابعة لوزارة الزراعة الأمريكية في أكسفورد بالسفر إلى مزرعة بالقرب من بحيرة بيزلي في دلتا المسيسيبي لجمع المياه الزراعية الجارية.

ثم قاموا باختباره بحثًا عن جزيئات البلاستيك الدقيقة في البلاستيك الدقيق الخاص بـ Cizdziel في جامعة Ole Miss، ومرروا المياه الجارية عبر الفحم الحيوي لتحديد مدى فعاليته في التقاط الجسيمات البلاستيكية الدقيقة.

“لقد لاحظنا أيضًا أنه بالإضافة إلى الجريان الزراعي، فإن مياه الأمطار الحضرية هي مصدر بارز لتلوث المواد البلاستيكية الدقيقة،ويحاول بحثنا الحد من تدفق هذه الملوثات من أحداث الجريان هذه إلى المسطحات المائية في مجرى النهر”.

وقد أدى استخدام الفحم الحيوي إلى تقليل كمية المواد البلاستيكية الدقيقة في عينات المياه المتدفقة بنسبة تتراوح بين 86.6% و92.6%، ونظراً لنجاح الاختبارات الأولية، يعمل الباحثون على تكثيف جهودهم ويقومون حالياً باختبار الفحم الحيوي في الميدان.

وسوف يعرض الباحثون نتائجهم في ثلاثة مؤتمرات قادمة، بما في ذلك:

• مجلس الجامعة للموارد المائية والمعهد الوطني للموارد المائية ومؤتمر جمعية الموارد المائية الأمريكية.
• مؤتمر موارد المياه في ولاية المسيسيبي.
• مؤتمر جمعية السموم البيئية والكيمياء.

وقال سيزدزيل: “تؤكد نتائجنا على إمكانات الفحم الحيوي باعتباره مادة ماصة فعالة من حيث التكلفة لإزالة المواد البلاستيكية الدقيقة من مياه الصرف الصحي، وعلى هذا النحو، تجري دراسات ميدانية موسعة، وتُظهر البيانات الأولية انخفاضًا ملحوظًا في المواد البلاستيكية الدقيقة، بما في ذلك جزيئات تآكل الإطارات، بعد مرور مياه الصرف الصحي عبر جوارب ترشيح كبيرة مملوءة بالفحم الحيوي.

“قد يؤدي عملنا إلى ممارسات جديدة لإدارة الزراعة ومياه الأمطار للتخفيف من تلوث البلاستيك الدقيق الناتج عن المزارع والجريان السطحي الحضري من أجل حماية البيئة والصحة البشرية”.