Table of Contents
وتواجه المناطق الحضرية تحديات متزايدة في تلوث المياه بسبب زيادة المغذيات مثل النيتروجين والفوسفور، وغالبا ما تنشأ هذه الملوثات عن مياه الشرب التي تحتوي على الأسمدة، ومياه الصرف الصحي، وغيرها من النفايات، ومن أجل مكافحة ذلك، تتحول المدن إلى حلول مستدامة مثل السقف الأخضر وقطع الغطاء النباتي في المناطق الحضرية، وتزيل هذه المواد الغذائية من مياه العواصف، وهذا النهج يعزز القدرة على الانتقال على نحو أوسع نطاقاً من حيث التكلفة.
ما هي القضبان الخضراء وقطع الأراضي الحضرية؟
كما أن الأسطح الخضراء، التي تسمى أيضا سقفا معيشيا أو حروفا إيكولوجية، هي نظم نباتية مثبتة على أعلى المباني، وتتألف من طبقات متعددة: حمض مائي مائي، وحاجز جمري، وطبقة مغذية، ونسيج مرشّح، ومتوسط متنام (سواء أو دونستر)، وثبات الغطاء النباتي نفسه، مع تصنيف الأسطح الخضراء المتزايدة كثافة (المنباتات المميتة).
ويشير الغطاء الأرضي الحضري، في هذا السياق، إلى الزراعة الاستراتيجية للأشجار والشجيرات والأعشاب والنباتات العشبية في المنتزهات، على طول الشوارع، وفي الحدائق المطرية، وفي الأماكن المفتوحة الأخرى العامة أو الخاصة، ويشمل ذلك نظم الاستبقاء الأحيائي، والزهور الأحيائي، وشرائح القمامة النباتية المصممة خصيصا لاحتجاز ومعالجة الحد الأدنى من الرسوبيات، والرأس الأخضر، والرأس الأخضر،
وتنشئ السقف الخضراء والرأس الحضري معا شبكة من الأسطح النباتية التي تعترض سقوط الأمطار، وبطء النزول، وتسمح بالمياه بالارتطام من خلال جذور التربة والنباتات، وهذه العملية تقلل من الدورة الهيدرولوجية الطبيعية في بيئات حضرية غير صالحة للشرب، وتخفض حجم المياه العاصفة التي تصل إلى المياه التي تستقبلها.
آليات فرز المغذيات
وتعتمد فعالية السقف الأخضر والرأس الحضري في إزالة النيتروجين والفوسفور على عدة عمليات مادية وكيميائية والبيولوجية مترابطة.
إنجاز النباتات
وتستوعب النباتات المغذيات المذابة، ولا سيما النيتروجين (في شكل نترات وأمونيوم) والفوسفور (كالفوسفات)، أو من حل التربة أو مباشرة من المياه الجوفية، وتُدمج هذه المغذيات في أنواع النباتات - المغذيات، والنباتات الجامدة، والجذور - التي تزيلها من دورة المياه حتى تُصبح نُظم غسيل النسيج النباتي والبنى التحتية المتراكمة.
التحولات الدقيقة
وتُحدث ميكروبات التربة تحولات مغذية حرجة، وتتحول البكتيريا الأمونيوم إلى نترات (التنثر) ثم تخفض النيترات إلى غاز النيتروجين الخام (تنفيض) الذي يُطلق دون ضرر إلى الغلاف الجوي، وتُزيل عملية التنزيل المستمر من النيتروجين من النظام الإيكولوجي، وتزيد عملية التدوير في الفوسفورية تعقيدا؛
استهلاك التربة من المواد الكيميائية
كما أن الجسيمات الصخرية، ولا سيما المادة العضوية والفقية، والفوسفور المذوب والأمونيوم من خلال الجذب الكهروستانتي والتبادل الترسيبي، يمكن للفوسفور أيضاً أن يهيمن على الخصيتين الكالستينية أو الفوسفات الحديدية في ظروف معينة من الهيدروجين، كما أن آليات الاستبقاء هذه تخزن المغذيات المخصصة مؤقتاً وتبطئ إطلاقها وتسمح بمزيد من الوقت لعملية الاستيعاب العضوي.
المنافع الرئيسية للقاعدة الخضراء والرأس الأخضر
تخفيض كمية مياه العواصف
وتظهر الدراسات الميدانية باستمرار أن السقف الأخضر يمكن أن يقلل تركيزات النيتروجين والفوسفور بنسبة 50-90 في المائة تبعاً للتصميم والأنواع النباتية والمناخ، وتتحقق السمات الحضرية مثل الحدائق المميتة أداء مماثلاً أو أفضل، فعلى سبيل المثال، قامت وكالة الحماية البيئية التابعة لوكالة الحماية البيئية() بتوثيق أن نظم الرعاية الأحيائية تزيل نسبة 40 في المائة من إجمالي النيتروجين.
التخفيف من التدفق الزائد
وتجمع العديد من المدن القديمة بين شبكات المجاري التي تحمل مياه العواصف ومياه الصرف الصحي، وفي أثناء الأمطار الغزيرة، تتدفق هذه النظم إلى المياه المستعملة غير المعالجة التي تحتوي على كميات كبيرة من المغذيات في الأنهار والبحيرات، ومن خلال الاحتفاظ بمياه العواصف في الموقع، والحد من الأسطح الخضراء والغطاء الأرضي من حجم المجارير، مما يقلل من تواتر وحجم التدفقات المصاحبة للصرف (CSOs).
منطقة جبل الهات الحضرية
ويبدد الغطاء النباتي البيئة عن طريق التبخر وتوفير الظل، ويمكن للأسطح الخضراء أن تقلل درجات حرارة السطح بنسبة ٣٠-٤٠ درجة شرقا )١٥-٢٠ درجة مئوية( بالمقارنة بالأسطح المظلمة التقليدية، وتخفض الطلب على الطاقة وتحسين الريح الحراري في الهواء الطلق، كما أن هذا التأثير المبرد يقلل من معدل التبخر من التربة ويبطئ من تكسد المادة العضوية، ويحافظ على القدرة على الاحتفاظ بالعديد.
التنوع البيولوجي وخلق الموئل
وتخلق السقف الخضراء والرأس الأرضي الحضري المصمم جيداً رقعة من الموائل للحشرات والطيور وغيرها من الأحياء البرية في مضارب بنيت غير مبشرة، وتجتذب النباتات الزهرية المحلية الملوثات، بينما تدعم مختلف المجتمعات المحلية النباتية شبكة من الكائنات الحية المفيدة، وتصبح هذه المصفوفة الفرعية نفسها ميكروبيات بالنسبة إلى التربة التي تتحول إلى مضاريس، وعلى مر الزمن، يمكن لهذه المناطق الخضراء أن تعمل كصابير موصلات حضرية.
تحسين نوعية الهواء
وتستوعب النباتات الملوثات الغازية مثل ثاني أكسيد النيتروجين وثاني أكسيد الكبريت وثاني أكسيد الكربون المرفوع، وتستقر المادة الجزئية على سطح الورق، وتغسل في التربة حيث يمكن أن تُخلَّص أو تتحول، وفي حين أن المساهمة المباشرة في إزالة المغذيات هي ثانوية، فإن الهواء الأنظف يقلل من كمية الترسيب الجاف للنيتروجين إلى أسطح غير صالحة للشرب، مما يؤدي إلى الارتطام.
اعتبارات التنفيذ المتعلقة بخفض المغذيات إلى أقصى حد
زراعة التصميم المتوسط
أما الاستراتيجية الفرعية فهي أهم عنصر في مجال تذويب المغذيات، ويجب أن توازن بين القدرة على الاحتفاظ بالماء مع سرعة الصرف الصحي لمنع الترسب، مع توفير القدرة الكافية على تبادل الترسيب والمواد العضوية، كما أن وسائل الإعلام التقليدية الخضراء تتكون من 60-80 في المائة من مجاميع الوزن الخفيف (مثلاً، معدلات الشلال الموسعة، أو الطحالب، أو الصفائح) و20-40 في المائة من المواد العضوية (الشكل الشاري، أو التراكمي).
Plant Selection
In-Ftenrei, proferences: native, deep-rooted, evergreen perennials that have high nutrient up fertilizer. For extensive green roofs, drought-tolerant succulents like Sedum[Ftribgraor] species are common, but they have limited nutrient uptake capacity during dry periods.
إدارة المياه والتدفقات الخارجية
ويمنع تصريف المياه بطريقة سليمة من التدوير، مما قد يؤدي إلى نشوء ظروف هباءية وإلى إطلاق الفوسفور من الرواسب، كما أن نظاماً تحتياً يجمع المياه بعد مروره عبر الطرف الفرعي يسمح بالرصد والإعادة الإحياء المحتملة، وفي بعض التصميمات، تنشأ منطقة مشبعة (تخزين المياه الداخلية) في قاع النظام لتعزيز التكرار.
الاحتياجات من الصيانة
فمثل أي نظام مصمم، يتطلب السقف الأخضر والهدر الأرضي صيانة دورية للحفاظ على أداء إزالة المغذيات، ويمنع الرعي الأنواع الغازية من النباتات المستحبة التي تفوق طاقتها، ويظل إزالة الحطام واضحا، وقد تكون التعديلات على التربة ضرورية كل بضع سنوات لتجديد المواد العضوية التي تحط من شأنها، ولا سيما ينبغي جمع الكتلة الحيوية النباتية وإزالةها (لا يسمح بتحميلها في المواقع) لكي تستوعب بصورة دائمة.
التحديات والحدود
وعلى الرغم من فوائدها الكثيرة، فإن السقف الأخضر والرأس الأرضي الحضري ليسا حلاً وسطياً للتلوث المغذي، ويتوقف أداؤهما اعتماداً كبيراً على التصميم والمناخ والصيانة، وخلال فترات الجفاف الطويلة، تتناقص كمية النباتات والنشاط المجهري، وقد تحمل أول موجة من الرواسب بعد الجفاف مغذيات متراكمة لم يتم تجهيزها تجهيزاً كاملاً، وتحد فترات الشتاء الباردة من النشاط البيولوجي في المناخ الشمالي، رغم أن بعض الدراسات تُقلل من سقف التلالات التوليد.
كما أن القيود المفروضة على الأماكن في المراكز الحضرية الكثيفة يمكن أن تجعل التنفيذ على نطاق واسع أمراً صعباً، لا سيما بالنسبة للأسطح الخضراء المكثفة التي تتطلب تعزيزاً هيكلياً، كما أن إعادة تجهيز المباني القائمة ذات السقف الأخضر أكثر تكلفة من تشييدها من جديد، كما أن الكبسولة الحضرية تتنافس مع الاستخدامات الأخرى للأراضي، كما أن تقلص تسلل التربة من حركة المرور على الأقدام، علاوة على ذلك، إذا ما طُبّرت السماد غير الملائمة على البنية التحتية الخضراء، فإنها يمكن أن تصبح مصادر مضاف إليها.
وقد يكون إزالة الفوسفوريات تحدياً بوجه خاص لأنه يميل إلى التراكم في التربة مع مرور الوقت، وفي نهاية المطاف قد تستنفد قدرة استيعاب الوسيط، مما يؤدي إلى النسيج، ويمكن التخفيف من هذه المسألة عن طريق الاستبدال الدوري لوسائط الإعلام أو التعديل مع مواد فوسفورية مثل الخريج أو ملفات الحديد أو الهيدروكسيدات المزدوجة الطبقات.
دراسات الحالة والتطبيقات العالمية الحقيقية
قاعة مدينة شيكاغو
شيكاغو كانت رائدة في تبني السقف الأخضر حديقة السطح في قاعة المدينة، التي تم تركيبها في عام 2001، تغطي 300 20 قدم مربع مع أكثر من 150 نوعا من النباتات، وقد أظهرت دراسات الرصد أن هذا السقف الأخضر الواسع النطاق يحتفظ بأكثر من 50 في المائة من سقوط الأمطار السنوي ويخفض حمولات النيتروجين في عرض يتراوح بين 70 و 80 في المائة، وقد ألهم المشروع صندوق تحسين الرووف الأخضر في المدينة وأسفر عن العديد من المنشآت الأخرى في جميع أنحاء منطقة العاصمة.
Portland’s Green Streets Program
وقد أدمجت بورتلاند أوريغون مواسير الاستبقاء الأحيائي والحدائق المطرية في برنامجها الخاص بالطرق الخضراء، كما أن هذه التمديدات الرصيفية النباتية تلتقط مجرى الشوارع وتعالجه قبل أن تصل إلى نهر ويلميت، وتشير البيانات الواردة من Portland Bureau of Environmental Services إلى أن هذه المرافق تزيل أكثر من 90 في المائة من إجمالي الذروة الصلبة المعلقة.
Toronto Green Roof Bylaw
وقد أصبح تورنتو أول مدينة في أمريكا الشمالية تُسند إليها سقف أخضر على المباني التجارية والسكنية الجديدة فوق حجم معين، ويحتاج القانون الذي سُن في عام 2009 إلى تغطية بنسبة تتراوح بين 20 و60 في المائة من مساحة السقف المتاحة، وقد وثق الباحثون في جامعة تورنتو تخفيضات كبيرة في المغذيات من هذه النظم عبر عشرات المواقع، وقد أدت هذه السياسة إلى ابتكار في وسائط الإعلام المصغرة وفي خليط من النباتات التي تتميز بالتسامح مع الجفاف والمصممة حسب المناخ المحلي.
الاتجاهات والتكامل في المستقبل
ومن أجل زيادة تأثير السقف الأخضر والرأس الحضري على تذويب المغذيات إلى أقصى حد، يتعين على المدن اعتماد نهج شامل على نطاق الصيد، ويمكن للتنسيق مع ممارسات الهياكل الأساسية الخضراء الأخرى - التصفيحات التي تُبنى في شكل أراض رطبة، ويمكن للغابات الحضرية أن تنشئ قطاراً للعلاج يُشبّع تدريجياً مياه العواصف، ويمكن أن يؤدي الرصد والتكييف في الوقت الحقيقي باستخدام شبكات الاستشعار إلى تحقيق أداء النظام الأمثل من خلال تعديل الري أو الإصاء حسب الحاجة.
كما أن التكنولوجيات الناشئة مثل الهندسة المصممة للشحن الأحيائي والفوسفوري - البيوت المغنطيسي، والأسطح الخضراء الذكية التي تعد تخزين المياه الخاضعة للرقابة، تؤدي إلى زيادة تعزيز إزالة المغذيات، كما أن الحوافز السياساتية، مثل خصم رسوم مياه العواصف لمالكي الممتلكات الذين يستقرون البنية التحتية الخضراء، تشجع على الاعتماد الواسع النطاق، كما أن مشاركة المجتمعات المحلية والتعليم لها نفس الأهمية: فالمقيمون الذين يفهمون قيمة هذه النظم هم أكثر عرضة لدعم الصيانة وتوسيعها.
وتثبت السقف الأخضر والرأس الحضري، وتتوفر حلول طبيعية للحد من تلوث المغذيات في مياه العواصف الحضرية، ومن خلال زيادة كمية المغذيات النباتية والنشاط المجهري واستبقاء التربة، تزيل النيتروجين والفوسفور قبل أن تتمكن هذه المغذيات من تغذية البلوغات الضارة وتحلل النظم الإيكولوجية المائية، وعندما تصمم وتحافظ على النحو الصحيح، فإنها توفر أيضاً التبريد والتنوع البيولوجي والفوائد التخصيب المدن.