أثر الترميد على التربة ونوعية المياه مواقع المرافق

Global Context of Waste Incineration and Environmental Risks

وقد أصبح حرق النفايات الصلبة في البلديات حجر الزاوية في إدارة النفايات في المناطق المكتظة بالسكان حيث يندر وجود مساحات لدفن النفايات ويعطى الأولوية لاسترداد الطاقة، فالبلدان مثل اليابان والسويد وألمانيا وهولندا تحرق جزءاً كبيراً من النفايات التي تتجاوز 50 في المائة مع وجود محطات حديثة للتبريد تعمل في درجات حرارة تتجاوز 850 درجة مئوية لتحقيق الاحتراق الكامل وتقليل الانبعاثات الضارة إلى أدنى حد.

مسارات الإصدار والترسيب المكثفين

ولا تبقى الملوثات التي تم إطلاقها أثناء الحرق محصورة في حدود المرفق، وهي تفرق عبر الغلاف الجوي وتستقر على سطح الأرض والمياه ويمكن أن تهاجر عبر التربة والمياه الجوفية بمرور الوقت، وتهيمن ثلاث طرق رئيسية للرسم على نقل الملوثات التي تستخدمها أجهزة الترميد إلى البيئة المحيطة: الترسيب الجاف، والترسيب الرطب، وتوليد الجلود المسبب للارتحال.

النقل الجوي والترسيب الجاف

وأثناء الحرق، تصبح المادة الجسيمية الدقيقة (PM_2.5) و PM₍₁₀₎ ) مخصبة بمعادن ثقيلة، وديوكسينات، وفلوريدرات متعددة الحلقات، وهيدروكربونات أكثر من 10 ميكرومات

الرضاعة وسطح الواش

ويُعدّ هذا الملوثات الغازية والجسيمية من السباكة، التي تُسلّم إلى المشهد الطبيعي في عملية تُعرف باسم الترسب الرطب، ويُقدّم التهطال الرئوي، الذي يُنشأ أحياناً من ثاني أكسيد الكبريت وأكسيدات النيتروجين التي تُنبعث من خلال جهاز الترميد، إلى زيادة تعبئة المعادن المتجهة إلى جزيئات المتطاولة، وزيادة قابلية تصريفها للتآكل الأحيائية، ونقلها إلى المجاري المائية الثقيلة.

معالجة الرماد وجيل المسافات

وبالإضافة إلى انبعاثات الوجبات الخفيفة، فإن إدارة الرماد القاعي والرماد الدوار يشكل تهديدا مباشرا ومستمرا للتربة والمياه الجوفية، حيث أن الرماد الذي يلتقطه المفترسون الكهروستاني أو مرشحو النسيج يحتوي على مستويات مركزة من الديوكسينات والفيوران والمعادن الثقيلة القابلة للذوبان مثل الرصاص والكادميوم والزنك، وعندما يتم التخلص من هذا الرماد في مداف أو الموديل.

مرافق الترميد من نوعية التربة

فالسواء يعمل كبضائع طويلة الأجل للعديد من الملوثات التي تحرق التربة، لأن معدل دوران التربة بطيء في كثير من الأحيان إلى قرون بالنسبة للملوثات ذات التربة العلوية التي تتراكم على مدى سنوات من التشغيل، مما يغير الخصائص المادية والكيميائية والبيولوجية للأرض، وعلى عكس نوعية الهواء، التي يمكن أن تتحسن بسرعة نسبياً بعد رفع مستوى ضوابط الانبعاثات، فإن تلوث التربة مستمر، وكثيراً ما يتطلب تدخلاً نشطاً للتخفيف من المخاطر.

تراكم المعادن الثقيلة وتعديل كيمياء التربة

أما الكدميوم، والرصاص، والزئبق، والزرنيخ، والكروم فهي أكثر المعادن الثقيلة التي يكتشفها التربة قرب المحارق، وهذه العناصر مُلزَمة بقوة بمعادن الطين والمواد العضوية، والتي تتراكم في أعلى 10 إلى 20 سنتيمتر من التربة السطحية، وتخفض تركيزات المعادن المرتفعة القدرة على تبادل التربة، وتُضعف التقلبات المغذية، ويمكن أن تُغيّر مستويات الزئبق.

Disruption of Soil Microbial Communities and Fertility

(أ) إنَّ نسبة التحلل الحراري والملوثات العضوية في التربة قد تثبط نشاطاً، وتخفض نسبة التربة إلى الكتل المائية، وتخفض نسبة التربة إلى المواد العضوية إلى الارتجاعية، وتخفض هذه المادة إلى حد كبير.

Plant Uptake and Food Chain Contamination

وتحتوي هذه النباتات على أعلى مستويات ملوثة من التربة على المعادن من خلال نظمها الجذرية، إذ أن الخضراوات الخبيثة (الطنان، والسبانخ، والكايل)، والمحاصيل الجذرية (الكروات، والبطاطا)، والحبوب تتسم بالكفاءة بوجه خاص في تناول الكادميوم والرصاص، وعلى سبيل المثال، فإن الدراسات الميدانية التي تُجرى قرب محرقة الأنهار في الصين تفيد بأن مستويات الكادميوم في أحجارة الأرز قد بلغت 0.3 ملغم/ك.

إدارة الموارد المائية من عمليات الترميد

وتواجه المياه السطحية والمياه الجوفية والرواسب القريبة من مواقع الحرق تلوثا من كل من الترسيب الجوي والمصادر البرية، وعلى عكس نوعية الهواء، التي يمكن رصدها بواسطة أجهزة الاستشعار المستمرة، كثيرا ما تظهر آثار نوعية المياه ببطء ويمكن أن تتحول دون اكتشافها إلى أن يمتد التلوث إلى نطاق واسع.

تلوث المياه السطحي من ليخات ومهربات

وقد أدى تعرض الماشية للخردة إلى خلل في أكوام تخزين الرماد، أو إلى تفريغ المناطق أو أماكن المرافق إلى حمل كميات كبيرة من الصلبات المعلَّقة، والفلزات الثقيلة، والملوثات العضوية في مجرى مجاور من المياه، وما إلى ذلك من حيث أن المعادن مثل النحاس والزنك يمكن أن تكون سمية حادة بالنسبة للأسماك، وتحولات السائل المائية عند التركيزات التي تقل عن 10 ميكروغرام/لت

تلوث المياه الجوفية وقلة المياه الجوفية

فالمياه الجوفية معرضة بشكل خاص للتلوث من عمليات الترميد لأنها تتحرك ببطء وتفتقر إلى التحلل والارتفاع وعمليات التحلل الضوئي التي تساعد على استعادة المياه السطحية من أحداث التلوث، حيث تتجاوز مدافن الرماد المتناقلة، أو تفكك شبكات جمع المياه، أو المواقع الحديثة غير المستقرة التي يمكن أن تسمح بالتلوث بالسموم بالارتقال إلى طبقات المياه الجوفية الأساسية.

الآثار الإيكولوجية والصحية البشرية

وتعاني الكائنات الحية المائية من سمية حادة ومزمنة على حد سواء، وتضع المعادن الثقيلة التي تعوق أداء دور الخياشي في الأسماك، وتضعف استنساخها في القشريات، وتتسبب في أضرار عصبية في المفترسات العليا، وتتراكم الديوكسينات الحية في المناوئة للثديين، وتنتقل من خلال شبكة الأغذية إلى الأسماك والطيور والبشر.

الملوثات الرئيسية وعلاماتها السمية

ويساعد فهم الملوثات المحددة التي تنبعث منها المحارق على إعطاء الأولوية لبرامج الرصد، ووضع أهداف للتنظيف، وتصميم ضوابط فعالة للانبعاثات.

المعادن الثقيلة: الرصاص والكادميوم والزئبق والزرنيخ

وتُعدّ هذه المواد ذات السمية العالية، وتُعدّ هذه المواد ذات تأثيرات طفيفة، وتُظهر أيضاً في حالة حدوث أضرار في كل من هذه المواد، وتُعزى إلى ارتفاعات في مستويات الحرارة، والبطاقات، والصبغة، والثديوية، والارتفاعات في مستويات حرارة الجسم، والثدي، والثدي في مستويات التراكم الكربوني، وبعض النفايات الصناعية، وأحياناً في التراكمات الحرارية.

الديوكسينات والفيوران (PCDD/PCDF)

(ب) إن عوامل التوليف البوليفينزو - p-dioxins and dibenzofurans هي عادةً منتجات ثانوية غير مقصودة من الحرق عندما تحترق المواد المحتوية على الكلور مثل بلاستيك ثنائي الفينيل متعدد الكلور في ظروف غير كاملة، بل هي من أكثر المواد الاصطناعية سمية المعروفة، مع وجود أكثر من 400 لغم

مادة ذات تركيزات ومركبات الهيدروكربون المحتوية على مواد ذات تأثيرات دويكية

كما أن المادة الحسنة من الجسيمات (PM_2.5) تعمل كناقل للمعادن الثقيلة المحتوية على مواد مشبعة بالفلور والهيدروكربون المشبع بالفلور، وهي مواد أساسية شبه فولطية تنتج عن الحرق غير الكامل للمواد العضوية، كما أن العديد من هذه المواد، بما فيها البينزو [أ] بيرين، تصنف على أنها مسببات بشرية محتملة.

المواد الملوثة الناشئة: المواد البيرفلوروكال وبوليفلوروكاليل

أما المواد الكيميائية الاصطناعية المستخدمة في برامج الطبخ غير الموضعية، والمنسوجات المقاومة للماء، والتعبئة الغذائية، فعندما تحرق النفايات البلدية التي تحتوي على البوليفلوروكاليل، لا يمكن تدمير هذه المركبات تدميرا كاملا عند درجات الحرارة العادية للاحتراق؛ بل يمكن أن تُنقَل في شكل غازات غير كاملة أو تُنقل إلى منطقة التبريد.

التفاوتات في التأثير على شدة الهيمنة

ولا يترك كل محرّر نفس الأثر البيئي، إذ يتوقف موجز المخاطر في مرفق ما على مزيج من العوامل التشغيلية والتكنولوجية والجغرافية والتنظيمية.

Waste Composition and Source Separation

إن تركيبة مجرى النفايات الوارد هي أهم متغير وحيد يؤثر على الانبعاثات، وعندما تزيل المواد الخطرة مثل المذيبات الصناعية أو النفايات الطبية أو المنتجات ذات الملوّثات الثقيلة (البطاريات، والإلكترونيات، واللدائن المزروعة) من النفايات البلدية، يصبح موجز الانبعاثات أكثر سمية بكثير، وتخفض المنظومات التي نفذت برامج قوية لفصل المصادر لتحويل البطاريات، والتفريغ الإلكتروني، وتحلل البلاستيكي من النفايات المكلورة.

أداء أجهزة الترميم والتكنولوجيا ومراقبة الانبعاثات

وتُظهر محطات توليد النفايات إلى الطاقة الحديثة المجهزة بمحركات مجهزة بأجهزة محرقة للخلايا أو مُسرَّحة، مقترنةً بخفض متطور في مجال التحكم في تلوث الهواء من أكسيد النيتروجين، أو من حيث جودة المادة الكيميائية، أو من خلال أجهزة الإرسال ذات التأثيرات العالية، أو من خلال أجهزة الإرسال ذات التأثيرات العالية على الغازات الحمضية، أو من خلال أجهزة التخصيب ذات التراكم العالي الفعالية.

العوامل الجغرافية والمناخية

كما أن مرفقاً يقع في منطقة مسطحة وقصيرة ذات مياه جوفية عميقة وسقوط الأمطار منخفضاً يشكل مخاطر مختلفة عن خُطط واحد فوق طبقة صخرية ممزقة في مناخ جبلي مبلّغ، وييسر التضاريس سرعة الارتداد والتحات ويحمل الرواسب الملوثة إلى الوديان وأجهزة المياه، ويُفضي إلى تحديد سرعة ما هي المجتمعات والنظم الإيكولوجية الأكثر تعرضاً له.

منهجيات الرصد والتقييم

وتتطلب الحماية الفعالة للتربة والمياه برنامجاً قوياً للرصد يتجاوز اختبارات الوجبات الجاهزة الروتينية، ويوفر نهج متعدد التخصصات يجمع بين التحليل الكيميائي والمؤشرات البيولوجية صورة أكمل للأثر البيئي.

• (ب) شبكة عينات التربة الاصطناعية [(FLT:1]) - جمع عينات من الطوب التربة وشبه التربة على مسافات مختلفة (مثلاً 500 متر و كيلومتر و2 كيلومتراً و5 كيلومترات) وتوجهات (الحد الأدنى، والزائد، والمتقاطع) من المرفق، وتضع العينات في مواقع مرجعية للمعادن الثقيلة، والمحتوى الديوكس.
• (ب) الرصد البيولوجي - استخدام أكياس الفلزات، وزراعة الليشن، أو صداعات الرنيغات لقياس الترسيب الجوي للفلزات والملوثات العضوية على مدى فترات زمنية محددة، كما يمكن لعمليات عد دودة الأرض، وتحليلات المجتمعات المحلية للنيماتو، وقياسات تنفس التربة أن تستخدم كمؤشرات حيوية للتلوث في التربة.
• Environmental DNA and metagenomics] - Sequencing of soil and sediment DNA provides a cost-effective way to monitor microbial community shifts and detect keystone species sensitive to pollution. Metagenomic indices like the soil microbial index can integrate multiple endpoints into a single assessment score.
• - اختبار فصلي أو موسمي في مواقع المجرى والمنافذ، مع تحليل المعادن والديوكسينات والبي بي إس والبارامترات التقليدية، ويمكن لألبية الترسبات، التي تستخدم النويدات المشعة مثل الرصاص - 210، أن تتعقب المدخلات التاريخية وتكشف الاتجاهات على مدى عمر المرفق.
• Groundwater monitoring well networks] — A series of wells installed upgradient and downgradient of ash landfills and facility grounds, sampled regularly for a broad suite of inorganic and organic contaminants. Field parameters such as specific conductivity, pH, and oxidation-reduction potential provide early indicators of leachate breakthrough.
• رصد المشاركة القائمة على المشاركة على أساس المشاركة ] - إشراك السكان المحليين في جمع العينات، وتفسير البيانات، والرقابة، يزيد من الشفافية والثقة في الوقت الذي يوسع فيه نطاق التغطية بالعينات، وقد دربت عدة برامج ناجحة علماء المواطنين على جمع عينات التربة والمياه تحت التوجيه المهني، مما أدى إلى إنشاء مجموعات بيانات تكمل الرصد الرسمي.

استراتيجيات التخفيف والإصلاح

إن منع التلوث أكثر فعالية من حيث التكلفة بكثير من تنظيفه بعد وقوعه، غير أنه حيثما يوجد التلوث المتروك بالفعل، فإن اتباع نهج مترابط يجمع بين مراقبة المصادر، وقطع الطرق، والعلاج النشط يمكن أن يقلل من المخاطر التي تتعرض لها المستويات المقبولة.

Advanced Flue Gas Treatment and Best Available Techniques

ويعد تحسين أجهزة الحرق القديمة بأفضل التقنيات المتاحة أكثر التدابير تأثيراً في التخفيف من حدة الآثار، ويشمل ذلك تركيب نظم مبللة متعددة المراحل أو مجففة، ومرشحات النسيج (الأبواب)، وأجهزة حقنة الكربون المنشطة، ونظم رصد الانبعاثات المستمرة مع نقل البيانات في الوقت الحقيقي إلى السلطات التنظيمية، وتستخدم بعض المرافق المتقدمة حالياً أجهزة رصد الزئبق المستمر وأجهزة الاستشعار الناشئة عن بروميد الميثيل (مثلاً، بالنسبة للكشف عن المواد الكيميائية).

نُهج معالجة التربة

ويمكن معالجة التربة الملوثة من خلال عدة طرق، كل منها بتكلفةها وقابليتها للتطبيق، فالحفر والتخلص من المواد غير الموجودة في الموقع فعال ولكنه مسبب للاضطرابات ومكلف في كثير من الأحيان، ويكلف مئات الدولارات لكل متر مكعب.

معالجة المياه والمناطق الخبيثة

ويجب تصميم نظم جمع ومعالجة المفرقعات بحيث تعمل طوال عمر مدفن الرماد، وغالباً ما تكون 30 سنة أو أكثر بعد الإغلاق، ويمكن أن تتداخل تكنولوجيات مثل التفسخ العكسي، والتهيؤ الكيميائي، وتفريغ الكربون المنشط في المناطق المحجوبة من المياه الجوفية الملوثة أو المياه السطحية، كما يمكن أن تتداخل الحواجز التفاعلية التي تملأ بالحديد الصفري، والكربون المنشط، أو غيرها من مناطق التحلل

الأطر التنظيمية والضمانات المجتمعية

إن القواعد التنظيمية القوية هي العمود الفقري لحماية البيئة بالقرب من مرافق الحرق، وفي الولايات المتحدة، تقوم وكالة حماية البيئة ] ] قواعد تكديس النفايات الخطرة بتحديد حدود الانبعاثات بالنسبة للديوكسينات والفلزات والغازات الحمضية، وتحتاج إلى تقييمات للمخاطر التي تنظر صراحة في مسارات التعرض للتربة والمياه.

غير أن الإنفاذ والتقيد يختلفان اختلافاً هائلاً في جميع أنحاء العالم، ففي العديد من المناطق التي تتجه بسرعة نحو التحضر، ولا سيما في أجزاء من آسيا وأفريقيا وأوروبا الشرقية، لا يمكن أن تعمل أجهزة الحفر دون رقابة كافية، مما يؤدي إلى تلوث شديد في التربة والمياه يؤثر بشكل غير متناسب على المجتمعات المهمشة، وقد أظهرت تحليلات العدالة البيئية مراراً أن من المرجح أن يعيش مواطنون منخفضو الدخل ومجتمعات الأقليات بالقرب من مرافق الملوثات، بما في ذلك المحرقة، وأن يكون لهم إمكانية الحصول على الموارد المتاحة للمدافعون من أجل الدعوة إلى التخفيف من آثار التلوث.

نحو الإدارة المستدامة للنفايات والحد من آثار الترميد

وفي الوقت نفسه، لا يمكن أن يظل الترميد جزءا من مزيج إدارة النفايات في العالم في المستقبل المنظور، ولا سيما في المناطق الكثيفة السكان التي لديها قدرة محدودة على مدافن القمامة، إلا أنه يمكن تحسين دور هذه المجتمعات وتخفيضه، حيث أن إعادة ترتيب الأولويات في مجال خفض النفايات وإعادة استخدامها وإعادة تدويرها في المصدر، تؤدي إلى خفض حجم المواد الوسيطة وسمية معالجتها، مما يؤدي إلى خفض الانبعاثات وكمية ما يتطلب التخلص منها.