فالمواد الكيميائية التي تعالج المياه تؤدي دوراً لا غنى عنه في توفير مياه مأمونة وقابلة للشرب لبلايين الناس في جميع أنحاء العالم، غير أن الاستخدام الواسع النطاق لهذه العوامل الكيميائية قد أصبح موضع تدقيق متزايد حيث أن علماء البيئة يكتشفون آثارها الإيكولوجية الطويلة الأجل، وفي حين أن التخفيض الفوري للعوامل المسببة للفوائد، وإزالة الجسيمات، ومكافحة التآكل - موثقة توثيقاً جيداً، فإن الآثار التي تحدث في المراحل النهائية على النظم الإيكولوجية المائية، والصحة البشرية، والتنوع البيولوجي تتطلب إعادة تقييمية.

المواد الكيميائية المشتركة في معالجة المياه وآثارها البيئية

تعتمد مرافق معالجة المياه على مجموعة من المواد الكيميائية للوفاء بالمعايير التنظيمية، إذ أن المؤثرات والكوغلات ومكيفات الصحة العامة ومسببات التآكل كل منها تُدخل مركبات مميزة في البيئة، سواء أثناء المعالجة أو بعد التصريف، ويعتبر فهم مصير ونقل هذه المواد الكيميائية أمراً أساسياً لتخفيف الآثار غير المقصودة.

الكلور والكلورامين

(ب) أن تكون مخاطر الكلور هي أكثر المواد تلوثاً في شبكات المياه البلدية، وذلك بسبب انخفاض تكلفة وضغوطها في المبيدات الأحيائية، ومع ذلك فإن الملوثات العضوية الثابتة في الماء هي التي تُستخدم في إنتاجها من المواد الكيميائية (DBP-P-P-B) بما في ذلك ثلاثي الأمفيتامينات (الثانية) والأحماض الهالويتية (HAAchlorAs)، والبحيرات الناشئة

Environmental concerns] related to chlorine also include the formation of organochlorine compounds that resist biodegradation. Residual chlorine discharged from treatment plants can oxidize aquatic life, damaging fish gills and reducing biodiversity in outflow zones. The U.S. Geological Survey has documented

سلفات الألمنيوم (الألمانية)

ويستخدم الألم على نطاق واسع كعامل من عوامل التخدير في تجميع الجسيمات المعلَّقة، والكولويدات، والفوسفور، وفي حين أن الإضافة إلى الخريجية تزيد من محتوى الألومنيوم من الحمأة والماء المعالج، فإن الألومنيوم هو معدن سمي يمكن أن يتراكم في الكائنات الحية المائية، وفي المياه الحمضية أو غير المستقرة، يزيل نظام الخريجين

وبالإضافة إلى ذلك، فإن طلاء الأحياء الفقيرة ينتقل إلى المياه المستقبلة حيث يمكن أن يستقر ويخنق الموائل النبيثة، وتتجلى الآثار الإيكولوجية بشكل خاص في البحيرات والأنهار البطيئة النمو، حيث يُغيِّر تراكم الألومنيوم كيمياء الرواسب ويقلل من التنوع في كل أنحاء العالم.

مركبات فلوريد

فإضافات المياه، التي تستخدم عادة فلوريد الصوديوم أو حمض الفلوروئي، هي تدبير صحي عام للوقاية من أمراض الأسنان، ومع ذلك فإن الفلوريد هو ملوث مستمر، حيث يمكن أن يتسبب ارتفاع التركيزات - 1.5 ملغم/لتر فلوريد في حدوث تغيرات في المواد الكيميائية.

Ozone and Chlorine Dioxide

وبالرغم من أن ثاني أكسيد الأوزون والكلور هو من الأوكسيدات القوية المستخدمة في إزالة التأثير والتذوق/التحكم في السلع، فإن الأوزون يخضع لتحلل سريع للأكسجين، ولا يترك أي بقايا؛ غير أنه يمكن أن ينتج برومات عندما يحتوي الماء المصدر على بروميد، والبرومات هي مادة يمكن أن تكون مسببة للسرطان البشري، وينظمها بدقة برنامج حماية البيئة.

مُثبطات الفوسفات والممرات

ويضاف عادة الفوسفات والفول السوداني لمكافحة التآكل في الأنابيب وتثبيت نوعية المياه، وهذه المركبات مصدر رئيسي للفسفور في الفلور في الماء السائل، وتوليد الفوسفور المفرط في البحيرات، وتوليد الميكروفو، وتوليد كميات قليلة من المغذيات، وترميم الميكروفوئية، وتزيل كميات قليلة من الأوكسجين البيرفلوروسفيري المنخفض، وتفريغها بالأكسدة السمكية.

Assessing the Ecological Footprint: Energy, Sludge, and Emissions

فبخلاف المواد الكيميائية ذاتها، تستهلك عملية معالجة المياه طاقة كبيرة للضخ والزراعة والتصنيع الكيميائي، وتتطلب التخصيب والنباتات مزيجاً من الطاقة؛ وتحتاج نظم الازدواج والأشعة فوق البنفسجية إلى الكهرباء؛ وتولد الجفاف والنقل غازات الدفيئة، ويلزم إجراء تقييم شامل لدورة الحياة لمقارنة البدائل التقليدية القابلة للتداول، كما أن العديد من تكنولوجيات " البصمة الخضراء " ، مثل انخفاض معدل التآكل.

البدائل المستدامة للمواد الكيميائية التقليدية

ويظهر تزايد عدد البحوث والتنفيذ الميداني أن البدائل المستدامة يمكن أن تضاهي أداء المواد الكيميائية التقليدية أو تتجاوزه مع التقليل إلى أدنى حد من الضرر الإيكولوجي، وهذه البدائل تشمل عوامل التخثر الطبيعي، والأكسدة المتقدمة، وعمليات الغشاء، ونظم المعالجة البيولوجية.

المواد الكيميائية والفلورية

(ب) أن يُستعاض عن المواد الكيميائية ذات الصلة بالأخشاب والعضلات الاصطناعية بخيارات غير قابلة للتحلل الأحيائي، وتعدد السميات، و/أو المادة الاصطناعية، و/أو المادة 3، أو المواد ذات الصلة باختلالات المواد الكيميائية، أو المواد ذات الصلة بالغاز، أو المواد ذات الصلة بالغاز النباتي، أو التي تُحدِّد هذه المواد بصورة فعالة في المختبرات أو في الحجم الصغير.

ki advantage:] The resulting sludge from natural coagulants is biodegradable and may be safely used as soil fertilizer, closing the nutrient cycle. (] WHO Guidance on Safe Water Treatment)

عمليات التقريب المتقدمة

وتولد الملوثات العضوية الثابتة متطرفات عالية التفاعل هيدروكسيل، غير متجانسة، ومسببات الأمراض، ومركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور، دون ترك بقايا ثابتة، وتشمل الملوثات العضوية الثابتة، وثاني أكسيد الكربون، وثاني أكسيد الكربون، وثاني أكسيد التيتانيوم، وكيمياء فلوريد اليورانيوم، ويمكن تصميم هذه العمليات على معالجات مصغرة من قبيل المواد الصيدلانية.

Membrane Filtration Technologies

وتُحدث أجهزة التبريد ذات القدرة المنخفضة الكساد (التخزين، التصفية المفرطة) والنباتات العالية الضغط (التخزين، الأشعة العكسية) التي يمكن أن تزيل الجسيمات، والمسببات، والملوثات المتحللة دون مواد كيميائية، وتُنتج المواد الكيميائية ذات النبضات الحيوية المعالجة بمبيدات الآفات، مع وجود أصناف من المواد الكيميائية ذات الجودة العالية.

التسلّل الأحيائي والأراضي الرطبة المُنَبَّطة

ويستخدم التحلل الأحيائي الكائنات المجهرية التي تحدث طبيعيا في وسائط الإعلام الخبيثة (الساندر، الحصى، الكربون المنشط) في معالجة المواد العضوية والنيتروجين والمسببات للأمراض، كما أن المرشّحات الرملية البطيئة لا تتطلب وجود مواد كيميائية، وتعتمد على طبقة " المطاط " البيولوجية للتنقية، وتدمج المرشّحات الأحيائية وسائل الإعلام ذات المساحة العالية والمغذيات.

العلاج الكيميائي

ويستخدم التخثر الكهربائي والتكسين الكهربائي لتثبيت الجسيمات والأوكسيدات الملوِّثة، ويلغي الحاجة إلى مواد التخثر الكيميائي أو المطهِّرات، ويولد التحلل الحراري الهيدروجينية المعدنية في الموقع من ملوثات التخدير (الطيور أو الألمنيوم) التي تعمل كأسعار ملوثة للمعادن، بينما تظل المخلفات المعدنية سهلة الارتداد.

إدماج مبادئ الكيمياء الخضراء في معالجة المياه

ويسمح مفهوم المواد الكيميائية المصممة على أساس الكيمياء الخضراء، وعمليات خفض المواد الخطرة أو القضاء عليها، بأن تكون قابلة للتطبيق مباشرة على معالجة المياه، كما أن مبادئ مثل الوقاية (تفادي المبيدات الحشرية)، واستخدام المواد الوسيطة المتجددة (الكوغلات القائمة على الزراعة)، وتصميم كفاءة الطاقة (المدن ذات القدرة المنخفضة)، ورصد التدرجات الحقيقية يمكن أن يسترشد بها في عملية الانتقال، على سبيل المثال، التحول من المعالجة المسبقة للتحلل إلى التحلل النهائي.

سائقو السياسات والتنظيم من أجل الممارسات المستدامة

وبالإضافة إلى ذلك، فإن الأطر التنظيمية تتطور لتحفيز المعالجة المستدامة للمياه، وقد يحدد قانون المياه النظيفة والماء الصالح للشرب التابع لبرنامج العمل الأوروبي حدوداً على الممارسات البيئية والمعادن والمغذيات، مما يدفع المرافق بصورة غير مباشرة نحو أساليب بديلة، ويقضي التوجيه الإطاري للمياه الصادر عن الاتحاد الأوروبي بأن تحقق الدول الأعضاء " الوضع الإيكولوجي الكثيف " في هيئات المياه، مما يعزز اعتماد تكنولوجيات ملائمة للبيئة.

خاتمة

إن المواد الكيميائية التي تعالج المياه تصون الصحة العامة لأكثر من قرن، ولكن تراثها البيئي أصبح الآن مستحيلاً تجاهله، كما أن كلورين، وخريجي، وفوسفات - أقصر من حيث القدرة على معالجة المواد الكيميائية - مساهمات في المنتجات الثانوية السامة، وتراكم المعادن، وتلوث المغذيات، وأعباء الحمأة، والأخبار الجيدة هي أن هناك حافظة ثرية من البدائل المستدامة، من

المراجع الرئيسية والقراءة الإضافية