التصدي للتحديات التي تواجه نوعية المياه في البنية التحتية الناشئة

إن مياه الشرب المأمونة هي حجر الأساس للصحة العامة، ومع ذلك فإن الهياكل الأساسية الناشئة للمياه تهدد هذا المورد الأساسي للملايين، ففي جميع أنحاء الولايات المتحدة وعلى الصعيد العالمي، تصل الأنابيب، ونباتات المعالجة، وشبكات التوزيع التي تم تركيبها على مدى القرن الماضي إلى نهاية حياتها المفيدة، وتنجم عن ذلك أزمة متصاعدة في التلوث، وتعطل الخدمات، وفقدان ثقة المستهلك، ولا يتطلب التصدي لهذه التحديات استثمارا ماليا كبيرا فحسب، بل أيضا اتباع نهج شامل متعدد الجوانب يراعي الجودة ويدمج الأجيال الحديثة.

The Scale of the Problem: Why Aging Infrastructure threateningens Water Quality

وتشير عبارة " الهياكل الأساسية " إلى التدهور المادي لنظم المياه التي بنيت منذ عقود - أي أكثر من قرن - وفي الولايات المتحدة وحدها، فإن الجمعية الأمريكية للمهندسين المدنيين تعطي البنى التحتية لمياه الشرب في البلد درجة مئوية من الكسرات الرئيسية التي تصيب المياه والتي تبلغ قيمتها ٠٠٠ ٣٠٠ دولار سنويا، وحوالي ٦ بلايين غالون من المياه المعالجة التي تفقد يوميا.

وفيما عدا الإحصاءات، فإن التكلفة البشرية هائلة، إذ أن المجتمعات المحلية في مدن مثل فلينت وميتشغان؛ ونيوارك، نيوجيرسي؛ وجاكسون، ميسيسيبي قد شهدت أزمات طويلة تنطوي على تلوث بالرصاص، وتفشي البكتيريا، وفشل النظام الذي يؤثر بشكل غير متناسب على السكان ذوي الدخل المنخفض والأقليات، وتؤكد هذه الأحداث أن معالجة نوعية المياه في البنية التحتية الناشئة ليست مجرد مشكلة تقنية أو مالية - بل هي مسألة تتعلق بالعدالة البيئية والقدرة على الثقة العامة.

العناصر الرئيسية للمحتوىات وتأثيرات الصحة المرتبطة بنظم الشيخوخة

ويدخل الهيكل الأساسي الآخذ في التناقص مجموعة من الملوثات الكيميائية والبيولوجية والفيزيائية في مياه الشرب، ويساعد فهم كل فئة على إعطاء الأولوية لجهود التخفيف.

Lead and Copper Corrosion

وبقيت خطوط الخدمات الرئيسية أكثر إرثاً من نظم المياه القديمة، قبل عام 1986، كان الرصاص يستخدم على نطاق واسع في أنابيب المياه والمبيعات، مع مرور الوقت، التآكل الناجم عن التغيرات في كيميائيات المياه (pH، alkalinity، مستويات الكلور) يمكن أن يؤدي إلى مياه الصنبور، وتعرّض الأطفال للخطر بشكل خاص، مما يتسبب في حدوث أضرار كبيرة في الكواكب والنباتية.

الأخطار البيولوجية: المقاييس الحيوية والثدييات

(ب) توفر الأنابيب القديمة، ولا سيما تلك التي صنعت من الأسمنت الحديدي أو غير المقصود، أسطحاً خامسة تأوي مدافن بيولوجية معقدة - مجتمعات مجهرية معقدة تحمي البكتيريا وغيرها من العوامل المسببة للأمراض، ويمكن أن تحتوي هذه المساحات على Legionella) (سبب أمراض السباكة) غير الوبائية؛

النواتج الفرعية للطفولة

الكلور والكلورامين، وهي أكثر المفاعلات شيوعاً، تفاعل مع المادة العضوية الطبيعية في الماء لتشكل مادة ثلاثية الهالووميثان وأحماض الهالويتيك (HAs) وقد ارتبط التعرض الطويل الأجل لمستويات مرتفعة من مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور بزيادة مخاطر السرطان والمشاكل الإنجابية، وقد لا تكون لدى محطات المعالجة القديمة عمليات كافية (مثلاً، زيادة التخصيب، والكربون المنشط).

Emerging Contaminants: PFAS and Microplastics

أما المواد ذات الفلور أوكيلي - " المواد الكيميائية الأخرى " المستخدمة في المنتجات الاستهلاكية والعمليات الصناعية - فهي مكتشفة بصورة متزايدة في إمدادات مياه الشرب، كما أن العديد من نظم المعالجة القديمة لا تصمم لإزالتها، كما أن النظام المالي المتعدد الأطراف متنقل في المياه، ومقاوم للمعاملة البيولوجية التقليدية، وقد يرتبط بسرطان الكلى وأمراض الغدة الدرقية، وقمع النظام المناعي.

العقبات التنظيمية والمالية التي تعترض تحديث النظام

ويزيد من تعقيد التحديات التي تواجه الهياكل الأساسية الناشئة تعقيداً من حيث التنظيمات وثغرات التمويل، ويضع قانون المياه الصالحة للشرب معايير قابلة للتنفيذ، ولكن العديد من النظم الأصغر تفتقر إلى القدرة التقنية والمالية على الامتثال، وقد وفر قانون الاستثمار في الهياكل الأساسية والوظائف لعام 2021 15 بليون دولار لاستبدال خطوط الخدمات الرئيسية، و 11.7 بليون دولار في شكل منح عامة لتجديد موارد الدولة الصالحة للشرب، و 9 بلايين دولار لإعادة معالجة النظام المالي.

استراتيجيات التخفيف من آثار تغير المناخ وتجديد الهياكل الأساسية

وتتطلب معالجة التحديات المتعلقة بنوعية المياه في الهياكل الأساسية الناشئة استراتيجية متكاملة متعددة الجوانب تشمل الهندسة والسياسات ومشاركة المجتمعات المحلية واعتماد التكنولوجيا.

التعجيل باستبدال خطوط الخدمات الرئيسية

فالعمل على إزالة الألغام من الأراضي الصالحة للشرب هو الحل الدائم الوحيد للتلوث بالرصاص، إذ يكلف النظام الأساسي والقاعدة العامة في إطار برنامج العمل الأوروبي جميع شبكات المياه العامة بوضع قائمة حصرية لخطوط الخدمة بحلول تشرين الأول/أكتوبر 2024، واستبدال خطوط الرصاص في غضون 10 سنوات، كما أن البرامج الناجحة، مثل برنامج نيوارك، تستخدم مزيجا من الأموال الاتحادية والأموال الحكومية، والإخطارات المجتمعية، ومرشحات المياه المجانية لحماية المقيمين أثناء العمل البديل، والمفتاح حتى سجلات التشغيل غير الكاملة هو الافتراضية.

مكافحة الكوروسيون

وبالنسبة للنظم التي لا يمكن أن تحل على الفور جميع الأنابيب الرئيسية، فإن تحقيق الكيمياء المائية على الوجه الأمثل أمر حاسم، إذ إن تكييف الهيدروجيني والكلينة، إضافة أوزف النسيج كعوائق للتآكل، وضمان وجود بقايا كافية للمطهر يمكن أن يقلل بدرجة كبيرة من الغسل، وهذا النهج يتطلب رصدا مستمرا لبارامترات جودة المياه في جميع أنحاء نظام التوزيع، حيث يمكن للكيمياء أن تتغير بسرعة مع ظروف التدفق ودرجة الحرارة ونسبة المياه.

تكنولوجيات المعالجة المتقدمة

ومن الضروري تحسين محطات المعالجة ذات العمليات الحديثة لإزالة الملوثات الناشئة وحواجز التراكم الأحيائي.

• Granular Activated Carbon (GAC): ] Highly effective for PFAS, الذوق and odor compounds, and organic السلائف.
• Ion Exchange (IX):] Targeted removal of PFAS, nitrate, and heavy metals.
• Membrane Filtration] (التسلل عبر الحدود، التسلل، النسيج العكسي): ممتاز لإزالة المسببات المرضية وخفض الملوثات العضوية وغير العضوية.
• UV Advanced Oxidation (UV/AOP): ] Breaks down recalcitrant chemicals like 1,4-dioxane and PFAS when combined with hydrogen peroxide.
• Biofiltration:] Uses biologically active media to remove organic matter and reduce DBP formation potential.

ويجب اختيار كل تكنولوجيا على أساس نوعية المياه الخام المحلية، والسائقين التنظيميين، واعتبارات التكاليف، وتعتمد مجتمعات كثيرة نُهجا متعددة الحواجز تجمع بين عدة خطوات علاجية.

إدارة الأصول والصيانة

وبدلا من انتظار عطل الأنابيب أو إخفاقات نوعية المياه، تتحول المرافق إلى إدارة الأصول التي تحركها البيانات، ويشمل ذلك ما يلي:

• تقييم الطوابق باستخدام كشف التسرب، أجهزة الاستشعار الصوتية، أجهزة القياس الذكية، والرادار الموجي المرشد.
• وضع نماذج الهيدروليكية لتحديد المناطق ذات التدفق المنخفض والركود وارتفاع عمر المياه حيث تتدهور النوعية.
• :: تحديد أولويات للتجديد على أساس المخاطر، مع التركيز على الاستثمارات في الأنابيب التي لها معدلات انقطاع مرتفعة، وانخفاض الضغط، وضعف تاريخ نوعية المياه.
• تنفيذ برنامج استباقي للتنقية لإزالة الرواسب والرش الحيوي.

وتستخدم عدة مرافق الآن معلومات استخباراتية اصطناعية للتنبؤ بالفشل الرئيسي للمياه والاحتفاظ بالجدول الزمني قبل وقوع الأزمة، وقد نشرت رابطة تشغيل المياه الأمريكية توجيهات بشأن أفضل الممارسات في مجال إدارة الأصول.

المشاركة المجتمعية والتعليم

فالثقة العامة أساسية لأي جهد لتحسين نوعية المياه، ويجب أن تتواصل المرافق بوضوح عن المخاطر والإجراءات المتخذة والجداول الزمنية المتوقعة، وتشمل الاستراتيجيات الفعالة ما يلي:

• :: نشر نتائج اختبار جودة المياه على نحو يتسم بالشفافية (مثلاً عن طريق لوحات مدوّنة إلكترونية).
• إخطارات من الباب إلى الباب أثناء استبدال خط الخدمة الرئيسية أو تقديم المشورة بشأن المياه الصالحة للغليان.
• توفير مجموعات من المواد الخاصة باختبار المياه مجاناً ومرشحات لنقطة الاستخدام للفئات السكانية الضعيفة.
• إنشاء برامج تمويل بديلة عن خط الخدمات (اللوان، المنح) لمساعدة أصحاب المنازل الذين يتحملون جزءا من التكلفة.
• حملات تثقيفية بشأن صيانة السباكة المنزلية (الغسل، رعاية المدفأة المائية) لمنع التلوث المحلي.

وعندما تكون المجتمعات المحلية على علم وإشراك، تتحسن معدلات الامتثال وتزداد الثقة العامة.

دراسات الحالات: دروس من برامج استبدال العالم الحقيقي

وفي نيوارك، نيوجيرسي، تقدم قصة تحذيرية ونموذجا، وبعد مواجهة أزمة رائدة في عام 2016، حلت المدينة محل أكثر من 000 18 خط رئيسي من خطوط الخدمات خلال ثلاث سنوات - وهو مناف يتطلب تنسيقا واسعا، واتصالا عاما، واستخدام أحدث الخرائط، وشملت الدروس الرئيسية أهمية الإخطار العام العدواني، وتوفير مرشحات المياه، وبرنامجا مركزيا يسمح للملاك باختيار مركب من المدينة.

ومن الأمثلة الأخرى ماديسون، ويسكنسن، الذي بدأ استبدال خط الخدمة القيادي الطوعي منذ أكثر من عقد من الزمن، حيث حقق إزالة 100 في المائة تقريباً باستخدام سياسة " للشكل مرة " بالتنسيق مع تجديدات الشوارع، كما قدمت ماديسون قروضاً منخفضة الفائدة لاستبدال الأفراد، وتجنبت هذه الجهود الاستباقية حدوث أزمة وبنى ثقة مجتمعية طويلة الأجل.

وعلى الجانب العلاجي، قامت بورسموث، نيو هامبشير، بتركيب أحد أول نظم التأكسد المتطورة على نطاق كامل في إزالة نظام PFAS، وهو ما يشكل دليلاً على وجود مرافق أخرى تواجه التلوث من رغاوي مكافحة الحرائق ومن مصادر صناعية، ويستخدم النظام الضوء فوق البنفسجية إلى جانب البروكسيد لكسر جزيئات نظام PFAS، مما يحقق معدلات إزالة تزيد على 99 في المائة.

The Path Forward: Policy, Investment and Innovation

ولا يمكن لأي حل بمفرده أن يصلح التحدي الذي يواجهه البلد في مجال الهياكل الأساسية القديمة للمياه، فالنجاح يتوقف على الالتزام المستمر من جميع مستويات الحكومة والمرافق العامة والجمهور، وتشمل الأولويات الرئيسية في مجال السياسات ما يلي:

• مواصلة التمويل الاتحادي والحكومي لتجديد الهياكل الأساسية، مع التركيز بوجه خاص على المجتمعات المحرومة.
• تعزيز العوامل التنظيمية مثل عوامل الضبط الذاتي القابلة للإنفاذ، ومواعيد الاستبدال النهائية السريعة للخط الرئيسي.
• زيادة المساعدة التقنية المقدمة إلى النظم الصغيرة والريفية التي تفتقر إلى الخبرة الداخلية.
• دمج رصد نوعية المياه في نظم شبكات المياه الذكية من أجل الكشف في الوقت الحقيقي عن أحداث التلوث.
• إجراء بحوث في مواد الأنابيب الجديدة وأساليب إعادة التأهيل (مثلاً، الأنابيب، الأنابيب المعالجة في مكان العمل) التي يمكن أن تمد حياة الأصول دون حفر كامل.

وتشكل المبادئ التوجيهية لمنظمة الصحة العالمية بشأن نوعية مياه الشرب مرجعا عالميا لوضع معايير آمنة، كما أن مواءمة عمليات المرافق مع هذه المبادئ التوجيهية مع معالجة أوجه القصور في الهياكل الأساسية المحلية هي هدف يستحق المتابعة.

الاستنتاج: حماية أكثر مواردنا الحيوية

إن البنية التحتية القديمة تشكل أحد أخطر التهديدات وأكثرها تعقيداً لنوعية المياه في التاريخ الحديث، إذ من الرصاص والبكتيريا إلى المواد الكيميائية الناشئة مثل نظام دعم البرامج البيئية، فإن المخاطر حقيقية، وتؤثر بشكل غير متناسب على أكثر المجتمعات ضعفاً، غير أن الجمع بين برامج الإحلال العدوانية، وتكنولوجيات المعالجة الحديثة، والإدارة الاستباقية للأصول، والمشاركة المجتمعية الفعالة، يمكن للمرافق أن تستعيد وتحمي نوعية المياه لعقود قادمة، والاستثمارات المطلوبة هائلة، ولكن تكلفة الوصول إلى الأسواق العامة،