ونظراً لأن المجتمعات المحلية الصغيرة في العالم تواجه ضغوطاً بيئية متزايدة - من تدهور نوعية الهواء إلى مصادر المياه الملوثة - لم تكن الحاجة إلى حلول رصد ميسورة التكلفة أكثر إلحاحاً، فشبكات الرصد الحكومية الكبيرة كثيراً ما تتخطى المناطق الريفية والمناطق الضواحي، وتترك السكان المحليين دون البيانات التي يحتاجون إليها لحماية صحتهم ومواردهم الطبيعية، واستجابة لذلك، بدأ ظهور جيل جديد من من منابر الرصد البيئية المتردية والمتة.

وعلى عكس محطات الرصد التجارية الأحادية التي يمكن أن تكلف عشرات الآلاف من الدولارات، تتيح البرامج النموذجية للمجتمعات المحلية البدء في عدد قليل من أجهزة الاستشعار الأساسية وتوسيع نطاقها بمرور الوقت مع نمو الاحتياجات والميزانيات، وهذا النهج يجعل الرصد البيئي غير ممكن فحسب، بل قابل للاستدامة بالنسبة للسكان الأصغر سنا، وفي هذه المادة، نستكشف أهمية هذه البرامج وملامحها وتكنولوجياتها وفوائدها ومستقبلها، ويوفر إرشادات عملية للمجتمعات التي تسعى إلى بناء شبكات الرصد الخاصة بها.

أهمية الرصد البيئي في المجتمعات الصغيرة

فبمجرد أن تكون المجتمعات المحلية الصغيرة هي المدن الزراعية الريفية أو القرى الجزرية أو الأحياء الضواحي التي تسكنها الضواحي، فإنها غالبا ما تكون في خط المواجهة للتدهور البيئي، فالهروب الزراعية والانبعاثات الصناعية من المصانع المجاورة، ودخان الحرائق البرية، والهياكل الأساسية المائية القديمة يمكن أن تتدهور كلها وتتسبب في مخاطر صحية مباشرة، وبدون رصد موثوق، يمكن أن تختفي هذه التهديدات إلى أن تسبب ضررا خطيرا.

الشواغل المتعلقة بالصحة والسلامة

ووفقاً لمنظمة الصحة العالمية، فإن تلوث الهواء وحده يسهم في وفاة حوالي 7 ملايين شخص في وقت مبكر من العالم، حيث تتحمل المجتمعات المحلية المنخفضة الدخل والمتوسطة الدخل عبئاً غير متناسب، وفي كثير من المجتمعات المحلية الصغيرة، فإن البيانات الوحيدة عن نوعية الهواء المتاحة تأتي من مراقبين إقليميين بعيدين لا يستوعبون الاختلافات المحلية، وبالمثل، فإن مسائل نوعية المياه - مثل التلوث بالنيترات من الأسمدة أو الرصاص من الأنابيب القديمة - التي لا تزال غير مرئية حتى يبلغ السكان عن الأمراض أو يتلقون مناً مناًاً.

الامتثال التنظيمي والدعوة

ويعتمد العديد من الأنظمة البيئية على بيانات دقيقة لتحديد الحدود وإنفاذ المعايير، وقد تفتقر المجتمعات الصغيرة إلى الموارد اللازمة لإجراء تقييمات الأثر البيئي الباهظة التكلفة، ويمكنها، عن طريق نشر أجهزة الاستشعار الخاصة بها، جمع أدلة موثوقة للدعوة إلى توفير حماية أقوى أو مساءلة الملوثين، وعلى سبيل المثال، ساعدت شبكة رصد المجتمعات المحلية في وادي كاليفورنيا المركزي السكان على إثبات أن الاحتراق الزراعي القريب يسبب مستويات غير مأمونة من الجسيمات، مما يؤدي إلى وضع لوائح صارمة للحرق.

طول المدة التي تستغرقها الاستدامة

فالرصد لا يتعلق فقط بالرد على الأزمات، بل يسترشد أيضا بالتخطيط الطويل الأجل، ويمكن أن تدعم البيانات المتعلقة برطوبة التربة، وسقوط الأمطار، ودرجات الحرارة، الممارسات الزراعية الأفضل، ويمكن لتتبع مؤشرات التنوع البيولوجي أن يسترشد بها في جهود الحفظ، كما أن فهم أنماط استخدام الطاقة والمياه يمكن أن يساعد المجتمعات المحلية على الحد من آثارها الإيكولوجية، كما أن البرامج النموذجية تتيح بناء صورة مستمرة ومتنامية للصحة البيئية على مر السنين.

أهم أنواع المنصات النموذجية والمقعدة

فما الذي يجعل منبرا للرصد " نظاميا وقابلا للتقسيم " بالضبط؟ إن عدة مبادئ تصميمية تضع هذه النظم بعيدا عن المحطات التقليدية الثابتة - الثابتة - التركيبة.

الوحدات

ويعني التوحيد أن كل عنصر من عناصر أجهزة الاستشعار منصة، وسجلات البيانات، ووحدات الاتصال، ولوازم الطاقة - يمكن أن يضاف بصورة مستقلة أو يزيل أو يمسح، وقد يقوم المجتمع المحلي في البداية بنشر عدد قليل من أجهزة الاستشعار من نوعية الهواء )الأجهزة الميكانيكية ٢-٥، والمركبات العضوية الثابتة، والأوزون( ثم يضاف مساحات نوعية المياه )الثانية، والاضطرابات، والأكسجين المعطلة( أو محطات الطقس )السرعة القصوى، والمطر(.

Scalability

ويمكن أن تنمو هذه الشبكة في نطاق التغطية الجغرافية وفي حجم البيانات، كما يمكن للشبكة التي تبدأ بخمسة مقاطع أن تتوسع إلى خمسين أو خمسمائة مع تطور أهداف الرصد في المجتمع المحلي، وتستخدم منابر قابلة للتوسع بروتوكولات الاتصالات المفتوحة وتخزين البيانات القائمة على الغيوم التي يمكن أن تعالج الأعداد المتزايدة من الأجهزة دون الحاجة إلى إعادة تصميم كاملة، وهذا أمر ذو قيمة خاصة بالنسبة للمجتمعات التي ترغب في توسيع نطاق الرصد من قرية واحدة ليشمل مستجمعاً مائياً كاملاً أو مقاطعة.

قابلية التشغيل البيني

ويضمن التشغيل المتبادل أن أجهزة الاستشعار والبرامج الحاسوبية من مختلف الجهات المصنعة يمكن أن تعمل معاً، ويستخدم العديد من البرامج النموذجية وصلات بينية بينية من حيث مستوى الصناعة مثل Modbus, I2C, أو 4-20 mA، أو حلقات من أجل أجهزة الاستشعار عن طريق الأشعة، وصيغ البيانات المفتوحة مثل JSON أو CSV من أجل التكامل السحابي، مما يحول دون وجود قفل بين البائعين ويتيح للمجتمعات المحلية اختيار أفضل جهاز استشعار صحي لكل مقياس، بصرف النظر عن ذلك.

هاء - سهولة الاستخدام

وكثيرا ما تفتقر المجتمعات المحلية الصغيرة إلى الدعم المكرس لتكنولوجيا المعلومات، ولذلك فإن الوصلات البينية سهلة الاستعمال تتسم بأهمية بالغة، وتوفر المنابر الحديثة لوحات بيانية تعرض بيانات آنية عن الخرائط والرسوم البيانية والتنبيهات، وتُوجِّه أساورات الإنشاءات المستخدمين عن طريق معايرة الاستشعار وتشكيل الشبكات، وتسمح الأجهزة المتنقلة للسكان برؤية البيانات المستمدة من هواتفهم، وتُنتج أدوات إبلاغ مؤتمتة آليا " مواتها " مختصا بالدخرات شهرية من أجل الحكومات المحلية.

المكونات التكنولوجية

ويضم نظام رصد البيئة النموذجي عدة طبقات من المعدات والبرامجيات، ويساعد فهم هذه المكونات المجتمعات المحلية على اختيار التكنولوجيا المناسبة لسياقها.

أجهزة الاستشعار

أما بالنسبة لنوعية الهواء، فإن البارامترات المشتركة تشمل مادة الجسيمات (PM1، PM2.5، PM10)، وثاني أكسيد النيتروجين، والأوزون، وثاني أكسيد الكربون، وثاني أكسيد الكبريت، والمركبات العضوية المتقلبة.

نقل البيانات

ولا بد من نقل البيانات الموثوق بها، ولا سيما في المناطق النائية التي لا تغطيها الخلايا، كما أن شبكات الطاقة الواسعة النطاق المنخفضة الحجم مثل LoRaWAN ، هي خيار شائع لأنها توفر المدى الطويل (المواقع البعيدة في المناطق الريفية) مع استهلاك منخفض جدا من الطاقة.

تخزين البيانات وتحليلها

(ج) تُجمع البيانات إلى منصة قائمة على الغيوم أو خادوم محلي، حيث تُخزن وتُجهز وتُصور.() وتُقدم خدمات مُزَوَّلة مثل شركة AWS IoT Core، أو طراز Azure IoT، أو برامج بيانات بيئية متخصصة (مثلاً، Smart Citizen ) لوحات بيانات مُضَعَة مُثُثُثُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتَمُتُتُتَتَتَتَتَمَتَتَتَتَتَتَتَتَتَكَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَمَمَرَوَو

حلول السلطة

فالكثير من المجتمعات الصغيرة تفتقر إلى الكهرباء في مواقع الرصد، فاللوحات الشمسية المقترنة بخزن البطاريات هي الحل الموحد، ويستخدم تركيب نموذجي لجهاز شمسي يتراوح بين 10 و50 و50 واط، ومتحكم في الشحنات، وبطارية الليثيوم أو البطاريات المحتوية على الرصاص، بحيث توفر قدراً لا يتجاوز أسبوعاً من الاستقلالية خلال فترات التكاثر، كما أن جني الطاقة من اليقظة أو درجات الحرارة قد بدأ يظهر لتطبيقات المتخصصة.

استحقاقات المجتمعات الصغيرة

ويؤدي تنفيذ برنامج رصد نموذجي قابل للتكدس إلى تحقيق العديد من الفوائد العملية والاجتماعية.

التكلفة - الأثر

ويمكن أن تكلف محطات الرصد التقليدية ٠٠٠ ٢٠ دولار - ٠٠٠ ١٠٠ دولار للوحدة، وعلى النقيض من ذلك، فإن هناك نموذجا أساسيا - يشمل جهازا استشعارا لنوعية الهواء، ومرسلا لشبكة لوروا، وأجهزة لا يمكن أن تبنى الطاقة الشمسية - التي يمكن أن تبنى تحت ٥٠٠ دولار، وحتى مع وجود عدة نوديس، فإن مجموع الاستثمار يظل جزءا من محطة تجارية واحدة، علاوة على ذلك، لأنه يمكن أن يتسع تدريجيا، لا تحتاج المجتمعات المحلية إلى رفع مبلغ كبير من تكاليف الصيانة.

المشاركة المجتمعية ومحو الأمية البيئية

وعندما يتمكن السكان من الاطلاع على بيانات آنية في موقع عام أو على شاشة في قاعة المدينة، تزداد التوعية البيئية، وكثيرا ما تدمج المدارس مشاريع الرصد في المناهج العلمية، وتدرس الطلاب بشأن جمع البيانات، والإحصاءات، والإيكولوجيا، وتُشجع برامج علم المواطنين التي تشمل متطوعين في مجال معايرة الاستشعار، والنشر الميداني، وتفسير البيانات على الشعور بالملكية والإشراف، وقد أفادت عدة مجتمعات بأن مشاريع الرصد تؤدي مباشرة إلى حملات التنظيف، وإلى الحد من مبادرات التنظيف والتدليس.

Data-Driven Decision Making

ويمكن للحكومات المحلية أن تستخدم بيانات الرصد من أجل اتخاذ خيارات مستنيرة في مجال السياسات، فعلى سبيل المثال، إذا أظهرت أجهزة استشعار نوعية المياه ارتفاعاً في الاضطرابات بعد الأمطار الغزيرة، يمكن للبلدة أن تصدر مشورة تحوطية في المياه المغلية، وإذا كانت نوعية الهواء تتجاوز في كثير من الأحيان المستويات الآمنة قرب المدرسة، يمكن تغيير أنماط المرور أو إنشاء مناطق عازلة صناعية.

الإنذار المبكر وحماية البيئة

ويمكن للشبكات النموذجية أن توفر إنذارات مبكرة بشأن الحرائق البرية (بكشف ارتفاعات حركة القذائف التسيارية وارتفاع درجات الحرارة)، أو الفيضانات (بتتبع سقوط الأمطار ومستويات الأنهار)، أو الانسكابات الكيميائية (برصد السلوكية والأكسجين المذوب) وفي عام 2021، قامت شبكة رصد مجتمعية في بنغلاديش بإخطار السكان بنجاح بمستويات مرتفعة جدا في آبار الضحلة، مما سمح لهم بالتحول إلى مصادر أعمق قبل أن تحدث آثار صحية.

تحديات التنفيذ والحلول

ورغم وعدهم، فإن البرامج النموذجية ليست بدون عقبات، فتوقع هذه التحديات يساعد المجتمعات المحلية على التخطيط لعمليات نشر ناجحة.

الخبرة التقنية

ويتطلب إنشاء شبكة للرصد معرفة أساسية بالالكترونيات والربط الشبكي وتحليل البيانات، إذ لا تتوفر لدى العديد من المجتمعات المحلية هذه الخبرة في هذا المجال، وتشمل الحلول إقامة شراكات مع الجامعات المحلية أو غير الربح البيئي الذي يمكن أن يوفر المساعدة التقنية أو استخدام منابر التروكي التي توفر عقداً محجوباً مسبقاً والتدريب على الإنترنت، ويوفر بعض الجهات المصنعة مجموعات " التعبئة والمنافع " تشمل كل ما يلزم في صندوق واحد.

حدود التمويل

وحتى نظام منخفض التكلفة يتطلب الاستثمار الأولي، إذ يمكن أن تشمل المنح المقدمة من الوكالات البيئية الحكومية، والبرامج الاتحادية (مثل منح العدالة البيئية في الولايات المتحدة)، أو المؤسسات الخاصة (مثل معهد السياسات المتعلقة بالعلم الأخضر) المعدات وتكاليف التدريب، كما أن تمويل الحشد خيار آخر، لا سيما عندما يكون المجتمع المحلي ذا دوافع عالية، وفي بعض الحالات، ساهمت الشركات التجارية أو الصناعات المحلية في تمويل كجزء من مبادرات المسؤولية الاجتماعية للشركات.

إدارة البيانات وضمان الجودة

ويمكن أن تكون بيانات الاستشعار عن طريق الفم مزعجة وتتطلب التحقق قبل أن تكون مفيدة، ويجب على المجتمعات المحلية أن تنفذ إجراءات مراقبة الجودة: عمليات الفحص الروتيني للمعايرة، والمقارنات فيما بين الأجهزة المرجعية، ومعرفة المخارج، والأدوات المفتوحة المصدر مثل OpenAirQA ] توفر سجلات آلية للتحقق من البيانات باستخدامها.

التواصل في المناطق النائية

ولا توجد في جميع المجتمعات المحلية الصغيرة شبكة الإنترنت موثوقة، ويمكن وضع بوابات لوروافان على نقاط عالية (باور المياه، أو بؤر الكنيسة) ويمكنها جمع البيانات من عشرات النوافذ على عدة كيلومترات، ثم يُرفع البواب بيانات إلى السحاب عبر الخلية أو بالسواتل الخلفية، وبالنسبة للمواقع المعزولة للغاية، أو الشبكات المصغرة أو التقنيات المخزنية (الموجودة التي يمكن استخدامها)

الاتجاهات المستقبلية

ويتطور مجال الرصد البيئي بسرعة، وستجعل عدة اتجاهات منابر نموذجية أكثر قوة للمجتمعات المحلية الصغيرة.

الاستخبارات الفنية والتحليلات الجاهزة

ويمكن تدريب نماذج التعلم من الآلات على البيانات التاريخية للتنبؤ بالأحداث التي تحدث فيها التلوث، والتنسيب الأمثل للمستشعرات، والكشف عن الانجراف أو الفشل، فعلى سبيل المثال، قد يتوقع نموذج من منظمة العفو الدولية أن ترتفع كميات إطلاق النار البرية بمقدار 50 كيلومترا ستؤثر على نوعية الهواء المحلي في غضون ست ساعات، مما يؤدي إلى تنبيهات، وقد تصبح هذه النماذج أكثر سهولة من خلال خدمات غيوم مثل غوغل الأرض Engine أو عمليات دمج مع شركة TensorFlow.

التكامل مع الهياكل الأساسية لمدينة سمارت

ومع اعتماد المدن الصغيرة لمصابيح شوارع ذكية ومستشعرات حركة المرور وغيرها من أجهزة إيوت، يمكن للرصد البيئي أن يُعيد تشغيل الهياكل الأساسية القائمة، ويمكن لعمدة شوارع أن تستضيف جهازاً لمسح نوعية الهواء ومحطة ساخنة لشبكة ويونفي، مما يقلل من تكاليف التركيب، ويمكن الجمع بين البيانات المستمدة من نظم المدن المتعددة (العدادات التجارية، واستخدام الطاقة) والبيانات البيئية لخلق نظرة شاملة عن صحة المجتمع.

تحسين الحساسية والطول

ولا تزال البحوث في مجال معايرة أجهزة الاستشعار المنخفضة التكلفة تدق بدقة أكبر من الأدوات المرجعية في حين تخفض الأسعار، وتتوفر الآن أجهزة استشعار الكهروكيميائية جديدة لغازات مثل ثاني أكسيد الكربون وأوكسجين أقل من 200 دولار مع فترة عمر مدتها سنتان، وتصبح أجهزة الاستشعار الضوئية للرطوبة ودرجة الحرارة خالية تقريبا من الصيانة، وستوسع هذه السلف نطاق البارامترات التي يمكن للمجتمعات الصغيرة أن ترصدها بصورة موثوقة.

الجماعة الأوروبية

وستدمج البرامج المقبلة بشكل أعمق المدخلات النوعية من أعضاء المجتمع المحلي - مثل المذكرات الصحية، والأدلة المصورة على التلوث، أو التقارير عن وجود أوعية غير عادية - في خط تحليل البيانات - ويمكن لتجهيز اللغات الطبيعية أن يقشر هذه التقارير ويربطها بقراءات الاستشعار، مما يوفر سياقاً أغنى، وهذا النهج التشاركي يكفل استمرار الرصد في الشواغل المحلية.

خاتمة

إن برامج الرصد البيئية الحديثة والمتدرجة تمثل قوة ديمقراطية في العلوم البيئية، وهي تتيح للمجتمعات الصغيرة - التي غالبا ما تكون أكثر عرضة للتدهور البيئي - أن تتولى مسؤولية جمع البيانات والدعوة لها، وببدء عناصر صغيرة، واختيار عناصر قابلة للتنفيذ، وحشد شبكات لاسلكية ذات قوة منخفضة، يمكن لأي مجتمع أن يبني شبكة رصد تنمو مع احتياجاته، وتستمر الفوائد من حماية الصحة العامة لتعزيز ثقافة الاستدامة البيئية.