معالجة مياه الصرف الزراعي

تُعدّ التربة المتسربة من الحقول المصدر الأكبر للتلوث الزراعي في الولايات المتحدة. وتتسبب الرواسب الزائدة في ارتفاع مستويات العكارة في المسطحات المائية، مما قد يعيق نمو النباتات المائية ، ويسد خياشيم الأسماك ، ويخنق يرقات الحيوانات . ^{[ 6 ]}

قد يلجأ المزارعون إلى استخدام وسائل مكافحة التعرية للحد من جريان المياه السطحية والحفاظ على التربة في حقولهم. وتشمل التقنيات الشائعة ما يلي:

• الحراثة الكنتورية ^{[ 7 ]}
• تغطية المحاصيل ^{[ 8 ]}
• تناوب المحاصيل
• زراعة المحاصيل المعمرة
• تركيب مناطق عازلة على ضفاف الأنهار . ^{[ 3 ] : الصفحات 4-95–4-96}

يُعدّ النيتروجين والفوسفور من الملوثات الرئيسية الموجودة في مياه الجريان السطحي ، ويتمّ استخدامهما في الأراضي الزراعية بعدة طرق، مثل الأسمدة التجارية ، وروث الحيوانات ، ومياه الصرف الصحي البلدية أو الصناعية (النفايات السائلة) أو الحمأة. وقد تدخل هذه المواد الكيميائية أيضًا إلى مياه الجريان السطحي من مخلفات المحاصيل ، ومياه الري ، والحياة البرية ، والترسبات الجوية . ^{[ 3 ] : ص 2-9}

يمكن للمزارعين وضع وتنفيذ خطط إدارة المغذيات للتخفيف من الآثار على جودة المياه من خلال:

• رسم خرائط وتوثيق الحقول وأنواع المحاصيل وأنواع التربة والمسطحات المائية
• وضع توقعات واقعية لمحصول المحاصيل
• إجراء اختبارات التربة وتحليلات العناصر الغذائية للأسمدة العضوية و/أو الحمأة المستخدمة
• تحديد مصادر المغذيات الهامة الأخرى (مثل مياه الري)
• تقييم السمات الميدانية الهامة مثل التربة شديدة التعرية، والمصارف الجوفية، والخزانات الجوفية الضحلة
• تطبيق الأسمدة والسماد العضوي و/أو الحمأة بناءً على أهداف إنتاجية واقعية واستخدام تقنيات الزراعة الدقيقة . ^{[ 3 ] : الصفحات 4-37-4-38 [ 9 ]}

يستخدم المزارعون المبيدات على نطاق واسع لمكافحة آفات النباتات وزيادة الإنتاج ، ولكن المبيدات الكيميائية قد تُسبب أيضًا مشاكل في جودة المياه . وقد تظهر المبيدات في المياه السطحية للأسباب التالية:

• التطبيق المباشر (مثل الرش الجوي أو البث فوق المسطحات المائية)
• جريان المياه السطحية أثناء العواصف المطرية
• الانجراف الجوي (من الحقول المجاورة). ^{[ 3 ] : ص 2-22}

تم الكشف أيضاً عن وجود بعض المبيدات في المياه الجوفية . ^{[ 3 ] : ص 2-24}

قد يستخدم المزارعون تقنيات الإدارة المتكاملة للآفات (التي قد تشمل المكافحة البيولوجية للآفات ) للحفاظ على السيطرة على الآفات، وتقليل الاعتماد على المبيدات الكيميائية، وحماية جودة المياه. ^{[ 10 ] [ 11 ]}

لا توجد سوى طرق قليلة آمنة للتخلص من فائض المبيدات الحشرية، باستثناء تخزينها في مكبات نفايات مُدارة بشكل جيد أو حرقها . وفي بعض أنحاء العالم، يُعد رش المبيدات على الأرض طريقة مسموح بها للتخلص منها. ^{[ 12 ] [ 13 ]}

تحتوي مكونات مياه الصرف الصحي الحيوانية عادةً على ^{[ 17 ] [ 18 ]}

• محتوى عضوي قوي - أقوى بكثير من مياه الصرف الصحي البشري
• تركيز عالٍ من المواد الصلبة
• محتوى عالٍ من النترات والفوسفور
• المضادات الحيوية
• الهرمونات الاصطناعية
• غالباً ما تكون هناك تركيزات عالية من الطفيليات وبيضها
• أبواغ الكريبتوسبوريديوم (أحد الأوليات) المقاومة لعمليات معالجة مياه الشرب
• أبواغ الجيارديا
• البكتيريا المسببة للأمراض لدى الإنسان مثل البروسيلا والسالمونيلا

يمكن إنتاج مخلفات الماشية على شكل سماد صلب أو شبه صلب أو على شكل سائل لزج . ويُعد إنتاج السائل اللزج شائعاً بشكل خاص في مزارع الأبقار الحلوب.

مخلفات الخنازير

تُشابه مخلفات مزارع الخنازير مخلفات الحيوانات الأخرى، وتُعالج بنفس طريقة معالجة المخلفات الحيوانية العامة، إلا أن العديد منها يحتوي على مستويات مرتفعة من النحاس الذي قد يكون سامًا في البيئة الطبيعية. غالبًا ما يُفصل الجزء السائل من المخلفات ويُعاد استخدامه في المزرعة لتجنب التكاليف الباهظة للتخلص من السوائل الغنية بالنحاس. كما تنتشر ديدان الأسكاريس وبيضها في مخلفات مزارع الخنازير، وقد تُصيب الإنسان بالعدوى إذا لم تكن معالجة مياه الصرف الصحي فعّالة.

يمكن تحويل الأعشاب الطازجة أو الذابلة، أو المحاصيل الخضراء الأخرى، إلى منتج شبه مخمر يُسمى السيلاج ، والذي يُخزن ويُستخدم كعلف شتوي للماشية والأغنام. غالبًا ما تتضمن عملية إنتاج السيلاج استخدام مُحسِّن حمضي مثل حمض الكبريتيك أو حمض الفورميك . تُنتج عملية صنع السيلاج عادةً سائلًا أصفر بني اللون ذو رائحة نفاذة، غني جدًا بالسكريات البسيطة والكحول والأحماض العضوية قصيرة السلسلة ومُحسِّن السيلاج. يُعد هذا السائل من أكثر المواد العضوية تلويثًا للبيئة. يتناسب حجم سائل السيلاج المُنتج عمومًا مع نسبة الرطوبة في المادة المُخمرة.

يُفضل معالجة سائل السيلاج عن طريق الوقاية منه، وذلك بإذابة المحاصيل جيدًا قبل عملية صنع السيلاج. ويمكن استخدام أي سائل سيلاج مُنتج كجزء من علف الخنازير. وتتمثل المعالجة الأكثر فعالية في احتواء السائل في حوض مخصص له، ثم نشره على الأرض بعد تخفيفه بكمية كبيرة من السماد السائل. وقد يتسبب احتواء سائل السيلاج وحده في مشاكل هيكلية في الحفر الخرسانية نظرًا لطبيعته الحمضية.

على الرغم من أهمية الحليب كمنتج غذائي، إلا أن وجوده في مياه الصرف الصحي يُعدّ ملوثاً للغاية نظراً لتركيزه العالي من المواد العضوية، مما قد يؤدي إلى نقص الأكسجين في المياه المستقبلة بسرعة كبيرة. كما تحتوي مخلفات حظائر الحلب على كميات كبيرة من مياه الغسيل، وبعض مخلفات الحيوانات، بالإضافة إلى مواد التنظيف والتعقيم الكيميائية.

تُعالج مخلفات حظائر الحلب عادةً بمزجها مع مياه الصرف الصحي في محطة معالجة محلية . يضمن ذلك تخفيف المطهرات ومواد التنظيف بشكل كافٍ لتسهيل معالجتها. يُعدّ تصريف مياه الحلب في بحيرة روث المزرعة خيارًا ممكنًا، إلا أنه يستهلك سعة البحيرة بسرعة كبيرة. كما يُعدّ نشرها على الأرض خيارًا آخر للمعالجة.

إن مياه الصرف الناتجة عن أنشطة الذبح تشبه نفايات حظائر الحلب (انظر أعلاه) على الرغم من أنها أقوى بكثير في تركيبها العضوي وبالتالي من المحتمل أن تكون أكثر تلويثًا.

تتم المعالجة بنفس طريقة معالجة مخلفات حظيرة الحلب.

ينتج عن غسل الخضراوات كميات كبيرة من المياه الملوثة بالتربة وقطع الخضراوات. وقد تحتوي هذه المياه أيضاً على مستويات منخفضة من المبيدات المستخدمة في معالجة الخضراوات، بالإضافة إلى مستويات متوسطة من المطهرات مثل الكلور .

تُعاد تدوير معظم مياه غسل ​​الخضراوات على نطاق واسع، حيث تُزال المواد الصلبة عن طريق الترسيب والترشيح. ويمكن إعادة التربة المستعادة إلى الأرض.

على الرغم من أن قلة من المزارع تخطط لمواجهة الحرائق، إلا أن الحرائق أكثر شيوعاً في المزارع منها في العديد من المنشآت الصناعية الأخرى. ويمكن أن تساهم مخازن المبيدات الحشرية ومبيدات الأعشاب وزيت الوقود المستخدم في الآلات الزراعية والأسمدة في انتشار الحرائق، وقد تتواجد جميعها بكميات قاتلة بيئياً في مياه مكافحة الحرائق في المزارع.

ينبغي أن تتضمن جميع خطط الإدارة البيئية للمزارع إمكانية احتواء كميات كبيرة من مياه مكافحة الحرائق، واستعادتها والتخلص منها لاحقًا بواسطة شركات متخصصة في هذا المجال. ^{[ 19 ]} إن تركيز الملوثات وتنوعها في مياه مكافحة الحرائق يجعلها غير مناسبة لأي طريقة معالجة متاحة في المزرعة. حتى أن رشها على الأرض تسبب في مشاكل خطيرة تتعلق بالطعم والرائحة لشركات إمدادات المياه في المصب في الماضي.