ما هو التخثث؟
يمثل التخثث أحد أخطر المشاكل البيئية لمصادر المياه المفتوحة مثل البحيرات والمحيطات والخزانات، حيث يتميز بكثافة نمو الطحالب والنباتات بسبب الإثراء بالفوسفور والمغذيات النيتروجينية اللازمة لعملية التمثيل الضوئي، نتيجة لذلك غالبًا ما يساهم في تكوين حصائر واسعة من النباتات العائمة، ومن الأمثلة على النباتات تكاثر الطحالب وملفوف النيل وزنابق الماء.
التخثث: هو عبارة عن الزيادة التدريجية في بعض التراكيز مثل الفوسفور والنيتروجين وبعض المغذيات النباتية الأخرى في نظام بيئي مائي قديم مثل البحيرة، تزداد إنتاجية أو خصوبة مثل هذا النظام البيئي بشكل طبيعي مع زيادة كمية المواد العضوية التي يمكن تقسيمها إلى مغذيات، هذه المادة تدخل النظام البيئي في المقام الأول عن طريق الجريان السطحي من الأرض التي تحمل الحطام ومنتجات تكاثر وموت الكائنات الأرضية.
غالبًا ما تتطور أزهار الماء أو تركيزات كبيرة من الطحالب والكائنات الدقيقة على السطح مما يمنع اختراق الضوء وامتصاص الأكسجين الضروري للحياة تحت الماء، غالبًا ما تكون المياه المغذيات ضبابية وقد تدعم عددًا أقل من الحيوانات الكبيرة مثل الأسماك والطيور مقارنة بالمياه غير المغذية.
تأتي المغذيات من فضلات الحيوانات والأسمدة ومياه الصرف الصحي التي تغسلها الأمطار أو الري في المسطحات المائية من خلال الجريان السطحي، يمكن أيضًا أن يحدث التخثث بشكل طبيعي على مدى آلاف السنين، حيث تكبر البحيرات وتمتلئ بالرواسب، تتصدر الأنشطة البشرية القائمة التي تعمل على تسريع درجة ومعدل التخثث من خلال كل من تصريف المواد المغذية الكيميائية (الفوسفات والنترات) في أنظمة المياه.
مصادر التخثث:
- نقطة مصدر التلوث: يُعد التلوث من الملوثات التي تدخل مجرى مائي من مصدر واحد ويمكن تحديده مثل المواقع الثابتة أو المنشآت الثابتة، من الأمثلة على هذا النوع (التصريفات من محطة معالجة مياه الصرف الصحي أو المنشآت الصناعية ومزارع الأسماك).
- مصدر التلوث غير النقطي: وهو التلوث من انتشار واسع بما في ذلك الأنشطة البشرية مع عدم وجود نقطة محددة محددة للتصريف أو الدخول في مجاري المياه المستقبلة، من الأمثلة على هذا النوع (بعض مركبات النيتروجين المتسربة من الأراضي الزراعية المخصبة والخسائر من الترسبات الجوية).
أنواع التخثث:
- التخثث الطبيعي: تسمى عملية تراكم العناصر الغذائية وتدفقها وإضافتها إلى المسطحات المائية التي تؤدي إلى تغييرات في الإنتاج الأولي وتكوين الأنواع في المجتمع بالإغناء الطبيعي بالمغذيات، لقد كان يحدث منذ آلاف السنين.
- التخثث الثقافي: العملية التي تساعد في تسريع التخثث الطبيعي الناتج عن النشاط البشري تسمى التخثث الثقافي، وهذه العملية تعمل على تسريع عملية تطهير الأرض من الجريان السطحي للأرض ويتم توفير المزيد من العناصر الغذائية مثل الفوسفات والنترات للبحيرات والأنهار تليها مصبات الأنهار الساحلية والخلجان.
علاوة على ذلك يتم توفير العناصر الغذائية الإضافية أيضًا من خلال الأسمدة المستخدمة في المزارع، بما في ذلك مزارع الأسماك وملاعب الجولف ومحطات المعالجة وأيضًا مياه الصرف الصحي غير المعالجة، يمكن أن يكون لعملية إثراء المياه بالمغذيات أصل طبيعي مثل التخثث الطبيعي، ومع ذلك في كثير من الأحيان تزيد الأنشطة البشرية بشكل كبير (التخثث البشري أو الثقافي).
ما هي أسباب التخثث؟
- الأسمدة (النترات والفوسفات): ينتج التخثث في الغالب عن أفعال الإنسان بسبب اعتمادهم على استخدام أسمدة النترات والفوسفات، تساهم الممارسات الزراعية واستخدام الأسمدة في المروج وملاعب الجولف وغيرها من المجالات في تراكم المغذيات من الفوسفات والنترات، عندما يتم غسل هذه العناصر الغذائية عن طريق الجريان السطحي في البحيرات والأنهار والمحيطات وغيرها من المياه السطحية عندما تمطر فسيتم تغذية العوالق الجائعة والطحالب والنباتات المائية الأخرى بشكل جيد ويزداد نشاط التمثيل الضوئي، يؤدي هذا إلى نمو كثيف لتكاثر الطحالب والحياة النباتية مثل زنابق الماء في البيئات المائية.
- عمليات تغذية الحيوان المركزة: عمليات تغذية الحيوانات المركزة (CAFOs) هي أيضًا المساهم الرئيسي للفوسفور والمغذيات النيتروجينية المسؤولة عن التخثث، عادةً ما تؤدي عمليات تغذية الحيوانات المركزة إلى تفريغ نسب عالية من العناصر الغذائية التي تجد طريقًا إلى الأنهار والجداول والبحيرات والمحيطات، حيث تتراكم بتركيزات عالية وبالتالي تصيب المسطحات المائية عن طريق تكرار تكاثر البكتيريا الزرقاء والطحالب.
- الصرف المباشر لمياه الصرف الصحي والنفايات الصناعية في المسطحات المائية: في بعض أجزاء العالم وخاصة الدول النامية يتم تصريف مياه الصرف الصحي مباشرة في المسطحات المائية مثل الأنهار والبحيرات والمحيطات، ونتيجة لذلك فإنه يدخل كميات كبيرة من العناصر الغذائية الكيميائية وبالتالي يحفز النمو الكثيف لتكاثر الطحالب والنباتات المائية الأخرى مما يهدد بقاء الحياة المائية بطرق عديدة.
قد تقوم بعض البلدان أيضًا بمعالجة مياه الصرف الصحي ولكنها لا تزال تصرفها في المسطحات المائية بعد المعالجة، بقدر ما يتم معالجة المياه فإنها لا تزال تسبب تراكم المغذيات الزائدة، مما يؤدي في نهاية المطاف إلى التخثث، يقدم الصرف المباشر لمياه الصرف الصناعي في المسطحات المائية نتائج مماثلة. - تربية الأحياء المائية: تربية الأحياء المائية هي تقنية لزراعة المحار والأسماك وحتى النباتات المائية (بدون تربة) في المياه التي تحتوي على مغذيات مذابة، كممارسة تم تبنيها بشدة في الآونة الأخيرة فهي مؤهلة أيضًا كمساهم رفيع المستوى في التخثث، إذا لم تتم إدارة الاستزراع المائي بشكل صحيح فإن جزيئات الطعام غير المستهلكة مع إفراز الأسماك يمكن أن تزيد بشكل كبير من مستويات النيتروجين والفوسفور في الماء مما يؤدي إلى نمو كثيف للنباتات العائمة المجهرية.
- الأحداث الطبيعية: يمكن للأحداث الطبيعية مثل الفيضانات والتدفق الطبيعي للأنهار والجداول أن تغسل المغذيات الزائدة من الأرض في أنظمة المياه مما يتسبب في النمو المفرط لتكاثر الطحالب، أيضًا مع تقدم البحيرات في العمر فإنها تتراكم بشكل طبيعي الرواسب بالإضافة إلى الفوسفور والمغذيات النيتروجينية التي تساهم في النمو الهائل للعوالق النباتية والبكتيريا الزرقاء.
ما هي آثار التخثث؟
- وفرة من المواد غير المرغوب فيها: يؤدي التخثث إلى وفرة من المواد الجسيمية مثل العوالق النباتية والعوالق الحيوانية والبكتيريا والفطريات والحطام التي تعتمد عليها تعكر المياه وتلوينها ويزيد من المواد الكيميائية غير العضوية مثل الأمونيا والنتريت وكبريتيد الهيدروجين وما إلى ذلك التي تحفز تكوين مواد ضارة مثل النيتروسامين المشتبه في حدوث طفرات في محطات معالجة مياه الشرب.
- يهدد بقاء الأسماك وأشكال الحياة المائية الأخرى: عندما تواجه النظم البيئية المائية زيادة في المغذيات تنمو العوالق النباتية وغيرها من النباتات التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي بشكل متفجر والمعروف بإسم تكاثر الطحالب، ونتيجة لذلك فإن تكاثر الطحالب يحد من كمية الأكسجين المذاب اللازمة للتنفس من قبل الأنواع الحيوانية والنباتية الأخرى في الماء، يحدث استنفاد الأكسجين عندما تموت الطحالب وتتحلل.
عندما يصل الأكسجين المذاب إلى مستويات نقص الأكسجين تختنق الأنواع الحيوانية والنباتية تحت الماء مثل الجمبري والأسماك والحيوانات المائية الأخرى حتى الموت، في الحالات القصوى تشجع الظروف اللاهوائية على نمو البكتيريا التي تنتج سمومًا قاتلة للثدييات والطيور البحرية. - تدهور جودة المياه ومحدودية الوصول إلى مياه الشرب الآمنة: تعتبر أزهار الطحالب شديدة السمية وبمجرد وصول الماء إلى الظروف اللاهوائية يتم تعزيز نمو بكتيريا أكثر سمية، المواد العضوية العالية تعطي الماء روائح أو مذاقات كريهة يمكن بالكاد إخفاءها بالكلور أثناء استخدامها كمياه للشرب، تشكل هذه المواد مركبات كيميائية معقدة لا تمنع فقط عمليات التنقية العادية ولكن تترسب على جدران أنابيب مدخل جهاز تنقية المياه مما يسرع من التآكل ويحد من معدل التدفق، والنتيجة هي تدهور كبير في جودة المياه وتدهور في توافر مياه الشرب النظيفة، يمكن أن يؤدي النمو الكثيف لتكاثر الطحالب والبكتيريا الضوئية في المياه السطحية إلى إعاقة أنظمة المياه وبالتالي الحد من توافر المياه المنقولة بالأنابيب.
- التسمم وتأثيره على صحة الإنسان: يشار إلى البكتيريا الزرقاء أيضًا بإسم دينوفلاجيلات التي تولد المد الأحمر وتطلق سمومًا قوية جدًا مع مستويات عالية من السموم في الماء حتى عند تركيزات منخفضة جدًا، تؤدي بعض الظروف اللاهوائية الناتجة عن نمو النبات المتفجر في الماء أيضًا إلى مضاعفة المركبات السامة، كما يمكن أن يسبب الموت للإنسان والحيوان حتى عند أقل تركيز عند تناوله في مياه الشرب، إلى جانب ذلك يمكن أن تهدد تكاثر الطحالب في المياه العذبة صحة الماشية ويمكن للمركبات السامة أيضًا أن تشق طريقها في السلسلة الغذائية مما يساهم في العديد من الآثار الصحية السلبية مثل السرطانات.
- خطر الصيد: تتمثل إحدى الخصائص الرئيسية للتخثث في النمو المتزايد للنباتات العائمة الدقيقة مثل الطحالب والبكتيريا التي تعمل بالتمثيل الضوئي وتطوير حصائر كثيفة من النباتات العائمة مثل ملفوف النيل وزنابق الماء، عندما يحدث هذا في المسطح المائي يتعرض الصيد للخطر ويصبح من الصعب وضع شباك الصيد في الماء، كما أن النباتات العائمة على الماء تحد أيضًا من حركة القوارب وسفن الصيد الأخرى.
- تدهور الفرص الترفيهية: المشكلة الرئيسية للتخثث هي تكاثر الطحالب والنباتات المائية الأخرى التي تطفو على مساحة واسعة من سطح الماء، حيث أنه يقلل من الشفافية والملاحة في المياه مما يقلل من القيم الترفيهية وفرص البحيرات خاصة لركوب القوارب والسباحة، يمكن أن ينتشر ملفوف النيل وتكاثر الطحالب وصفير الماء على مساحة واسعة على طول الشواطئ ويمكن أن يطفو أحيانًا على السطح بأكمله في مساحة الأرض.
