إن الحصول على مياه الشرب النظيفة والمأمونة لا يزال أحد أكثر التحديات التي تواجه الصحة العامة إلحاحا في البلدان النامية، ووفقا لمنظمة الصحة العالمية، فإن أكثر من بليوني شخص في العالم يفتقرون إلى خدمات مياه الشرب المأمونة، مع انخفاض العبء بشكل غير متناسب على الدول المنخفضة الدخل، إذ أن مصادر المياه الملوثة تشكل حافزا رئيسيا للأمراض المنقولة عن طريق الماء مثل الكوليرا، والديزوين، والتكلور، والتهاب الكبد ألف، مما يتسبب في مجتمعة.

فهم الازدهار

(ب) إن عملية معالجة المياه هي عملية تُدخل غازات الأوزون (O3) في الماء، وطبق الأوزون هو جزئ غير مستقر للغاية يتألف من ثلاث ذرات من الأوكسجين؛ وهو مادة ذات تأثير قوي، والثاني فقط للفلور في قوة الأوكسجين، وعندما يُصبح الأوزون على اتصال بالماء، فإنه يُحدث بسرعة مع برواتوريا، ويُدمر

(أ) تولد الأوزون في الموقع باستخدام معدات متخصصة إما من الهواء الجاف أو من الأكسجين العالي النقاء عن طريق تفريغ الكورونا أو عملية كهربية، ومنظومات تصريف كورونا هي الأكثر شيوعاً: فهي تنقل الأوكسجين أو الهواء من خلال حقل كهربائي مرتفع التطويق، وتحوّل جزءاً من الأوكسجين إلى الأوزون، ثم تُحقن الأوزون المولد إلى خزان اتصال حيث تُحلّق الميزات في الماء وتُستهلّل ردود الفعل.

وبالإضافة إلى التحلل، يُحدّد الأوزون أيضاً الملوثات العضوية وغير العضوية مثل الحديد والمنغنيز والكبريتيدات وبعض مبيدات الآفات، ويقلل من اللون والزئير والحم العضوي، ويحسن نوعية المياه العضوية العامة، ويمكن أيضاً أن يكسر البيوت الميكروبات مثل المخلفات الصيدلانية، التي كثيراً ما تفشل المعالجة التقليدية في إزالة كل من هذه المواد.

مزايا الازدهار للبلدان النامية

الاضطرابات الناجمة عن الاضطرابات الناجمة عن الاضطرابات الناجمة عن الاضطرابات

الأوزون هو أحد أكثر المفاعلات فعالية المعروفة، وهو ينشط طائفة أوسع من الكائنات المجهرية من الكلور أو الأشعة فوق البنفسجية، بما في ذلك الطفيليات ذات القدرة العالية على مقاومة الكلور مثل Cryptosporidium و] Giardia، وهذا أمر حاسم في كثير من الأحيان.

لا منتجات كيميائية مؤذية

وعلى عكس الكلورينات، التي يمكن أن تنتج منتجات ثانوية سامة مثل ثلاثي الهارمونات عند رد الفعل تجاه المادة العضوية الطبيعية، تولد الازدواج أساسا مركبات قابلة للتحلل الأحيائي تُزال بسهولة من جراء التآكل البيولوجي اللاحق إذا لزم الأمر، والمنتج الثانوي الرئيسي هو الأوكسجين، مما يجعل العملية مدركة للبيئة، وهذه الميزة مهمة بصفة خاصة في البيئات التي تتباين فيها الكيمياء المائية على نطاق واسع، وحيثما يكون رصدها للتحلل.

تحسين تاست، Odor، والكولور

ويعاني العديد من مصادر المياه الريفية في البلدان النامية من طعم غير سار أو رائحة أو تآكل بسبب الطحالب أو المادة العضوية أو المعادن، ويقضي الازون فعليا على هذه المركبات، مما يجعل المياه أكثر قابلية للشرب، ويمكن لتحسين الاصطناعات أن يشجع على تبني المجتمعات المحلية ويقلل من الاعتماد على مصادر بديلة غير آمنة.

المعالجة السريعة والحد من وقت الاتصال

ويعمل الأوزون في غضون ثوانٍ إلى دقائق، بينما يتطلب الكلور فترات اتصال لمدة 30 دقيقة أو أكثر من أجل التطهير الفعال، مما يسمح لنظم المعالجة بأن تجهز كميات كبيرة من المياه بسرعة دون أن تتطلب خزانات كبيرة، وفي حالات الطوارئ أو المناطق الكثيفة السكان، يمكن للزخس أن يوفر استجابة سريعة لظواهر التلوث.

لا حاجة للنقل والتخزين الكيميائيين

ويولد الأوزون في الموقع، ويزيل التحدي اللوجستي للشحن، وتخزين المواد الكيميائية الخطرة ومعالجتها مثل غاز الكلور أو منافق الصوديوم، وفي العديد من البلدان النامية، تكون الهياكل الأساسية للنقل ضعيفة، وسلاسل الإمداد بالمواد الكيميائية غير موثوقة، ويقلل توليد الأوزون في الموقع من الاعتماد على الموردين الخارجيين ويقلل من مخاطر السلامة المرتبطة بالتخزين الكيميائي.

إمكانية تطبيقات اللامركزية

ومن شأن التقدم المحرز مؤخرا في مولدات الأوزون ذات الطاقة المنخفضة والنظم ذات الطاقة الشمسية أن يتيح نشر الازدهار على مستوى الأسرة المعيشية أو المجتمع المحلي دون ربط بالشبكة الكهربائية، وهذا النهج اللامركزي مناسب تماما للمناطق الريفية التي لا توجد فيها بنية أساسية مركزية لمعالجة المياه.

التحديات والحواجز أمام التنفيذ

وعلى الرغم من فوائده العديدة، فإن الازدهار لم ينتشر بعد في البلدان النامية، ويجب معالجة العديد من الحواجز التقنية والمالية والاجتماعية الثقافية لتحقيق إمكاناته.

التكاليف الرأسمالية الأولية

أما المعدات اللازمة لتوليد الأوزون - بما في ذلك خلايا تصريف التارونيات، ومجففات الهواء، ولوازم الطاقة، وخزانات الاتصال - فتتحمل تكاليف كبيرة في البداية، وبالنسبة لنظام المجتمعات المحلية الصغيرة، يمكن أن تتراوح التكاليف بين عدة آلاف وعشرات الآلاف من الدولارات، وهو أمر كثيرا ما يكون باهظا بالنسبة للحكومات المحلية أو المجتمعات المحلية ذات الميزانيات المحدودة، غير أن التكاليف قد أخذت تتناقص مع نضج التكنولوجيا، كما أن برامج شراء السائب أو دعمت يمكن أن تزيد من تخفيض الأسعار.

الطلب على الكهرباء والاعتماد عليها

وتستهلك نظم توليد الطاقة الكهربائية، وكثيرا ما تكون الطاقة الموثوقة شحيحة في العديد من المناطق النامية، وفي حين أن وحدات تصريف مياه التارونيات أصبحت أكثر كفاءة، فإنها قد تحتاج إلى عدة مئات من الخنادق من أجل نظام مجتمعي صغير، ويمكن أن تعطل الكهرباء العلاج، ويزيد استخدام مولدات الديزل من التكاليف التشغيلية والأثر البيئي، فنظم الأوزون ذات الطاقة الشمسية آخذة في الظهور ولكنها حاليا محدودة القدرة وتتطلب تخزين البطاريات في فترات ليلية أو الغيوم.

الحاجة إلى الخبرة التقنية والتدريب

ويتطلب تشغيل وصيانة نظام الازدهار مستوى من المهارات التقنية قد لا يكون متاحا محليا، ويجب على الموظفين فهم تشغيل مولدات الأوزون، ورصد جرعات الأوزون، وأدوات المعايرة، والقيام بأعمال الصيانة الروتينية مثل تنظيف الكهروديس والاستعاضة عن الحلوى، وبدون التدريب المناسب، قد تتحول النظم إلى عدم الاستخدام أو تعمل بكفاءة، كما أن الدعم التقني المستمر من المنظمات غير الحكومية أو خدمات الإرشاد الحكومية أمر أساسي.

قطع الصيانة والمواصلات

وتحتوي مولدات الأوزون على عناصر حساسة، كما أن قطع الغيار مثل الحوض المقاوم للأوزون، والصمامات الشيكية، والمجالس الإلكترونية قد يصعب مصادرها محلياً، وفي المناطق النائية، يمكن أن تؤدي حتى الإحلالات البسيطة إلى توقف طويل، ويمكن أن تؤدي نظم التصميم التي تحتوي على مكونات نموذجية ومتوافرة عالمياً إلى تخفيف هذه المسألة.

الحاجة إلى ما قبل المحاكمة

ويستخدم الأوزون أكثر فعالية في المياه ذات الاضطرابات المنخفضة والحمولة العضوية، وقد يكون الماء في كثير من مصادر البلدان النامية شديد الاضطرابات بسبب الحرير أو الطحالب أو غير ذلك من المواد الصلبة المعلَّقة، وكثيرا ما يكون من الضروري التسلل قبل الرش (مثل مرشحات الرمل أو مرشحات التنظيف) للحد من الاضطرابات قبل الازدهار، مما يزيد من تعقيدات وتكاليفها.

قبول المجتمع المحلي وشواغله المتعلقة بالسلامة

وعلى الرغم من أن الأوزون نفسه لا يترك بقايا، فإن الناس قد يكونون متشككين من تكنولوجيا تبدو معقدة، ويمكن أن يكون غاز الأوزون ضار إذا استنشقه تركيزات عالية، مما يتطلب تصميما دقيقا للنظام لتجنب التسرب، ويمكن أن تكفل أجهزة الإنذار المبسطة للتهوية والكشف عن الغازات السلامة، ولكن المجتمعات المحلية تحتاج إلى الوعي والتدريب الأساسيين، ويمكن أن يؤدي إشراك الزعماء المحليين وتنفيذ مشاريع البيان العملي إلى بناء الثقة.

الحلول المبتكرة ودراسات الحالات الإفرادية

مولدات الأوزون المنخفضة

وتقوم عدة منظمات وجامعات بتطوير مولدات الأوزون المنخفضة التكلفة باستخدام خلايا الكورونا المطبوعة أو النظم الكهروليكية التي تعمل في فولت أدنى، فعلى سبيل المثال، صمم الباحثون في جامعة كولورادو بولدر وحدة صغيرة تعمل بالطاقة الشمسية وتكلف أقل من 100 دولار في المواد، وقد أظهرت الاختبارات التجريبية في المناطق الريفية الهندية وكينيا انخفاضا فعالا في التلوث بالهياكل الأساسية البكتيرية في مجال الشرب.

نظم الأوزون ذات الطاقة الشمسية

ويوفر الجمع بين الألواح الضوئية ذات المولدات الكهربائية الفعالة للأوزون حلا مستداما للمناطق غير الحراجية، وفي هايتي، قام مشروع تجريبي من منظمة غير حكومية للمياه النقية في العالم بتركيب نظام للوزون بالطاقة الشمسية في مدرسة، يوفر 500 لتر من المياه المأمونة يوميا، ويستخدم هذا النظام مصرف بطارية صغير يعمل أثناء ضوء الشمس المنخفض، وبلغ مجموع تكلفة المعدات 200 1 دولار تقريبا، كما أن النظام يعمل في غانا منذ أكثر من ثلاث سنوات.

نظم التصفية الهجينة

وللتصدي لمسألة المحتوى العضوي العالي في مياه المصدر، فإن النظم الهجينة التي تجمع بين الازدهار والنفط البيولوجي المنخفض التكلفة تكتسب مكامن، ويزيد الأوزون جزئياً من المادة العضوية، مما يجعلها أكثر قابلية للتحلل الأحيائي، ويزيل المرشّحات الرملية البطيئة اللاحقة أو تصفية الكربون المنشط في الجران هذه المنتجات الثانوية، ويقلل هذا النهج من جرعة الأوزون المطلوبة ويمتد نطاق التعاون بين مادة التاموسوم.

العمليات المجتمعية والتدريب المحلي

وتبرز مشاريع الازدهار الناجحة الملكية المحلية وبناء القدرات، فعلى سبيل المثال، قامت منظمة غير حكومية محلية، في مشروع مجتمعي في أوغندا، بتدريب ثلاثة أعضاء من المجتمع المحلي على تشغيل وحدة ازدهار صغيرة تعمل بالطاقة الكهربائية بواسطة نظام هجين من الديزل بالطاقة الشمسية، وتم تدريب العاملين على إجراء عمليات تفتيش يومية، وتنظيف حقن الأوزون، واستبدال خراطيش التجفيف الهواء كل ثلاثة أشهر.

الشراكات الدولية والتمويل

وقد قامت منظمات مثل البنك الدولي، ووكالة التنمية الدولية التابعة للولايات المتحدة، ومؤسسة بيل مليندا غيتس بتمويل مشاريع متعددة لتزوير المياه في أفريقيا جنوب الصحراء الكبرى وجنوب شرق آسيا، وهي تشمل في كثير من الأحيان عنصرا بحثيا لتقييم الفعالية والقابلية للتصعيد، ومن ذلك مثلا مشروع قامت بتمويله مؤسسة غيتس مؤخرا في تنزانيا لتقييم نظام للقراءة بالطاقة الشمسية مدمج في جمع مياه الأمطار، وأظهرت النتائج أن المياه المعالجة بالكلور قد أوفت بالمبادئ التوجيهية المتعلقة بمياكل مياه الشرب.

دور السياسات والدعم الدولي

ومن أجل زيادة الازدهار في البلدان النامية، فإن السياسات الداعمة والجهود الدولية المنسقة لها أهمية حاسمة، ويمكن للحكومات أن تحفز على الاعتماد عن طريق خفض رسوم الاستيراد على معدات الأوزون، وتقديم إعانات لمشاريع المياه المجتمعية، بما في ذلك الازدهار في الخطط الوطنية للسلامة من المياه، ويمكن للوكالات الإنمائية أن تساعد عن طريق تمويل الدراسات التجريبية، وتيسير نقل التكنولوجيا، ونشر خطط تصميمية مفتوحة المصدر، وينبغي أن تكون برامج تدريب الفنيين المحليين ومشغلي محطات المياه عنصراً موحداً لأي مشروع.

وعلاوة على ذلك، فإن إدماج الازدهار في العلاقة الصحية بين المياه والطاقة يمكن أن يؤدي إلى منافع مشتركة، فعلى سبيل المثال، فإن نظم الأوزون التي تستمد طاقتها من أهداف الطاقة المتجددة تدعم المناخ وتحسن الصحة، وينبغي لصانعي السياسات أن ينظروا في التكلفة الإجمالية للملكية، وليس فقط التكلفة الأولية، لأن نقص المدخلات الكيميائية والعمال التشغيلي المنخفض يمكن أن يؤدي إلى وفورات على مر الزمن مقارنة بالأساليب التي تتطلب تسليم إمدادات متكررة.

التوقعات المستقبلية

إن مستقبل الازدهار في البلدان النامية يبدو واعداً، مدفوعاً بالابتكار التكنولوجي وزيادة الوعي بمزاياه، فالبحث في مولدات الأوزون الأكثر كفاءة، مثل تلك التي تستخدم التصريف المصغر أو الحاجز الغذائي، يهدف إلى زيادة غلة الأوزون مع الحد من استهلاك الطاقة، ويجري تطوير أجهزة توزيع محمولة تعمل بالبطارية من أجل الإغاثة في حالات الطوارئ والاستخدام الشخصي.

ويمكن أن تؤدي نظم معالجة المياه الذكية التي تستخدم أجهزة الاستشعار لرصد نوعية المياه وتعديل جرعات الأوزون تلقائيا إلى تقليل الحاجة إلى المشغلين المهرة، وقد يتيح الإنترنت للأمور والوصلات المنخفضة التكلفة الرصد عن بعد لأداء النظام، مما يتيح تنبيهات الصيانة في الوقت المناسب، وتقوم عدة محطات للبدء في استكشاف وحدات الازدهار القائمة على الحاويات والتي يمكن نشرها بسرعة في المناطق المتضررة من الكوارث أو المستوطنات غير الرسمية.

وربما تكمن أكبر الإمكانات في الازدهار اللامركزي على نطاق الأسرة المعيشية، وإذا انخفضت التكاليف إلى نحو 50 إلى 100 دولار لكل وحدة، يمكن للأسرة أن تعالج مياه الشرب الخاصة بها بصورة موثوقة دون الاعتماد على الهياكل الأساسية المجتمعية، ويمكن أن تصل هذه الأجهزة، مجتمعة مع مرشحات لنقطة الاستخدام، إلى ملايين الأسر المعيشية التي تستخدم حاليا مياه سطحية غير معالجة، ويستلزم تحقيق هذه الرؤية مواصلة الاستثمار في شبكات البحث والصناعة التحويلية والتوزيع المحلية.

خاتمة

فالإنتاج يوفر نهجا قويا وسليما بيئيا لتحسين نوعية المياه في البلدان النامية، وقدرتها على الإسراع بنشوء مجموعة واسعة من المسببات للأمراض، وإزالة الملوثات العضوية، وعدم وجود مخلفات ضارة تجعل من الممكن أن تكون بديلا مقنعا عن الكلورة وغير ذلك من الأساليب التقليدية، وفي حين أن التحديات التي من قبيل التكلفة والكهرباء والحاجة إلى الخبرة التقنية لا تزال قائمة، فإن ظهور نظم خارجية منخفضة التكلفة وقائمة على الطاقة الشمسية يجعل من الممكن الوصول إلى هذه الدراسات أمرا أكثر باطرادعا.