دراسة إعادة استخدام مياه الصرف الصحي المعالجة في ري الذرة الصفراء والتسميد النتروجيني

• عنوان الرسالة الأصلي كاملاً: تأثير الري بمياه الصرف الصحي المعالجة في مدى تلوث التربة تحت مستويات مختلفة من التسميد النتروجيني المحصول الذرة الصفراء
• اسم الباحثة: بيداء حميد جبر الخفاجي
• الدرجة العلمية: ماجستير في العلوم الزراعية (علوم التربة والموارد المائية)
• الجامعة والكلية: جامعة البصرة – كلية الزراعة – قسم علوم التربة والموارد المائية
• سنة المناقشة: 2012 م (1433 هـ)

مقدمة

تعد مشكلة شح الموارد المائية التقليدية من أكبر التحديات التي تواجه القطاع الزراعي في العراق والشرق الأوسط. وبناءً على ذلك، أدى التراجع المستمر في مناسيب مياه نهري دجلة والفرات إلى الحاجة الماسة للبحث عن مصادر مائية غير تقليدية. بالمقابل، يمثل إعادة استخدام مياه الصرف الصحي المعالجة خياراً استراتيجياً ورخيصاً لتغطية العجز المائي المرتفع. لتجنب هذه المشكلة البيئية والزراعية، يتخوف المزارعون والمهندسون من المخاطر الصحية الناجمة عن الاستخدام المباشر للمياه الملوثة غير المعالجة. نتيجة لذلك، يتطلب التوسع في ري المحاصيل الاقتصادية كالذرة الصفراء وضع ضوابط علمية وتقنيات ترشيح كفؤة تضمن سلامة التربة.

علاوة على ذلك، تحتوي المياه العادمة غير المعالجة على تراكيز مرتفعة من العناصر الثقيلة والميكروبات الممرضة كبكتريا القولون البرازية. لهذا السبب، تؤدي الإضافة العشوائية لهذه المياه إلى تراكم الملوثات في القطاع السطحي للتربة وانتقالها عبر السلسلة الغذائية. بالإضافة إلى ذلك، يسهم الاستعمال المتوازن للأسمدة النتروجينية في تعزيز النمو الخضري والجذري وزيادة كفاءة امتصاص المغذيات النباتية. كذلك، يختلف سلوك العناصر المعدنية والملوثات باختلاف نسجة التربة وقدرتها التبادلية على احتجاز الأيونات. ومن ثم، تقدم هذه الأطروحة الأكاديمية تقييماً ميدانياً ومختبرياً شاملاً لاستصلاح مياه الصرف الصحي باستخدام مرشحات حيوية وطبيعية منخفضة التكلفة. لذلك، يوفر هذا العمل العلمي للمزارعين والباحثين خريطة طريق متكاملة لاستغلال المياه المستصلحة في ري الذرة الصفراء بأمان تام.

مياه الصرف الصحي المعالجة

تستعرض الرسالة الأكاديمية تقييم استخدام مياه الصرف الصحي المعالجة كبديل مائي غير تقليدي للري الزراعي لمواجهة الشح المائي وتدهور نوعية المياه التقليدية. وتتلخص أبرز النتائج والتطبيقات العلمية المتعلقة بمياه الصرف المعالجة بناءً على الأطروحة فيما يلي:

1. تقنيات التصفية والمرشحات المستعملة

• المرشح الرملي الابتدائي: عولجت مياه الصرف الصحي الخام (المجمعة من حوض محطة حمدان الصناعية بالبصرة) بمرورها على مرشح رملي لمدة 14 يوماً كمعاملة ابتدائية، مما أدى إلى اختزال 77.5% من المتطلب الحيوي للأوكسجين (BOD) و75% من المتطلب الكيميائي (COD) وإزالة البكتيريا القولونية الممرضة بالكامل.
• المرشحات الثانوية: اختبرت خمسة أنواع من المواد الطبيعية كمرشحات ثانوية لرفع كفاءة التنقية، وهي: نشارة الخشب، وليف النخيل، والفحم، ونبات الشمبلان (Ceratophyllum demersum)، ونبات عدس الماء (Lemna L.).
• أفضل كفاءة استصلاح: حققت مرشحات الشمبلان، ونشارة الخشب، وليف النخيل (بعد إمرار المياه على المرشح الرملي) أعلى كفاءة في إزالة الملوثات العضوية والمعدنية والعناصر الثقيلة.

2. الأثر في نمو محصول الذرة الصفراء والتسميد

• الوزن الجاف والامتصاص: أعطت معاملة الري بمياه مرشح الشمبلان المستصلحة أعلى وزن جاف للمجموعين الخضري والجذري وأعلى كمية ممتصة من النيتروجين لنبات الذرة الصفراء، دون وجود فروق معنوية مقارنة بالري بمياه الإسالة النقية.
• التسميد النتروجيني: أظهر المستوى التسميدي 360 كغم نتروجين/هكتار أعلى حاصل مادة جافة ونسبة نيتروجين ممتص، مع الإشارة إلى أن استخدام المياه المستصلحة لم يقلل من الحاجة الكلية لإضافة الأسمدة النتروجينية الموصى بها.
• تفوق التربة الطينية: تفوقت التربة الطينية الغرينية معنوياً على التربة الرملية المزيجية في جميع مفردات النمو وامتصاص المغذيات تحت نظام الري بالمياه المعالجة.

3. السلامة البيئية وتقييم التلوث

• تصنيف مياه الري: صُنفت مياه الصرف المعالجة والخام ضمن الصنف عالي الملوحة (C4S1)، مما يتطلب إدارة جيدة للري والبزل عند استعمالها في الترب المتوسطة والعالية النفاذية.
• حدود العناصر الثقيلة: لم يؤد الري بمياه الصرف الصحي المعالجة إلى حدوث تلوث في التربة بالعناصر الثقيلة. كما لم تصل تراكيز العناصر الثقيلة في المجموعين الخضري والجذري للذرة الصفراء إلى الحدود الحرجة المسببة للسمية.
• المعيار البيئي للصحة: عُدت الترب والمحاصيل المروية بهذه المياه المعالجة آمنة بيئياً وفقاً لمعايير منظمة الصحة العالمية (WHO) ووكالة حماية البيئة الأمريكية (US-EPA).

ندعو جميع المهندسين الزراعيين، وخبراء البيئة والموارد المائية، والمزارعين المهتمين بالري غير التقليدي إلى فتح وتحميل ملف هذه الرسالة الأكاديمية المتميزة بالكامل. بالإضافة إلى ذلك، ستكتشفون في طيات الفصول جداول تحليلية تفصيلية ومخططات كفاءة الإزالة لكل عنصر معدني وبكتيري بدقة عالية. لذلك، يمثل هذا العمل العلمي مرجعاً تطبيقياً حاسماً يرشدكم لتنقية مياه الصرف الصحي واستغلالها في ري المحاصيل بآمان وفاعلية.

اقرأ ايضا: ري الذرة الصفراء بالمياه المالحة: دراسة أكاديمية لترشيد الاستهلاك المائي وحماية المحاصيل

ملخص الدراسة

نفذت الباحثة تجربة مختبرية وأخرى بيولوجية متكاملة لتقييم كفاءة خمسة أنواع من المرشحات في استصلاح مياه الصرف الصحي لمحطة حمدان الصناعية بالبصرة. وبناءً على ذلك، شملت التجربة المختبرية استخدام المرشح الرملي كمعاملة ابتدائية لمدّة أربعة عشر يوماً يليه المرشح الثانوي. وتضمنت المرشحات الثانوية نشارة الخشب، وليف النخيل، والفحم، ونبات الشمبلان، ونبات عدس الماء. وأظهرت النتائج أن المرشح الرملي حقق كفاءة عالية في خفض المتطلب الأكسجيني الحيوي والكيميائي وإزالة البكتريا الممرضة بالكامل. بالمقابل، أظهرت مرشحات الشمبلان ونشارة الخشب وليف النخيل أعلى كفاءة في إزالة الملوثات والعناصر الثقيلة بعد مرورها على المرشح الرملي.

علاوة على ذلك، نفذت الباحثة تجربة بيولوجية في الأصص باستخدام تربتين تباينتا في النسجة هما طينية غرينية من كرمة علي ومزيجية رملية من البرجسية. وزرعت بذور الذرة الصفراء صنف بحوث مئة وستة تحت أربعة مستويات من سماد اليوريا النتروجيني. وأظهرت النتائج تفوق معاملة الري بمياه مرشح الشمبلان الممررة على الرمل في إعطاء أعلى وزن جاف للمجموعين الخضري والجذري. نتيجة لذلك، لم تختلف نتائج مرشح الشمبلان معنوياً عن معاملة مياه الإسالة النقية مما يؤكد نجاح الاستصلاح. بالإضافة إلى ذلك، تفوقت التربة الطينية الغرينية معنوياً على التربة الرملية المزيجية في جميع صفات النمو وكمية النتروجين الممتص.

كذلك، حقق المستوى التسميدي ثلاثمئة وستون كيلوغرام نتروجين للهكتار أعلى حاصل مادة جافة وأعلى تركيز للنتروجين في النبات. لتجنب هذه المشكلة المتمثلة في التلوث، بينت التحليلات أن تركيز العناصر الثقيلة في أنسجة الذرة والتربة المتبقية لم يتجاوز الحدود الحرجة. ومن ثم، صُنفت التربة والمياه المعالجة كأوساط آمنة بيئياً وفقاً لمعايير منظمة الصحة العالمية ووكالة حماية البيئة الأمريكية. بناءً على ذلك، توصي الدراسة باعتِماد المرشحات الطبيعية كالشمبلان ونشارة الخشب لتصفية المياه قبل الري وزراعة الترب الطينية لضمان أعلى إنتاجية.