مراقبة جودة المياه: ضرورة عالمية

المياه هي شريان الحياة على كوكبنا، فهي ضرورية لصحة الإنسان والزراعة والصناعة والبيئة. ومع ذلك، فإن الضغوط المتزايدة للنمو السكاني والتصنيع وتغير المناخ تهدد جودة وتوافر هذا المورد الثمين. تعتبر المراقبة الفعالة لجودة المياه أمرًا بالغ الأهمية لفهم حالة مواردنا المائية، وتحديد مصادر التلوث، وتنفيذ استراتيجيات الإدارة المناسبة لضمان الحصول على مياه آمنة ومستدامة للجميع.

لماذا تعتبر مراقبة جودة المياه مهمة؟

توفر مراقبة جودة المياه بيانات أساسية من أجل:

• حماية الصحة العامة: تضمن المراقبة خلو مصادر مياه الشرب من الملوثات الضارة مثل البكتيريا والفيروسات والمواد الكيميائية والمعادن الثقيلة، مما يحمي الصحة العامة ويمنع الأمراض المنقولة بالمياه.
• حماية النظم البيئية المائية: تساعد المراقبة في تقييم صحة الأنهار والبحيرات والمحيطات من خلال تتبع معايير مثل الأكسجين المذاب، ودرجة الحموضة (pH)، ومستويات المغذيات، والملوثات. هذه المعلومات حاسمة لحماية الحياة المائية والحفاظ على التنوع البيولوجي.
• إدارة الموارد المائية: توفر المراقبة بيانات لإدارة الموارد المائية بشكل فعال، بما في ذلك تخصيص المياه للاستخدامات المختلفة، وإدارة الري، والتحكم في التلوث.
• تلبية المتطلبات التنظيمية: لدى العديد من البلدان لوائح ومعايير لجودة المياه. تساعد المراقبة على ضمان الامتثال لهذه اللوائح وتوفر بيانات لإنفاذها.
• تقييم تأثير الأنشطة البشرية: تساعد المراقبة في تقييم تأثير الأنشطة البشرية مثل الزراعة والصناعة والتوسع الحضري على جودة المياه. يمكن استخدام هذه المعلومات لتطوير استراتيجيات للتخفيف من هذه الآثار.
• تقييم فعالية معالجة المياه: المراقبة ضرورية لتقييم فعالية عمليات معالجة المياه ومياه الصرف الصحي، مما يضمن أن هذه العمليات تزيل الملوثات بشكل فعال.

المعايير الرئيسية لمراقبة جودة المياه

يتم تقييم جودة المياه عن طريق قياس معايير فيزيائية وكيميائية وبيولوجية مختلفة. تشمل بعض المعايير الرئيسية ما يلي:

المعايير الفيزيائية:

• درجة الحرارة: تؤثر على معدل العمليات الكيميائية والبيولوجية في الماء.
• العكارة: تقيس صفاء الماء، وتشير إلى وجود جزيئات عالقة.
• اللون: يمكن أن يشير إلى وجود مواد عضوية أو ملوثات.
• إجمالي المواد الصلبة الذائبة (TDS): تقيس كمية المعادن والأملاح الذائبة في الماء.

المعايير الكيميائية:

• درجة الحموضة (pH): تقيس حمضية أو قلوية الماء.
• الأكسجين المذاب (DO): ضروري للحياة المائية. يمكن أن تشير مستويات الأكسجين المذاب المنخفضة إلى التلوث.
• المغذيات (النترات والفوسفات): يمكن أن تؤدي المستويات المفرطة إلى الإثراء الغذائي، مما يسبب تكاثر الطحالب ونضوب الأكسجين.
• المعادن (الرصاص والزئبق والزرنيخ): ملوثات سامة يمكن أن تتراكم في الكائنات المائية وتشكل مخاطر صحية على البشر.
• مبيدات الآفات ومبيدات الأعشاب: مواد كيميائية تستخدم في الزراعة ويمكن أن تلوث مصادر المياه.
• المركبات العضوية: مواد كيميائية من العمليات الصناعية أو مياه الصرف الصحي يمكن أن تلوث المياه.

المعايير البيولوجية:

• البكتيريا (الإشريكية القولونية، القولونيات): مؤشرات على التلوث البرازي والمخاطر الصحية المحتملة.
• الفيروسات: يمكن أن تسبب أمراضًا منقولة بالمياه.
• الطحالب: يمكن أن يؤدي النمو المفرط إلى تكاثر الطحالب ونضوب الأكسجين.
• اللافقاريات الكبيرة: الحشرات والقشريات والكائنات الأخرى التي يمكن أن تشير إلى صحة النظام البيئي المائي.

طرق مراقبة جودة المياه

تتضمن مراقبة جودة المياه جمع عينات المياه وتحليلها في الموقع أو في المختبر. هناك طرق مختلفة لمراقبة جودة المياه، بما في ذلك:

أخذ العينات التقليدي والتحليل المختبري:

يتضمن ذلك جمع عينات المياه في مواقع وأوقات محددة ونقلها إلى المختبر لتحليلها. يوفر التحليل المختبري معلومات دقيقة ومفصلة عن مجموعة واسعة من المعايير. ومع ذلك، يمكن أن يكون مستهلكًا للوقت ومكلفًا.

أجهزة الاستشعار والمراقبة في الموقع:

يتم نشر أجهزة الاستشعار في الموقع مباشرة في الماء لقياس المعايير بشكل مستمر وفي الوقت الفعلي. يمكن استخدام هذه المستشعرات لمراقبة جودة المياه في الأنهار والبحيرات والمحيطات والمياه الجوفية. توفر المراقبة في الموقع بيانات مستمرة، مما يسمح بالكشف عن حوادث التلوث قصيرة الأجل. ومن أمثلة أجهزة الاستشعار في الموقع ما يلي:

• أجهزة استشعار الأكسجين المذاب: تقيس تركيز الأكسجين المذاب في الماء.
• أجهزة استشعار درجة الحموضة (pH): تقيس حمضية أو قلوية الماء.
• أجهزة استشعار العكارة: تقيس صفاء الماء.
• أجهزة استشعار الموصلية: تقيس قدرة الماء على توصيل الكهرباء، مما يشير إلى وجود أيونات مذابة.
• أجهزة استشعار النترات: تقيس تركيز النترات في الماء.

الاستشعار عن بعد:

يستخدم الاستشعار عن بعد صور الأقمار الصناعية أو التصوير الجوي لمراقبة جودة المياه على مساحات واسعة. يمكن استخدام الاستشعار عن بعد للكشف عن تكاثر الطحالب، وأعمدة الرواسب، ومشاكل جودة المياه الأخرى. إنها طريقة فعالة من حيث التكلفة لمراقبة جودة المياه في المناطق النائية أو التي يصعب الوصول إليها. على سبيل المثال، يمكن للأقمار الصناعية تتبع انتشار تكاثر الطحالب الضارة في المناطق الساحلية، مما يسمح للسلطات باتخاذ إجراءات في الوقت المناسب لحماية الصحة العامة.

المراقبة البيولوجية:

تتضمن المراقبة البيولوجية تقييم صحة النظم البيئية المائية من خلال دراسة الكائنات الحية التي تعيش فيها. غالبًا ما تستخدم اللافقاريات الكبيرة والأسماك والطحالب كمؤشرات لجودة المياه. يمكن أن توفر المراقبة البيولوجية تقييمًا أكثر شمولية لجودة المياه من المراقبة الكيميائية أو الفيزيائية وحدها. على سبيل المثال، يمكن أن يشير وجود أو عدم وجود أنواع معينة من اللافقاريات الكبيرة الحساسة إلى مستوى التلوث في مجرى مائي.

تقنيات مراقبة جودة المياه

تُحدث التطورات في التكنولوجيا ثورة في مراقبة جودة المياه، مما يجعلها أكثر كفاءة ودقة وسهولة في الوصول. تشمل بعض التقنيات الرئيسية ما يلي:

أجهزة استشعار إنترنت الأشياء (IoT):

أجهزة استشعار إنترنت الأشياء هي أجهزة استشعار لاسلكية منخفضة التكلفة يمكن نشرها بأعداد كبيرة لمراقبة جودة المياه في الوقت الفعلي. يمكن لهذه المستشعرات نقل البيانات لاسلكيًا إلى قاعدة بيانات مركزية، مما يسمح بالمراقبة عن بعد وتحليل البيانات. تعد أجهزة استشعار إنترنت الأشياء مفيدة بشكل خاص لمراقبة جودة المياه في البلدان النامية، حيث تكون الموارد للمراقبة التقليدية محدودة. على سبيل المثال، في بعض المجتمعات الريفية في الهند، تُستخدم أجهزة استشعار إنترنت الأشياء لمراقبة جودة مصادر مياه الشرب.

الذكاء الاصطناعي (AI) والتعلم الآلي (ML):

يمكن استخدام خوارزميات الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي لتحليل بيانات جودة المياه والتنبؤ بظروف جودة المياه المستقبلية. يمكن لهذه الخوارزميات تحديد الأنماط والاتجاهات في البيانات التي يصعب على البشر اكتشافها. يمكن أيضًا استخدام الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي لتحسين عمليات معالجة المياه والتنبؤ بانتشار التلوث. على سبيل المثال، في هولندا، يتم استخدام الذكاء الاصطناعي للتنبؤ بحدوث تكاثر الطحالب الضارة في المياه الساحلية.

الطائرات بدون طيار (الدرونز):

يمكن تجهيز الطائرات بدون طيار بأجهزة استشعار لمراقبة جودة المياه في المناطق النائية أو التي يصعب الوصول إليها. يمكن للطائرات بدون طيار جمع عينات المياه، وقياس معايير جودة المياه، والتقاط صور فوتوغرافية أو مقاطع فيديو جوية. تعد الطائرات بدون طيار مفيدة بشكل خاص لمراقبة جودة المياه في البحيرات الكبيرة والأنهار والمناطق الساحلية. على سبيل المثال، تستخدم الطائرات بدون طيار في أستراليا لمراقبة جودة المياه في الحاجز المرجاني العظيم.

المراقبة القائمة على الهواتف الذكية:

تتضمن المراقبة القائمة على الهواتف الذكية استخدام الهواتف الذكية وتطبيقات الهاتف المحمول لجمع وتحليل بيانات جودة المياه. يمكن استخدام تطبيقات الهواتف الذكية لتسجيل ملاحظات جودة المياه، والتقاط صور لعينات المياه، وتحميل البيانات إلى قاعدة بيانات مركزية. تعد المراقبة القائمة على الهواتف الذكية طريقة فعالة من حيث التكلفة لإشراك المواطنين العلماء في مراقبة جودة المياه. على سبيل المثال، في الولايات المتحدة، يستخدم المواطنون العلماء تطبيقات الهواتف الذكية لمراقبة صحة الجداول والأنهار المحلية.

المبادرات العالمية لمراقبة جودة المياه

تعمل العديد من المنظمات الدولية والحكومات على تحسين مراقبة جودة المياه في جميع أنحاء العالم. تشمل بعض المبادرات الرئيسية ما يلي:

• الهدف 6 من أهداف التنمية المستدامة (SDG 6): يهدف الهدف 6 من أهداف التنمية المستدامة إلى ضمان توافر المياه والصرف الصحي وإدارتهما بشكل مستدام للجميع. يركز الهدف 6.3 تحديدًا على تحسين جودة المياه عن طريق الحد من التلوث، والقضاء على الإلقاء، وتقليل إطلاق المواد الكيميائية والمواد الخطرة إلى الحد الأدنى، وخفض نسبة مياه الصرف الصحي غير المعالجة إلى النصف، وزيادة إعادة التدوير وإعادة الاستخدام الآمن على الصعيد العالمي بشكل كبير.
• إرشادات منظمة الصحة العالمية لجودة مياه الشرب: تقدم منظمة الصحة العالمية (WHO) إرشادات لجودة مياه الشرب، والتي تستخدمها العديد من البلدان لوضع معايير مياه الشرب الخاصة بها.
• برنامج الأمم المتحدة للبيئة (UNEP): يعمل برنامج الأمم المتحدة للبيئة على حماية واستعادة الموارد المائية في العالم من خلال برامج مختلفة، بما في ذلك النظام العالمي للرصد البيئي (GEMS) / برنامج المياه، الذي يدعم مراقبة جودة المياه في البلدان النامية.
• التوجيه الإطاري للمياه في الاتحاد الأوروبي (WFD): يضع التوجيه الإطاري للمياه إطارًا لحماية المياه السطحية الداخلية والمياه الانتقالية والمياه الساحلية والمياه الجوفية. ويتطلب من الدول الأعضاء مراقبة وتقييم الحالة البيئية والكيميائية لمسطحاتها المائية.
• البرامج الوطنية لمراقبة جودة المياه: لدى العديد من البلدان برامج وطنية لمراقبة جودة المياه تقوم بجمع وتحليل بيانات جودة المياه بشكل منتظم.

التحديات في مراقبة جودة المياه

على الرغم من أهمية مراقبة جودة المياه، هناك العديد من التحديات التي يجب معالجتها:

• نقص الموارد: تفتقر العديد من البلدان النامية إلى الموارد اللازمة لتنفيذ برامج فعالة لمراقبة جودة المياه. ويشمل ذلك تمويل المعدات والتدريب والموظفين.
• فجوات البيانات: هناك فجوات كبيرة في البيانات في أجزاء كثيرة من العالم، لا سيما في البلدان النامية. هذا يجعل من الصعب تقييم حالة الموارد المائية وتحديد مصادر التلوث.
• الافتقار إلى التوحيد القياسي: هناك نقص في توحيد طرق مراقبة جودة المياه، مما يجعل من الصعب مقارنة البيانات من مصادر مختلفة.
• إمكانية الوصول إلى البيانات: غالبًا ما لا تكون بيانات جودة المياه متاحة بسهولة للجمهور أو صانعي القرار. هذا يحد من القدرة على استخدام البيانات لإبلاغ السياسات وقرارات الإدارة.
• الملوثات الناشئة: تشكل الملوثات الجديدة والناشئة، مثل المواد البلاستيكية الدقيقة والمستحضرات الصيدلانية، تحديات جديدة لمراقبة جودة المياه.

توصيات لتحسين مراقبة جودة المياه

لتحسين مراقبة جودة المياه في جميع أنحاء العالم، يجب النظر في التوصيات التالية:

• زيادة الاستثمار في مراقبة جودة المياه: يجب على الحكومات والمنظمات الدولية زيادة الاستثمار في مراقبة جودة المياه، لا سيما في البلدان النامية.
• تعزيز بناء القدرات: يجب تطوير برامج بناء القدرات لتدريب المتخصصين في جودة المياه في البلدان النامية.
• تعزيز التوحيد القياسي: يجب على المنظمات الدولية تعزيز توحيد طرق مراقبة جودة المياه.
• تحسين إمكانية الوصول إلى البيانات: يجب جعل بيانات جودة المياه متاحة بسهولة أكبر للجمهور وصانعي القرار.
• معالجة الملوثات الناشئة: يجب إجراء بحوث لتحديد وتقييم مخاطر الملوثات الناشئة.
• تعزيز علم المواطن: يجب تعزيز برامج علم المواطن لإشراك الجمهور في مراقبة جودة المياه.
• الاستفادة من التكنولوجيا: يجب الاستفادة من التقنيات الجديدة، مثل أجهزة استشعار إنترنت الأشياء والذكاء الاصطناعي والطائرات بدون طيار، لتحسين مراقبة جودة المياه.

دراسات حالة

فيما يلي بعض دراسات الحالة التي تسلط الضوء على برامج مراقبة جودة المياه الناجحة:

نهر التايمز، لندن، المملكة المتحدة:

كان نهر التايمز ملوثًا بشدة في السابق، لكن عقودًا من جهود المراقبة والإدارة أدت إلى تحسين جودة مياهه بشكل كبير. توفر محطات المراقبة المستمرة على طول النهر بيانات في الوقت الفعلي عن معايير مختلفة. تتتبع برامج أخذ العينات المنتظمة الملوثات وتقيم صحة الحياة المائية. تساهم حملات التوعية العامة والمشاركة المجتمعية في الاستعادة المستمرة للنهر.

البحيرات العظمى، أمريكا الشمالية:

تعد البحيرات العظمى مصدرًا حيويًا للمياه العذبة لملايين الأشخاص. يقوم برنامج مراقبة شامل، يشارك فيه العديد من الوكالات والمؤسسات البحثية، بتتبع اتجاهات جودة المياه، وتحديد مصادر التلوث، وتقييم فعالية استراتيجيات الإدارة. يتضمن البرنامج أخذ عينات منتظمة، والاستشعار عن بعد، والمراقبة البيولوجية.

بحيرة فيكتوريا، شرق أفريقيا:

تواجه بحيرة فيكتوريا العديد من التحديات، بما في ذلك التلوث، والإثراء الغذائي، والأنواع الغازية. تُبذل الجهود لتحسين مراقبة جودة المياه من خلال استخدام الاستشعار عن بعد، وأجهزة الاستشعار في الموقع، وبرامج المراقبة المجتمعية. الهدف هو توفير البيانات لاتخاذ قرارات مستنيرة والإدارة المستدامة لموارد البحيرة.

الخاتمة

تعد مراقبة جودة المياه أداة أساسية لحماية الصحة العامة، وحماية النظم البيئية المائية، وإدارة الموارد المائية بشكل مستدام. من خلال الاستثمار في مراقبة جودة المياه، وتعزيز بناء القدرات، وتعزيز التوحيد القياسي، وتحسين الوصول إلى البيانات، ومعالجة الملوثات الناشئة، وتعزيز علم المواطن، والاستفادة من التكنولوجيا، يمكننا ضمان حصول الأجيال القادمة على موارد مياه آمنة ومستدامة.

إن التحديات كبيرة، ولكن بجهود متضافرة وتعاون دولي، يمكننا إحراز تقدم كبير نحو تحقيق الهدف 6 من أهداف التنمية المستدامة وضمان الأمن المائي للجميع.