فعالية الأراضي الرطبة العائمة المزروعة بـ Iris pseudacorus و Glyceria maxima

تنقية المياه بحدائق عائمة

في أنحاء العالم، تبحث المجتمعات عن طرق ميسورة ومنخفضة الاستهلاك للطاقة لتنظيف المياه الملوثة. تستكشف هذه الدراسة وسيلة من هذا النوع تبدو أشبه بحديقة عائمة: طوافات صغيرة مغطاة بنباتات الأراضي الرطبة تطفو على سطح أحواض مياه الصرف. طرح الباحثون سؤالاً عملياً ذا تداعيات كبيرة للمدن والمزارع على حد سواء: ما مدى قدرة هذه جزر النباتات العائمة على انتزاع المغذيات والملوثات العضوية الزائدة من مياه الصرف المعالجة، وهل يهم نوع النبات المزروع عليها فعلاً؟

لماذا تهم الجزر العائمة للمياه اليومية

يزداد الطلب على المياه وتضعف جودتها، ما يعني أن العديد من محطات المعالجة تحتاج خطوة «تلميع» إضافية بعد العمليات القياسية. عندما تحمل مياه الصرف نسباً عالية من النيتروجين والفوسفور، فإن هذه المغذيات تغذي ازدهارات الطحالب الضارة وتؤدي إلى نفوق الأسماك في المصبات. توفر الأراضي الرطبة العائمة خياراً مستنداً إلى الطبيعة: بدلاً من الاعتماد على خزانات فولاذية واستهلاك طاقة عالٍ، تستخدم جذور النباتات والميكروبات المفيدة لامتصاص وتحويل الملوثات. هذه الأنظمة جذابة بشكل خاص كخطوة معالجة نهائية أو ثلاثية للبلدات الصغيرة والمزارع والبرك الصناعية لأنها يمكن إضافتها إلى الأحواض القائمة دون إعادة بناء كبيرة.

اختبار أراضٍ رطبة مصغرة داخل المختبر

لمعرفة مدى فاعلية الجزر العائمة في ظروف مُتحكَّم بها، أقام الفريق ستة أحواض داخلية مملوءة بمياه صرف بلدية مُعالَجة مسبقاً. كان لحوضين لا نباتات وعُدّتا كضوابط. احتوت الأحواض الأخرى على طوافات مبنية من أنابيب بلاستيكية وحصائر جوز الهند، مزروعة بأحد نوعين شائعين من نباتات الأراضي الرطبة: سوسن الماء الأصفر (Iris pseudacorus) ونبات القصب الحلو (Glyceria maxima). أجرى العلماء تجربتين متتاليتين: مرحلة استمرت 35 يوماً بينما كانت النباتات ومناطق جذورها لا تزال تتطور، ومرحلة أخرى لمدة 21 يوماً بعد أن أصبحت أنظمة الجذور والأفلام الميكروبية أكثر نضجاً. راقبوا طوال الوقت مؤشرات رئيسية مثل مستويات النيتروجين والفوسفور، والكربون العضوي، والأكسجين المذاب، والحموضة (pH)، والحالة الاختزالية للمياه، التي تكشف مجتمعةً مدى نشاط العمليات البيولوجية في تنظيف المياه.

كيف غيّرت الجذور العائمة حالة المياه

غيّرت الأراضي الرطبة العائمة بوضوح ما كان يحدث في الأحواض. مقارنةً بالضوابط الخالية من النباتات، أظهرت الأنظمة المزروعة أنماطاً مختلفة جداً في الأكسجين ودرجة الحموضة والحالة الاختزالية، ما يشير إلى أن المجتمعات الميكروبية على الجذور كانت في نشاط ملحوظ. في أحواض الضابط ازدهرت الطحالب، مما رفع الأكسجين ودرجة الحموضة وحوّل بعض أشكال النيتروجين، لكنه ترك أيضاً مستويات عالية من النترات. أما الأحواض المزوّدة بطوافات نباتية فشهدت مستويات أقل بكثير من النترات والنيتريت ومزيداً من الأدلة على إزالة النيتروجين بالكامل، حيث حولت الميكروبات في منطقة الجذور النيتروجين المذاب إلى غاز النيتروجين غير الضار. كما وجدت الدراسة أن الأنظمة ذات الطوافات يمكنها تحقيق تقليل قوي في إجمالي النيتروجين خلال خمسة أيام فقط، بينما احتاجت الأحواض الخالية نحو ثلاثة أسابيع للوصول إلى أداء مماثل.

اختيار النبات: سوسن الماء مقابل القصب الحلو

على الرغم من أن كلا النوعين حسّن جودة المياه، فقد فعلا ذلك بدرجات مختلفة ومن خلال مسارات متباينة قليلاً. كانت الأحواض المزروعة بـ Iris pseudacorus أكثر فاعلية بشكل عام في إزالة إجمالي النيتروجين والفوسفاط مقارنة بتلك المزروعة بـ Glyceria maxima. حفزت أنظمة السوسن بيئة جذور وبيوفيلم احتوت مناطق متجاورة ذات وجود أكسجين وأخرى بدون أكسجين، وهو ما يناسب التحولات المرحلية التي تزيل النيتروجين وتخزن أو تطلق الفوسفور. أشارت التحليلات الإحصائية إلى أن إزالة الفوسفات هناك كانت مرتبطة بميكروبات متخصصة قادرة على تخزين الفوسفور داخل خلاياها، بمساعدة امتصاص المغذيات في أنسجة النبات. لا تزال أنظمة القصب الحلو تزيل الملوثات لكنها اعتمدت أكثر على التحلل العام للمادة العضوية في المياه المكشوفة، وكانت أقل فعالية في خفض مستويات الفوسفور. في جميع الأحواض المزروعة، حجبت التظليل والمنافسة على المغذيات نمو الطحالب، مما منع الحُبَك الخضراء التي ظهرت في أحواض الضابط.

ما تعنيه هذه النتائج لبرك وأنهار أنقى

بالنسبة لغير المتخصصين، الخلاصة بسيطة: الطوافات النباتية البسيطة قادرة على تحسين جودة مياه الصرف المعالجة بشكل ملحوظ قبل أن تُعاد إلى الطبيعة. من خلال استضافة حصائر جذور كثيفة وأفلام ميكروبية، تسرّع هذه المستنقعات المصغرة إزالة النيتروجين وتساهم في حبس الفوسفور، كما تمنع توسع الطحالب المزعجة. تُظهر الدراسة أن خيارات التصميم مهمة—وخاصة species اختيار النبات ومدى السماح لمنطقة الجذور بالتطور. في هذا الإعداد، قدّم Iris pseudacorus تقليلاً أقوى للمغذيات مقارنةً بـ Glyceria maxima. عموماً، تدعم النتائج فكرة أن الأراضي الرطبة العائمة تمثل إضافة واقعية مستندة إلى الطبيعة لأحواض مياه الصرف ومحطات المعالجة الصغيرة، تساعد في الحد من التلوث المغذي للطحالب وحماية البحيرات والأنهار في المصبات.

الاستشهاد: Kilian, S., Pawęska, K., Bawiec, A. et al. Efficiency of floating treatment wetlands planted with Iris pseudacorus and Glyceria maxima. Sci Rep 16, 9351 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39622-0

الكلمات المفتاحية: الأراضي الرطبة العائمة, ترطيب مياه الصرف, إزالة المغذيات, المعالجة المعتمدة على الطبيعة, مكافحة التحلل الغذائي المائي