تحديد المصادر المتكامل، تحليل آليات التثاقف المشتركة والتقييم الصحي لزرنيخ والفلورايد في مياه الجوف في مناطق ري واسعة النطاق بالمناطق شبه القاحلة

لماذا تهمنا قصة مياه الجوف هذه

في العديد من المناطق الجافة من العالم، يعتمد الناس تقريبًا كليًا على المياه الجوفية للشرب ولزراعة الغذاء. في منطقة ري جياوكو بالصين، هذا المصدر الحياتي مهدد بملوثات غير مرئية — الزرنيخ والفلورايد — التي يمكن أن تتلف الأسنان والعظام، وتؤذي الأعضاء الداخلية، وحتى تتسبب في السرطان بعد سنوات من التعرض. تدرس هذه الدراسة عن كثب مصادر هذه المواد، وكيف تتراكم في مياه الجوف تحت منطقة زراعية كبيرة، وما يعنيه ذلك من حيث صحة البالغين والأطفال الذين يشربون هذه المياه يوميًا.

منطقة زراعية تعتمد على الآبار

منطقة ري جياوكو، في حوض جوانزونغ شبه القاحل بالصين، تُروى منذ أكثر من 60 عامًا. معظم أراضيها عبارة عن حقول مزروعة تُروى بمياه تُضخ من نهر وي ومن مئات الآبار الضحلة التي تزود السكان المحليين أيضًا بمياه الشرب. نظرًا لانخفاض هطول الأمطار وارتفاع التبخر، يعتمد المزارعون بشكل كبير على الري والأسمدة والمبيدات للحفاظ على إنتاجية المحاصيل. جمع الباحثون 51 عينة من مياه الجوف وقنوات الصرف عبر هذه المنطقة لقياس مستويات الزرنيخ والفلورايد وفهم كيفية تحرك المياه عبر المشهد من السماء إلى التربة إلى الطبقة المائية الجوفية.

مواد كيميائية خفية في جوف مالح

وجد الفريق أن مياه الجوف المحلية ضعيفة القلوية وغالبًا ما تكون مالحة، حيث صنفت أكثر من 98% من العينات على أنها مملحة خفيفة أو ملوحة. تجاوزت مستويات الزرنيخ الإرشادات الخاصة بمنظمة الصحة العالمية لمياه الشرب في ما يقرب من 12% من العينات، في حين كانت مستويات الفلورايد أكثر إثارة للقلق: حوالي 44% من العينات كانت أعلى من الحد الموصى به. في أكثر من نصف المنطقة، كان الفلورايد في مياه الجوف مرتفعًا بما يكفي لجعلها غير مناسبة حتى للري، مما يثير القلق بشأن سلامة الغذاء والصحة على المدى الطويل. باستخدام طريقة حاسوبية لاكتشاف الأنماط، قسم الباحثون المياه إلى ثلاث "نغمات" رئيسية بناءً على الأملاح الذائبة، كاشفين عن فروق واضحة بين مناطق أكثر غنى بالمعدن ومناطق أقل تأثرًا.

كيف تتضافر الصخور والمناخ والزراعة

لكشف سبب تراكم الزرنيخ والفلورايد معًا، جمع المؤلفون بين الاختبارات الكيميائية، ونظائر المياه الطبيعية، ونمذجة المعادن. تتسرب مياه الأمطار ومياه الري عبر التربة والرواسب الغنية بالمعادن السليكاتية وحاملة الفلوريد. في الظروف القلوية الطفيفة الموجودة هنا، يُطلق الزرنيخ الذي كان ملازمًا في السابق لأسطح حبيبات غنية بالحديد مرة أخرى إلى الماء، ويتحرر الفلورايد من معادن مثل الفلوريت والمِيَكَس. يؤدي التجوية المستمرة للفلدسبار وصخور السليكات الأخرى إلى رفع قلوية الماء وإبطاء التدفق تحت الأرض، مما يمنح مزيدًا من الوقت لهذه التفاعلات. في الوقت نفسه، تعمل عملية التبخر القوية في هذا المناخ الجاف على تركيز الأملاح والملوثات الذائبة. يضيف الاستخدام المكثف للأسمدة والمبيدات المزيد من الزرنيخ والفلورايد عند السطح، والتي تتسرب بعد ذلك إلى الأسفل، فتتعزز الجيولوجيا الطبيعية والنشاط البشري بعضهما بعضًا.

المخاطر للبالغين والأطفال

باستخدام نماذج المخاطر الصحية مقترنة بمحاكاة مونت كارلو — وهي طريقة لأخذ عدم اليقين في الاعتبار — قدّرت الدراسة مقدار الخطر الذي تشكله هذه الملوثات. شملت التحاليل كلًا من الشرب والاتصال الجلدي، لكنها وجدت أن البلع لمياه ملوثة هو طريق التعرض الرئيسي إلى حد بعيد. كان الفلورايد المحرك الرئيسي لمخاطر الصحة غير المرتبطة بالسرطان، خصوصًا للأطفال الذين يشربون مزيدًا من الماء نسبةً إلى وزنهم. بالنسبة للتأثيرات غير السرطانية، شكلت أكثر من 60% من عينات مياه الجوف مصدر قلق محتمل للبالغين وأكثر من 95% للأطفال عند اعتبار الزرنيخ والفلورايد معًا. حمل الزرنيخ الخطر الرئيسي للسرطان، لا سيما للبالغين، إذ تجاوزت نحو نقطة أخذ عينات واحدة من كل خمسة النقاط عتبة الأمان المستخدمة عادةً لاحتمال السرطان على مدى الحياة.

ماذا يعني هذا لمياه أكثر أمانًا

يخلص المؤلفون إلى أن الزرنيخ والفلورايد في هذه المنطقة الريفية شبه القاحلة ينشآن من أصل مزدوج: تفاعلات صخر–ماء طبيعية تحت ظروف قلوية ومالحة، وممارسات زراعية طويلة الأمد تعيد تدوير وتضيف هذه الملوثات. الأطفال عرضة بشكل خاص لتأثيرات الفلورايد، بينما يواجه البالغون خطرًا أعلى للسرطان بسبب الزرنيخ. توصي الدراسة بإعطاء أولوية لتوفير مياه شرب أكثر أمانًا للأطفال في المناطق عالية المخاطر وإدارة مستويات الفلورايد في مياه الجوف المستخدمة للزراعة. كما تبرز الخيارات العلاجية منخفضة التكلفة، مثل التخثير–الترشيح والمرشحات الحيوية المصنوعة من قشور الفواكه، كوسائل عملية لتقليل التعرض بينما تُجري حلول إدارة الأرض والمياه طويلة الأجل.

الاستشهاد: Zhang, Q., Wei, A., Xu, P. et al. Integrated source apportionment, co-enrichment mechanisms analysis, and risk assessment of arsenic and fluoride in groundwater of large-scale irrigation districts in semi-arid regions. Sci Rep 16, 11007 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42293-6

الكلمات المفتاحية: تلوث مياه الجوف, زرنيخ, فلورايد, مناطق الري, مخاطر صحية