تقييم مقارن للحمأة المنشطة والكهرباء الترسيبية لإزالة الميكروبلاستيك من مياه الصرف

لماذا تهم الجسيمات البلاستيكية الصغيرة في مياه الصرف حياتنا اليومية

في كل مرة نغسل الملابس أو نشطف علب الطعام أو نستخدم منتجات معبأة بالبلاستيك، تتسلل قطع بلاستيكية ضئيلة الحجم غير مرئية بالعين أسفل المصرف. هذه «الميكروبلاستيك» قد تمر عبر محطات معالجة مياه الصرف وتصل إلى الأنهار والبحار، حيث قد تأكلها الأسماك وتعود في نهاية المطاف إلى موائدنا. تطرح هذه الدراسة سؤالاً بسيطاً لكنه مهمّاً: إلى أي مدى تزيل محطة صرف نموذجية في المدينة هذه الجسيمات، وهل يمكن لخط معالجة إضافي بسيط نسبياً أن يمنع وصول عدد أكبر منها إلى البيئة؟

بلاستيك صغير، مشكلة بيئية كبيرة

الميكروبلاستيك هي شظايا وألياف بلاستيكية قطرها أقل من خمسة مليمترات—وغالباً أصغر بكثير. تنشأ من تحلل الأكياس والعبوات، وتساقط الألياف من الملابس الصناعية أثناء الغسيل، والخرزات الصغيرة التي كانت تُستخدم في منتجات العناية الشخصية. لأن البلاستيك يتفتت بدل أن يتحلل بالكامل، يمكن لهذه الجسيمات أن تبقى في الماء لسنوات. يمكن أن تبتلعها الكائنات بدءاً من العوالق إلى الأسماك، وتحمل مواد كيماوية ومعادن ضارة على أسطحها، وتستضيف مجتمعات ميكروبية بما في ذلك مسببات أمراض محتملة. تقع محطات معالجة مياه الصرف عند نقطة حرجة: فهي تتعامل مع كميات هائلة من المياه ويمكنها إما حجز هذه الجسيمات أو طردها إلى المجاري المائية التالية.

إلقاء نظرة فاحصة على محطة معالجة حقيقية

ركز الباحثون على محطة لمعالجة مياه الصرف في مدينة كفر سعد بمصر تستخدم طريقة شائعة تسمى الحمأة المنشطة، حيث تكسر الميكروبات النفايات العضوية. على مدار شهر في الصيف، جمعوا مياه الصرف الواردة والمياه المعالجة النهائية، ثم عالجوا العينات بعناية لتجنُّب إدخال أي ألياف غريبة من المختبر نفسه. استخدموا هضمًا كيميائياً لإزالة الحطام الطبيعي، وفصل الكثافة لرفع البلاستيك بعيداً عن الحبيبات الأثقل، ومرشحات دقيقة لالتقاط الجسيمات حتى أقل من ميكرومتر واحد. تحت المجاهر الاستيريو والالكترونية صوروا الجسيمات وعدّوها، واستخدموا تقنيات تعتمد على الأشعة تحت الحمراء والتحليل العنصري لتحديد أنواع البلاستيك الموجودة.

مدى فعالية المعالجة الحالية—وأين تقصر

قبل أي معالجة، احتوت كل لتر من مياه الصرف الواردة على نحو 136 قطعة ميكروبلاستيك، معظمها ألياف رقيقة وشظايا غير منتظمة بألوان متعددة. بعد مرورها عبر خطوات المحطة القياسية—بما في ذلك أحواض الترسيب، والتهوية مع الميكروبات، والتطهير—انخفض هذا العدد إلى نحو 23 جسيمة لكل لتر، أي إزالة بنحو 83 في المئة. وعلى الرغم من أن هذا يبدو مثيراً للإعجاب، فإنه لا يزال يعني أن ملايين الجسيمات يمكن أن تخرج من المحطة يومياً، خصوصاً الأصغر والأخف وزناً التي يصعب حصرها. أظهرت بصماتهم الكيميائية أن معظم الجسيمات كانت مصنوعة من مواد بلاستيكية شائعة مثل البولي إيثيلين والبولي بروبلين، المستعملة عادة في التغليف والمنسوجات، إلى جانب كميات أصغر من البوليستر والبولي ستايرين وبوليمرات أخرى.

إضافة كهرباء لتجميع البلاستيك

لمعرفة ما إذا كان يمكن تحسين الإزالة، اختبر العلماء خطوة إضافية تسمى الكهرباء الترسيبية على المياه الخام والمياه المعالجة بالفعل. في هذه الطريقة تُوضَع صفائح معدنية بسيطة في الماء ويُطبَّق تيار كهربائي منخفض. يذوب المعدن ببطء، مطلقاً جسيمات مشحونة تشجع الميكروبلاستيك والملوثات الأخرى على التكتل لتشكل «رقائق» أكبر إما تطفو أو تغوص ويمكن فصلهما لاحقاً. في مفاعل المختبر لديهم، باستخدام صفائح ألمنيوم وظروف تشغيل معتدلة، انخفضت التركيزات في مياه الصرف المعالجة مسبقاً إلى نحو 12 جسيمة لكل لتر وفي المياه المعالجة بالفعل إلى جسيمين فقط لكل لتر، ما يعادل كفاءات إزالة تزيد على 91 في المئة—أفضل من العملية التقليدية وحدها. أكدت المجاهر والتحليلات العنصرية أن ما تبقى بعد هذه الخطوة كان في الغالب بقايا غير عضوية بدل البلاستيك.

ما يعنيه ذلك لمياه أنظف

بالنسبة لغير المتخصصين، الرسالة الأساسية هي أن حتى محطات الصرف التي تُدار جيداً لا تزال تطلق ميكروبلاستيك، لكن معالجة كهربائية إضافية نسبياً ومنخفضة التقنية يمكن أن تزيل معظم ما يمر عبرها. من خلال تشجيع جسيمات البلاستيك على التكتل والترسيب، تحوّل الكهرباء الترسيبية الضباب الصغير من الجسيمات صعبة القبض إلى كتل أكبر يمكن إدارتها كحمأة. تشير الدراسة إلى أن تركيب هذه الخطوة بعد المعالجة البيولوجية الاعتيادية قد يقلل بشكل كبير تلوث الميكروبلاستيك المتجه نحو الأنهار والبحار، دون تحميل النظام فوق طاقته أو الإضرار بالميكروبات التي تقوم بالتنظيف الرئيس. ومع أنه لا بد من تجارب على نطاق كامل بعد، فإن هذا النهج المدمج يوفر مساراً واعداً لإبقاء المزيد من البلاستيك خارج البيئات المائية—وفي النهاية، بعيداً عن طعامنا ومياهنا الصالحة للشرب.

الاستشهاد: El-Ezaby, K.H., Abou Samra, R.M., Hamzawy, A.H. et al. Comparative evaluation of activated sludge and electrocoagulation for microplastics removal from sewage. Sci Rep 16, 9675 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-41175-1

الكلمات المفتاحية: الميكروبلاستيك, معالجة مياه الصرف, الكهرباء الترسيبية, الحمأة المنشطة, تلوث المجاري