علماء يختبرون طريقة منخفضة التكلفة لتنظيف PFAS من تربة المزارع الملوثة

قد تكون لمشكلة تلوث الأراضي الزراعية مسار تنظيف أكثر عملية

أصبح تلوث الأراضي الزراعية بمركبات PFAS أحد أصعب المشكلات البيئية التي تواجه المجتمعات الريفية في الولايات المتحدة. هذه المواد الكيميائية، التي تُسمى غالبًا “المواد الكيميائية الأبدية”، لا تتحلل بسهولة ويمكن أن تنتقل من التربة إلى الغذاء. وتشير دراسة جديدة من جامعة ييل، نُشرت في Proceedings of the National Academy of Sciences، إلى طريقة محتملة أقل تكلفة للحد من التلوث في التربة الزراعية باستخدام مزيج من النباتات والصخور القلوية المسحوقة والمعالجة بدرجات حرارة عالية.

تعالج هذه الدراسة مشكلة حاول كثير من المزارعين حلها بعد عقود من استخدام حمأة الصرف الصحي في الأراضي الزراعية. فقد كانت حمأة مياه الصرف، التي كانت تُسوَّق أو تُستخدم كسماد منذ سبعينيات القرن الماضي، تساعد على إبقاء النفايات خارج المدافن وتوفر مصدرًا أرخص للعناصر الغذائية. لكن الحمأة قد تحتوي أيضًا على PFAS، ما يترك تلوثًا طويل الأمد. وفي ولايات مثل مين، حيث ساهم المزارعون في لفت الانتباه الوطني إلى المشكلة، أصبحت العواقب واضحة على نحو خاص.

ووفقًا للتقرير الأصلي، اكتشف Winslow وLaura Robinson، بعد شرائهما مزرعة في مين، أن حمأة الصرف الصحي استُخدمت هناك قبل عقود وأنها تركت PFAS في التربة. وتجربتهما توضح تحديًا وطنيًا أوسع. قد يحدد المزارعون الحقول الملوثة، لكن ذلك ليس سوى البداية. والسؤال الأصعب هو ما العمل بعد ذلك عندما تكون خيارات المعالجة القياسية باهظة جدًا بحيث لا يمكن تطبيقها على مساحات زراعية واسعة.

لماذا لا تتوسع خيارات التنظيف الحالية جيدًا

غالبًا ما صُممت أساليب معالجة PFAS الحالية للمواقع شديدة التلوث مثل المطارات والقواعد العسكرية. ويمكن أن تتضمن هذه الأساليب إزالة التربة بالكامل، وقد تصل كلفتها إلى نحو مليون دولار لكل فدان، وفقًا للنص الأصلي. وتجعل هذه البنية التكلفية استخدامها على نطاق واسع في الأراضي الزراعية غير واقعي، لأن التلوث قد يمتد عبر العديد من الأفدنة ولأن المزارع لا تستطيع تحمّل ميزانيات تنظيف على مستوى صناعي.

تشكل هذه العقبة الاقتصادية سببًا رئيسيًا لتميز الدراسة الجديدة. فبدلًا من الاعتماد على الحفر والإزالة، اختبر فريق ييل نهجًا أبسط قائمًا على الحقل، صُمم ليعمل مع بيولوجيا التربة وكيميائها نفسها. والفكرة هي سحب PFAS إلى نباتات سريعة النمو، ثم تدمير هذه المواد الكيميائية خلال المعالجة اللاحقة، مع إنتاج مُحسِّن للتربة قد يساعد أيضًا على التقاط مزيد من التلوث.

وقال Noah Planavsky، أستاذ الجيوكيمياء في ييل والمقتبس في النص الأصلي، إنه بدأ التركيز على القضية بعد أن سمع مباشرة من مزارعين شعروا بأن حجم المشكلة لا يُعالج بالشكل الكافي. وهذا السياق مهم. فالبحث لا يتعلق فقط بنتيجة كيميائية جديدة؛ بل هو استجابة لمشكلة زراعية تطبيقية لم يكن لدى كثير من المزارعين بشأنها سوى خيارات عملية قليلة.

كيف تعمل الطريقة

تتكون العملية المختبرة من عدة خطوات. أولًا، يزرع المزارعون محاصيل معروفة بقدرتها على امتصاص PFAS بسرعة نسبية، بما في ذلك القنب ودوار الشمس. وتعمل هذه النباتات كأدوات لامتصاص الملوثات من التربة إلى أنسجتها. ثانيًا، تُضاف صخور قلوية مسحوقة لرفع درجة حموضة التربة. وفي الدراسة، ساعدت درجة الحموضة الأعلى النباتات على امتصاص مزيد من المواد الكيميائية.

بعد الحصاد، تُسخَّن المادة النباتية الملوثة إلى درجات حرارة عالية جدًا من دون أكسجين. ويقول النص الأصلي إن هذه الخطوة تُفكك PFAS. وهذا مهم لأن PFAS تُوصف على نطاق واسع بأنها مواد متينة تبقى في البيئة، ومع ذلك يمكن تدميرها تحت ظروف حرارة عالية بما يكفي.

وتنتج العملية أيضًا الفحم الحيوي، وهو مادة غنية بالكربون يمكن إعادتها إلى التربة. وفي العمل المبلّغ عنه، قد يساعد هذا الفحم الحيوي على حبس مزيد من PFAS، ما يخلق أثرًا راجعًا تصبح فيه منظومة المعالجة لا تزيل التلوث عبر امتصاص النبات فحسب، بل قد تحسن أيضًا قدرة التربة على الاحتفاظ بالمواد الكيميائية المتبقية في صورة أقل حركة.

وما يجعل هذا الاقتراح جديرًا بالملاحظة بشكل خاص هو أنه يجمع بين المعالجة وفائدة جانبية محتملة مرتبطة بالمناخ. وغالبًا ما يُناقش الفحم الحيوي بوصفه أداة لتحسين جودة التربة وتخزين الكربون. لذلك تشير الدراسة إلى مسار يمكنه معالجة تلوث الأراضي الزراعية مع الإسهام أيضًا في أهداف أوسع لصحة التربة والمناخ.

ما الذي تدّعيه الدراسة وما الذي لا تدّعيه

يقدّر الباحثون أنه في بعض الحالات قد تخفض هذه الطريقة تلوث PFAS إلى عتبة آمنة خلال عقد من الزمن. وهذا ليس حلًا سريعًا، لكن في سياق تنظيف PFAS، فإن هذا الإطار الزمني مهم لأن البديل قد يكون باهظ التكلفة ومُعطِّلًا للعمليات. وقد يكون النهج القائم على المزرعة، الذي يعمل على مدى سنوات بدلًا من إزالة التربة بالكامل، أكثر عملية بكثير لمالكي الأراضي.

وفي الوقت نفسه، لا تعني الدراسة أن كل حقل ملوث يمكن استعادته فورًا أو بنتائج متطابقة. ويعرض النص الأصلي الطريقة باعتبارها نهجًا واعدًا منخفض التكلفة، لا مشكلة حُسمت عالميًا. ومن المرجح أن تؤثر كيمياء التربة، ومستويات التلوث، وأداء المحاصيل، وقدرة المعالجة في مدى نجاح الاستراتيجية في بيئات مختلفة.

كما تُعرض آثار PFAS في الغذاء بصياغة حذرة في المادة الأصلية. فعلى الرغم من ربطها هناك بأمراض الكبد والسرطان وأمراض أخرى، يذكر التقرير أن آثار PFAS في الغذاء لم تُفهم بالكامل بعد. وهذا التمييز مهم لأنه يفصل القلق الراسخ بشأن التلوث المستمر عن الصورة العلمية التي ما تزال تتطور بشأن مسارات التعرض والنتائج الصحية.

لماذا يهم هذا الزراعة والسياسة

لا تكمن أهمية دراسة ييل في الجانب التقني فحسب. فهي تشير إلى فجوة في السياسة الوطنية بشأن التلوث القديم الناتج عن المواد الصلبة الحيوية. فعلى مدى عقود، رُوج لتطبيق الحمأة بوصفه حلًا عمليًا لإدارة النفايات والتسميد. وإذا كانت هذه الممارسة قد تركت ملايين الأفدنة مع مخاطر التعرض لـ PFAS، فإن المزارعين يواجهون عبئًا بيئيًا لم يتسببوا فيه وحدهم.

وقد يعيد نهج المعالجة المنخفض التكلفة نسبيًا والمعتمد على العمليات الزراعية العادية تشكيل النقاش السياسي. ويمكن أن يمنح الجهات التنظيمية والجامعات وبرامج دعم المزارع شيئًا أكثر قابلية للتنفيذ من مجرد توثيق التلوث. فبدلًا من الاكتفاء بالاختبارات والتحذيرات، قد تتمكن الوكالات من دعم استراتيجيات تنظيف مرحلية تتكيف مع المزارع العاملة.

ويكتسب البعد الاجتماعي أهمية مماثلة. فالمزارعون الذين يكتشفون تلوث PFAS يواجهون عدم يقين تجاريًا ومخاطر على السمعة، وفي بعض الحالات فقدان الأراضي المنتجة. ويمكن لمسار تنظيف موثوق، حتى لو استغرق سنوات، أن يغيّر النظرة من ضرر دائم إلى تعافٍ مُدار. وقد يؤثر هذا التحول في الإقراض، واستخدام الأراضي، والتخطيط طويل الأجل على مستوى المزرعة.

• اختبرت الدراسة القنب ودوار الشمس بوصفهما محاصيل يمكنها امتصاص PFAS من التربة الملوثة.
• استُخدمت صخور قلوية مسحوقة لرفع درجة حموضة التربة وتحسين امتصاص PFAS.
• تسخين الكتلة الحيوية المحصودة من دون أكسجين يُفكك PFAS ويُنتج الفحم الحيوي.
• يقدّر الباحثون أن بعض الحقول قد تصل إلى مستويات أكثر أمانًا من التلوث خلال نحو عقد.

تكمن الجاذبية الأساسية لهذا العمل في واقعيته. فتلوث PFAS في الأراضي الزراعية واسع جدًا بحيث لا تصلح حلول تكلف مليون دولار لكل فدان لتكون الاستجابة الافتراضية. ومن خلال استخدام المحاصيل وكيمياء التربة والمعالجة الحرارية معًا، تضع دراسة ييل استراتيجية معالجة أقرب إلى كيفية عمل المزارع فعلًا. وهي لا تزال مقترحًا مدعومًا بالبحث لا علاجًا شاملًا، لكنها تقدم شيئًا افتقده كثير من المزارعين المتضررين: مسارًا معقولًا من الاكتشاف إلى التنظيف.

تعتمد هذه المقالة على تقرير Fast Company. اقرأ المقال الأصلي.