بئر الحقن

يمكن حقن مياه الصرف الصحي المعالجة في باطن الأرض بين طبقات الصخور غير المنفذة لتجنب تلويث المياه السطحية. تُبنى آبار الحقن عادةً من أنابيب ذات جدران صلبة تمتد إلى أعماق كبيرة لمنع اختلاط المياه المحقونة بالبيئة المحيطة. ^{[ 1 ]} تستخدم آبار الحقن التربة كمرشح لمعالجة مياه الصرف الصحي قبل وصولها إلى طبقة المياه الجوفية. كما تُسهم هذه الطريقة في توزيع المياه المحقونة على مساحة واسعة، مما يقلل من الآثار البيئية.

يوجد في الولايات المتحدة حوالي 800 بئر للتخلص من النفايات بالحقن العميق، تستخدمها صناعات مثل مصانع الكيماويات، ومصافي البترول، ومصانع الأغذية، ومحطات معالجة مياه الصرف الصحي البلدية. ^{[ 2 ]} كما يتم التخلص من معظم المياه المنتجة من آبار استخراج النفط والغاز في الولايات المتحدة في آبار الحقن العميق. ^{[ 3 ]}

يُشير منتقدو آبار حقن مياه الصرف الصحي إلى مخاوف بشأن احتمال تلوث المياه الجوفية. ويُقال إن تأثيرات بعض النفايات المحقونة في المياه الجوفية غير مفهومة تمامًا، وأن العلم والهيئات التنظيمية لم تواكب التوسع السريع لممارسات التخلص من النفايات في الولايات المتحدة، حيث يوجد أكثر من 680 ألف بئر اعتبارًا من عام 2012. ^{[ 4 ]}

تشمل بدائل آبار الحقن التصريف المباشر لمياه الصرف الصحي المعالجة إلى المسطحات المائية المستقبلة، ومعالجة المياه الناتجة عن حفر آبار النفط والتكسير الهيدروليكي لإعادة استخدامها، واستخدام المياه المعالجة للري أو سقي الماشية، أو معالجتها في محطات معالجة مياه الصرف الصناعي . ^{[ 5 ]} لا يُوزّع التصريف المباشر المياه على مساحة واسعة؛ إذ يتركز الأثر البيئي على جزء محدد من النهر ومصباته أو على مسطح مائي ساحلي. ولا يُعدّ الري المكثف شائعًا في المناطق التي تميل فيها المياه الناتجة إلى أن تكون مالحة، ^{[ 5 ]} وغالبًا ما تكون هذه الممارسة باهظة التكلفة وتتطلب صيانة مستمرة واستهلاكًا كبيرًا للكهرباء. ^{[ 6 ]}

منذ أوائل التسعينيات، انخرطت مقاطعة ماوي في هاواي في نزاعٍ حول ما بين 3 إلى 5 ملايين جالون من مياه الصرف الصحي التي تُحقن يوميًا أسفل محطة لاهاينا لمعالجة مياه الصرف الصحي، وذلك بسبب ادعاء تسرب المياه على شكل ينابيع تُسبب ازدهار الطحالب وأضرارًا بيئية أخرى. بعد نحو عشرين عامًا، رفعت جماعات بيئية دعوى قضائية ضد المقاطعة بعد أن أظهرت دراسات متعددة أن أكثر من نصف المياه المحقونة تتسرب إلى المياه الساحلية المجاورة. رفض القاضي في الدعوى حجج المقاطعة، مما قد يُعرّضها لغرامات فيدرالية بملايين الدولارات. وقد نصّ مرسوم موافقة صدر عام 2001 على إلزام المقاطعة بالحصول على شهادة جودة مياه من وزارة الصحة في هاواي ، وهو ما لم تفعله حتى عام 2010، بعد رفع الدعوى. ^{[ 7 ]} ثمّ رُفعت القضية أمام محكمة الاستئناف الأمريكية للدائرة التاسعة ، ثمّ إلى المحكمة العليا للولايات المتحدة . في عام 2020، قضت المحكمة في قضية مقاطعة ماوي ضد صندوق هاواي للحياة البرية بأن آبار الحقن قد تكون "مكافئة وظيفيًا للتصريف المباشر" بموجب قانون المياه النظيفة، وأمرت وكالة حماية البيئة بالعمل مع المحاكم لوضع لوائح تحدد متى يجب أن تتطلب هذه الأنواع من الآبار تراخيص. ^{[ 8 ]}

يُستخدم حقن الآبار أيضاً في إنتاج الغاز الطبيعي والبترول . حيث يمكن حقن البخار وثاني أكسيد الكربون والماء ومواد أخرى في وحدة إنتاج النفط للحفاظ على ضغط المكمن ، أو تسخين النفط، أو خفض لزوجته، مما يسمح له بالتدفق إلى بئر إنتاج مجاورة. ^{[ 9 ]}

يُستخدم حفر الآبار أيضًا في المعالجة البيئية ، لتنظيف تلوث التربة أو المياه الجوفية . إذ يُمكن لهذه الآبار ضخ المياه النظيفة إلى طبقة المياه الجوفية ، مما يُغير اتجاه وسرعة تدفقها، وربما باتجاه آبار الاستخراج في اتجاه جريان المياه، والتي بدورها تُزيل المياه الجوفية الملوثة بسرعة وكفاءة أكبر. كما يُمكن استخدام حفر الآبار في تنظيف تلوث التربة، على سبيل المثال باستخدام نظام الأوزون. إذ يُمكن للأوزون ، وهو غاز شديد التفاعل ، تفتيت الهيدروكربونات المعقدة والملوثات الأخرى العالقة في التربة والتي يصعب الوصول إليها ، وغالبًا ما يكون ذلك أكثر فعالية من حيث التكلفة مقارنةً بحفر المنطقة المتضررة. وتُعد هذه الأنظمة مفيدة بشكل خاص في البيئات الحضرية المكتظة حيث قد يكون الحفر غير عملي بسبب المباني المُحيطة. ^{[ 10 ]}

في الآونة الأخيرة، أصبح خيار إعادة ملء طبقات المياه الجوفية الطبيعية عن طريق الحقن أو الترشيح أكثر أهمية، لا سيما في أكثر مناطق العالم جفافاً، وهي منطقة الشرق الأوسط وشمال إفريقيا. ^{[ 11 ]}

يمكن أيضًا إعادة تغذية الآبار الجافة ، أو الآبار غير المستغلة التي تم تعديلها لتعمل كخزانات، بمياه الأمطار السطحية . ^{[ 12 ]} تتميز أنظمة إدارة مياه الأمطار الهجينة هذه ، والتي تُسمى آبار إعادة التغذية ، بميزة إعادة تغذية طبقة المياه الجوفية وتوفير المياه الصالحة للشرب بشكل فوري في الوقت نفسه. ويمكنها الاستفادة من البنية التحتية القائمة، ولا تتطلب سوى القليل من الجهد للتعديل والتشغيل. ويمكن أن يكون التفعيل بسيطًا مثل إدخال غطاء بوليمري (رقائق معدنية) في بئر الماء. ويمكن للأنابيب الرأسية لتوجيه الفائض إلى القاع أن تُحسّن الأداء. وتعمل المنطقة المحيطة بالبئر كقمع. وإذا تمت صيانة هذه المنطقة جيدًا، فلن تحتاج المياه إلا إلى القليل من التنقية قبل دخولها إلى الخزان. ^{[ 13 ]}

تُستخدم آبار الحقن لاستخراج الطاقة الحرارية الأرضية من التكوينات الصخرية الساخنة والمسامية تحت سطح الأرض، وذلك عن طريق حقن السوائل في الأرض، حيث تُسخّن هذه السوائل داخلها، ثم تُستخرج من آبار مجاورة على شكل سائل أو بخار أو مزيج منهما. ويمكن بعد ذلك استخدام البخار والسائل المُسخّن لتوليد الكهرباء أو مباشرةً للتدفئة الحرارية الأرضية . ^{[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]}