إزالة المضادات الحيوية وجينات مقاومة المضادات الحيوية من مياه الصرف المنزلي باستخدام أحواض رطبة مُنشأة على مقياس الميزوكوزم بوسائط ترشيح مختلفة

لماذا تهم معالجة مياه الصرف اليومية

عندما نتناول دواءً، يغادر جزء كبير منه أجسامنا وينتهي في المصارف. محطات الصرف الحديثة لا تزيل هذه بقايا الأدوية بالكامل ولا تزيل بالضرورة الأكواد الوراثية غير المرئية التي تمنح البكتيريا مقاومة للمضادات الحيوية. تطرح هذه الدراسة سؤالاً بسيطًا لكنه حيوي: هل يمكن لأحواض رطبة مصممة بعناية ومملوءة بالنباتات أن تساعد في إزالة كلٍ من المضادات الحيوية وجينات المقاومة من مياه الصرف المنزلية قبل أن تعود إلى الأنهار والتربة؟

أنظمة تنقية المياه المستوحاة من الطبيعة

تحاكي الأحواض الرطبة المُنشأة المستنقعات من خلال السماح للماء بالتدفّق ببطء عبر جذور النباتات وطبقات من مواد شبيهة بالصخور. في هذا العمل، بنى الباحثون ثلاثة أنظمة اختبار متوسطة الحجم، كل منها استقبل مياه صرف حقيقية من مجمع سكني في إسلام آباد. كان لدى الثلاثة نفس التخطيط ونفس نباتات الماء (قصب النخيل)، لكن اختلف ما كان تحت النباتات: استخدم أحدها الحصى الشائع، وآخر استخدم بيوچار يشبه الفحم، والثالث استخدم معدنًا يُدعى الزيوليت. على مدى أربعة أشهر، شغّل الفريق الأنظمة في دورات متكررة مدتها أسبوع واحد ليرى مدى فعالية كل نظام في تنقية المياه.

ما الذي فحصوه في الماء الملوّث

تابع العلماء ليس فقط مؤشرات التلوث القياسية مثل المغذيات والمواد العضوية، بل أيضًا اثنين من المضادات الحيوية واسعة الاستخدام، وهما السيبروفلوكساسين والسيفيكسيم. إلى جانب ذلك، قاسوا ستة جينات مقاومة للمضادات الحيوية بالإضافة إلى علامة عامة على وفرة البكتيريا. تغطي هذه الجينات عدة عائلات رئيسية من المضادات الحيوية، لذا فهي تقدم لمحة عن مدى قدرة خطوة المعالجة على إبطاء انتشار البكتيريا صعبة العلاج. كما قارن الفريق بين مقياسي زمن: بقاء الماء في الأحواض لمدة ثلاثة أيام مقابل سبعة أيام، ليرى ما إذا كان إعطاء الطبيعة وقتًا أطول يحسّن الإزالة.

كيف تصرفت وسائط الترشيح الثلاثة

خفضت الأحواض الثلاثة الملوثات الشائعة بأسلوب مماثل، مقلصةً المغذيات والمواد العضوية لكنها لم تزلها بالكامل. ظهرت الفوارق الكبيرة بالنسبة للمضادات الحيوية وجينات المقاومة. قدم الحصى، وهو أبسط المواد، أداءً متقلبًا في بعض الأحيان، تاركًا خلفه بقايا دوائية معتبرة. أحسن البيوچار الأداء بفضل بنيته المسامية التي تستطيع احتجاز الجزيئات واستضافة ميكروبات مفيدة. أما الزيوليت، فغالبًا ما خرج في المرتبة الأولى. خفض مستويات السيبروفلوكساسين والسيفيكسيم إلى ما دون حدود كشف المختبر في معظم الدورات وأظهر أكبر انخفاض إجمالي في جينات المقاومة، خصوصًا عندما بقي الماء في النظام لمدة سبعة أيام.

التكامل بين الزمن والعمليات البيولوجية

عموماً، دلّ زمن التلامس الأطول في الأحواض على وجود جينات مقاومة أقل في المياه الخارجة. استجابت بعض الجينات أكثر لنوع وسائط الترشيح، بينما كانت أخرى أكثر حساسية لمدة بقاء الماء. أظهرت الاختبارات الإحصائية أن إزالة الجينات ارتبطت ارتباطًا وثيقًا بكمية المضاد الحيوي والكتلة البكتيرية الكلية المُزالة، لكن لم ترتبط مع مقاييس إجمالية مثل المغذيات أو الطلب على الأكسجين. يشير هذا إلى أن الأحواض الرطبة تفعل أكثر من مجرد تخفيف أو تصفية الماء؛ فهي تغير الكيمياء والبيولوجيا على نطاق دقيق بطرق تضعف بقاء وانتشار جينات المقاومة، عبر عمليات مثل الامتزاز على أسطح الوسائط والتحلل الميكروبي.

ماذا يعني هذا لمياه الصرف اليومية

لغير المتخصصين، الرسالة الأساسية مطمئنة: يمكن للأنظمة النباتية البسيطة نسبيًا أن تقلل بشكل ملموس من بقايا المضادات الحيوية والأدوات الجينية التي تجعل البكتيريا مقاومة للأدوية في مياه الصرف المنزلية. من بين الخيارات المختبرة، برزت الأحواض المملوءة بالزيوليت مع مدة احتجاز للماء تقارب أسبوعًا كأكثر الإعدادات فعالية. وبينما يلزم مزيد من العمل لتأكيد أداء هذه الأنظمة على مدى سنوات عديدة وعلى نطاق مدينة كاملة، تُظهر الدراسة أن توظيف العمليات الطبيعية في أحواض رطبة مصممة جيدًا يمكن أن يصبح جزءًا عمليًا ومنخفض الطاقة من الجهود لمكافحة تلوث المضادات الحيوية والمقاومة.

الاستشهاد: Alavi, A.F., Dawoud, T.M., Ur Rehman, T. et al. Removal of antibiotics and antibiotic resistance genes from domestic wastewater using mesocosm-scale constructed wetlands with different filter media. Sci Rep 16, 15069 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-45669-w

الكلمات المفتاحية: مياه الصرف, الأحواض الرطبة المُنشأة, المضادات الحيوية, جينات مقاومة المضادات الحيوية, الزيوليت