השפעה של שפכי בתי בד על ספיחת סימזין לקרקע

ההשלכות של פיזור מבוקר של השפכים (עקר) על הסביבה, ועל הקרקע בפרט, אינן ידועות לאשורן. במאמר זה מסוכמת עבודה אשר בחנה את ההשפעה על ספיחת הסימזין לקרקע אשר הודגרה עם עקר תחת תנאי מעבדה מבוקרים בשורה של מקרי קיצון סביבתיים

 

מטע זיתים מסחרי ברביבים לאחר פיזור עקר בשביל בין שורות העצים | באדיבות: קבוצת המחקר של ד"ר יעל לאור - מידע ברפרנס הבא: Land spreading of olive mill wastewater in israel: current knowledge, practical experience, and future research needs

 

 בשנים האחרונות נמצא ענף שמן הזית בישראל במגמת התפתחות, הן מבחינת צריכת שמן והן מבחינת היקף נטיעות העצים הצעירים[1]. במסגרת התהליך התלת-פאזי הנפוץ בישראל להפקת שמן הזית, מתקבלים שני תוצרי לוואי: פסולת מוצקה המכונה "גפת" ומוהל שפכים נוזלי המכונה "עקר". שפכים אלה מתקבלים בהיקף שנתי של 50,000 מ"ק[2], ומאופיינים בריכוז חומר אורגני גבוה, pH נמוך, ומגוון תרכובות פוליפנוליות, ליפדיות וכוהליות [3]. פיזור בלתי מבוקר של השפכים הללו מהווה מפגע סביבתי וסכנה פוטנציאלית לגופי מים עיליים ותחתיים בשל ריכוז התרכובות הפנוליות הגבוה אותם הם מכילים[4]. למצער, מכוני טיהור השפכים ומערכות הביוב אינם מותאמים לטיפול בפסולת זאת ואף עלולים לקרוס תוך כדי הסבת נזק סביבתי, זאת כפי שאירע במט"ש כרמיאל הסמוך לנחל חילזון בשנת 2010[5], בנחל כזיב משך שנים ארוכות[6] ובמעיינות כברי וזיו בהם נפסלו בשנת 2006 כ-15 מיליון מ"ק מי שתייה למשך כ-10 חודשים[7]. על מנת להתמודד עם הבעיה, הוציא ב- 2014 המשרד להגנת הסביבה הנחיות לפיזור מבוקר של עקר[8] המורה על פיזורו בשטחים חקלאיים, דרכי עפר, שבילי קק"ל ומחצבות.

עם זאת, השלכותיו של פיזור העקר המבוקר על הסביבה, ועל הקרקע בפרט, אינן ידועות לאשורן. מחקרים רבים מצביעים על תופעות שונות המתגלעות בקרקע לאחר הפיזור, לדוגמה: שינוי נקבוביות הקרקע[9], עלייה בדרגת ההידרופביות (דחיית המים)[10], עלייה במוליכות החשמלית ובתכולת החומר האורגני, הורדת דרגת ה-pH [11], השרייה של פיטוטקסיות ועיכוב נביטת זרעים[12,13], ואף עלייה בכושר הספיחה של תרכובות אורגניות בקרקע[10,14,15,16]. לתופעה האחרונה ישנה משמעות סביבתית רחבה, זאת כיוון שלספיחה לקרקע ולנטרול תנועתן של תרכובות אורגניות קיימת השפעה החורגת מהתחום המוגבל בו פוזר העקר; כתוצאה משינוי פוטנציאל הספיחה של הקרקע תושפע מידת חלחולם של מזהמים אורגנים לעבר מי התהום ויפחת נידופם לאטמוספירה מחד, ואילו מאידך יושפע קצב פירוקם, תתרחש הצטברות כימיקלים בקרקעות, וכן תרד זמינותם לשמש כתכשירי הדברה ואגרוכימיקלים בחקלאות.
בשונה ממאמרים קודמים[10,14,15] אשר דנו בהשפעה של פיזור עקר בתנאי שדה על פוטנציאל הספיחה של תרכובות אורגניות בקרקע, במאמר זה נבקש לבחון את ההשפעה על ספיחת הסימזין לקרקע אשר הודגרה עם עקר תחת תנאי מעבדה מבוקרים בשורה של מקרי קיצון סביבתיים.

פיזור בלתי מבוקר של שפכי בתי הבד מהווה מפגע סביבתי וסכנה פוטנציאלית לגופי מים עיליים ותחתיים בשל ריכוז התרכובות הפנוליות הגבוה אותם הם מכילים

מערכת הניסוי

סימזין, 6-chloro-N,N'-diethyl-1,3,5-triazine-2,4-diamine, הוא קוטל עשבים מונע הצצה סלקטיבי, בעל זמן מחצית חיים ארוך בקרקע הנע בין 28-149 ימים[17]. החל משנת 2013 הסימזין נאסר לשימוש על ידי הוועדה לרישוי חומרי הדברה, אך עודנו נכלל כחלק מהחומרים המנוטרים בקביעות במי השתייה[18], בשל ההשפעות הבריאותיות השליליות אשר מיוחסות לו.
קרקע בעלת מרקם סיין-טיני נדגמה משכבת הקרקעה העליונה, 0-3 ס"מ, במטע זיתים הסמוך לקיבוץ נגבה. פיזור העקר נערך ביחס של 3.1 מ"ל עקר ל-20 גרם קרקע. קרקע עליה פוזר עקר ("מטופלת") וקרקע חפה מפיזור ("ביקורת") עברו הדגרה לאורך תקופה בת 60 ימים. מקרי קיצון סביבתיים כוללו : א) 35 מ"צ, ב) 4 מ"צ, ג) תנאים אל- אווירניים (ב-35 מ"צ), ו-ד) חיקוי תנאי שדה. הדגרה ב-35 מ"צ מדמה בקרוּב את ממוצע טמפרטורות המקסימום הרב-שנתי של ששת החודשים העוקבים לחודש המסיק ראשון בישראל (ספטמבר); הדגרה ב-4 מ"צ מתייחסת בקרוב לממוצע טמפרטורות המינימום בחודשים הנ"ל (השירות המטאורולוגי, תחנת באר-שבע, 1981-2000); הדגרה בתנאי שדה (מתחם מכון וולקני, בית דגן) נועדה לספק מדד השוואה לתנאים טבעיים אפשריים, ואילו התנאים האל- אווירניים הינם חלק ממקרה פרטי של טיפול בעקר. פרוט לגבי מאפייני הקרקע, פיזור העקר, ואופן ביצוע ההדגרה וניסויי הספיחה מופיע במקור[16].
לאור התגבשותן של התוויות פיזור עקר מבוקר על ידי קובעי המדיניות[2,8], חשיבותה של עבודה זו היא בבחינתם של תרחישי קיצון, אשר מהווים טווח לתנאי הסביבה היכולים לשרור בעת פיזור מבוקר בישראל. במקביל, ניתן אף לעמת את התוצאות המתקבלות תחת תנאי מעבדה מבוקרים היטב עם מחקרים קודמים[10,15] בהם פוזר עקר בתנאי שדה. בכך נקבל מסגרת בה השפעותיו של העקר על ספיחת כימיקלים בקרקע ידועות וניתנות לחיזוי, ובה ניתן להסתייע בהתוויית המדיניות הנכונה להתמודדות עם שפכים אלה.

פיזור עקר בשדה פלחה ליד פרוד | צילום: איתי אורן, עבור המשרד להגנת הסביבה

 

תוצאות ודיון

החומר האורגני בקרקע נחשב כמרכיב חשוב האחראי על ספיחת תרכובות אורגניות[19]. באיור 1 מופיעים ערכי תכולת פחמן אורגני בקרקעות המטופלות בעקר ובקרקעות הביקורת בתום ההדגרה בכל אחד מתנאי ההדגרה אשר פורטו לעיל.

ניתן להבחין באיור 1 כי א) בקרקעות המטופלות תכולת הפחמן האורגני גבוהה מזו שבקרקעות הביקורת - זהו אחד הביטויים לתוספת העקר. ב) ערכה של תכולת הפחמן האורגני דומה למדי בסדרת קרקעות הביקורת - דבר המצביע על היותה של הקרקע יציבה מבחינת תהליכי ההומיפיקציה אותם עובר החומר האורגני המקורי המצוי בה לפני תוספת העקר. בנוסף, בהדגרה בתנאים האל-אווירניים הערכים מעט גבוהים משאר הטיפולים. ייתכן וניתן לייחס זאת לריסונה של האוכלוסייה המיקרוביאלית המסוגלת לפרק את החומר האורגני המוסף בתנאים נעדרי אוויר.
על מנת לאמוד את השפעת פיזור העקר על ספיחת הסימזין בניסוי ההדגרה, נבנו איזותרמות בהן מופיע ריכוז הסימזין הספוח בקרקע במצב שיווי משקל כנגד ריכוזו בתמיסה (איור 2).

מתוך הנתונים שבאיור 2 ניתן לראות, כי ברוב המקרים חלה עלייה בספיחת הסימזין בקרקעות אשר חוו פיזור עקר לעומת קרקעות הביקורת. העלייה הממוצעת בספיחה מתבטאת ב- 7%, 18%, 11%, 6% עבור ההדגרה ב-35 מ"צ (בייחוד בשלושת הריכוזים העליונים), 4 מ"צ, תנאים אל אווירניים ותנאי השדה, בהתאמה.
ההתחזקות המשמעותית ביותר בספיחה בקרקע המטופלת בעקר (עד 21%) נצפית בטיפול ב- 4 מ"צ, זאת על אף שאינה בעלת הפרש או תכולת החומר האורגני הגבוהה ביותר. ניתן לייחס זאת להאטת קצב פירוק רכיבי חומר האורגני הפעילים בספיחה בשל הטמפ' הנמוכה במהלך ההדגרה בטיפול זה. זהו חיזוק לטענות אשר הועלו בעבודות[10,14,15] בדבר חשיבות אופיו של החומר האורגני בקרקע מבחינת יכולת הספיחה, ולאו דווקא כמותו.
על מנת להשוות את השפעת העקר על ספיחת הסימזין בקרקע שהודגרה בתנאי קיצון במעבדה למול תוצאות קודמות שהתקבלו בפיזור עקר בתנאי שדה, נתבונן בטבלה 1. בטבלה נבחר ריכוז מייצג של סימזין בשיווי משקל, שלגביו חושב פקטור העלייה בספיחה בין הקרקעות המטופלות בעקר לקרקעות הביקורת.

על מנת להתמודד עם הבעיה, הוציא ב- 2014 המשרד להגנת הסביבה הנחיות לפיזור מבוקר של עקר המורה על פיזורו בשטחים חקלאיים, דרכי עפר, שבילי קק"ל ומחצבות

מטבלה 1 ניתן לראות כי העלייה בשיעור הספיחה כתוצאה מפיזור העקר בקרקע בתנאים שונים עשויה להגיע עד פי 3.5 ובממוצע הינה פי 1.8. ככלל, ניכר כי במסגרת עבודה זו העלייה הנצפית מתונה במעט מהתחזקות הספיחה שנצפתה בעבודות בהן הוסף עקר בשדה. לצד זאת, מסתמן שהשפעתו של העקר על שינוי פוטנציאל הספיחה של הקרקע עקבית למדי גם כאשר הדבר מתבצע בתנאי סביבה שהינם קיצוניים באופן יחסי.

מטע זיתים מסחרי ברביבים לאחר פיזור עקר על הדרך הראשית | צולם ע"י: ד"ר מיכאל בוריסובר

 

סיכום

המסקנות העיקריות שעלו מהבדיקה:
א. העלייה הכללית המתקבלת בספיחת הסימזין לקרקע לאחר פיזור העקר בתנאי מעבדה והדגרתו בתנאי סביבה קיצוניים הינה מתונה למדי - עד פי 1.3-1.2 מהספיחה המקורית בקרקעות אשר לא חוו פיזור.
ב. לא ניכר הבדל משמעותי בשינוי פוטנציאל הספיחה של הקרקע בין טיפולי ההדגרה השונים.
ג. ניכר כי לתכולתו של החומר האורגני בקרקע, תפקיד פחוּת בחשיבותו למול הרכבו בהשפעה על כושר ספיחתה של הקרקע המטופלת בעקר.
ד. המגמה הנצפית בעת הדגרת הקרקע עם עקר בתנאי מעבדה דומה לזו אשר נצפתה בעבודות בהן נערך פיזור העקר בשדה עצמו.
חשיבותן של המסקנות מקבלות משנה תוקף, בייחוד לאור הדיון שנערך בנושא במסגרת כנס האגודה הישראלית למדעי הקרקע (קצרין, 17-18.2.16), בו הוקדש מושב לבעיה הנידונה. בסיכום מושב זה[2] עלה כי פיזור העקר הקרקעי הינו מחויב המציאות, ועל כן שומה עלינו להבין את המשמעויות הנגזרות ממנו. מתוך צירופן של המסקנות ממחקר זה למסקנות קודמות באותו הנושא מסתמן כי השינוי בפוטנציאל הספיחה מתבטא בהתחזקות של עד פי 3.5 בספיחת סימזין בקרקעות עליהן פוזר עקר לעומת קרקעות אשר לא חוו פיזור. באופן כללי ניתן לומר כי השפעה זו מינורית.
ישנם מקרים בהם להכפלת פוטנציאל הספיחה של הקרקע (ולמעשה לניטרול נדידתן של תרכובות אורגניות לעומק הקרקע) עשויה להיות חשיבות מכרעת - לדוגמה במקרים בהם מי תהום עומדים בסכנת זיהום כתוצאה משימוש באגרוכימיקלים בהיקף נרחב. במקרים אחרים, התופעה עשויה להיות זניחה או לא רלוונטית, לדוגמה כאשר ישנה שטיפה תדירה של הקרקע מחד, וריחוק ממקורות מים מאידך. לאור זאת, יש לבחון פרטנית את ההיתר לפיזור העקר תוך התחשבות בכל תרחיש סביבתי לגופו, ולא להינתן כהוראה גורפת ומחייבת במסגרת חוזר ההנחיות מטעם הרשויות.

תודות

מחקר זה נעשה במסגרת הפרויקט הטרילטרָלי OLIVEOIL SCHA849/13-1 שמומן על ידי DFG (Deutsche Forschungsgemeinschaft) גרמניה.
תודה לאחמד נאסר ממכון וולקני על העזרה בדגימת הקרקע, ולחברי מערכת "מים והשקיה" על הערותיהם.

מקורות

1 עדי נעלי. ענף שמן הזית: תמונת מצב 2015. עלון הנוטע ס“ט, יולי 2015.
2 יעל לאור. פיזור שפכי בתי בד (עקר) על קרקעות חקלאיות: האם לאור הממצאים שנאספו בשנים האחרונות בארץ יש לשנות או לחדד את
ההמלצות הקיימות? יבול שיא, גיליון 117, אפריל 2016.
3 Roig A, Cayuela M.L, Sa´nchez-Monedero M.A. An overview on olive mill wastes and their valorisation methods. Waste Manage. 26, 960-969, 2006.
4 המשרד להגנת הסביבה, תחום תשתיות - מחוז צפון. מפגעים סביבתיים מפעילות בתי בד - עמדת מחוז צפון. 2008. http://www.sviva.gov.il/YourEnv/NorthCounty/Projects/Documents/OilPressNorth.pdf.נצפה ב 12.6.16.
5 הפורטל הישראלי לחקלאות טבע וסביבה. המשרד להגנת הסביבה יוציא צווי סגירה לבתי בד מזהמים. נובמבר 2010. http://www.israel.agrisupportonline.com/news/csv/csvread.pl?show=1077&mytemplate=tp2. נצפה ב 12.6.16.
6 אלי אשכנזי - הזרמת השפכים לנחל כזיב הופסקה אחרי 30 שנה. "הארץ" - מדור חדשות מדע וסביבה. אוגוסט 2014.
7 המשרד להגנת הסביבה, פעילויות ופרויקטים - מחוז צפון: טיפול במפגעים סביבתיים מפעילות בתי בד. אפריל 2014. http://www.sviva.gov.il/YourEnv/NorthCounty/Projects/Pages/OilPressProject.aspx. נצפה ב 12.6.16.
8 המשרד להגנת הסביבה. הנחיות לפיזור עקר - שפכים של בתי בד. 2014. http://www.sviva.gov.il/InfoServices/ReservoirInfo/DocLib2/Publications/P0701-P0800/P0768.pdf. תאריך כניסה: 24.4.16.
9 Cox L, Celis R, Hermosin M.C, Becker A, Cornejo J. Porosity and herbicide leaching in soils amended with olive-mill wastewater. Agr. Ecosyst. Environ. 65, 151-161. 1997.
10 Peikert B, Schaumann G.E, Keren Y, Bukhanovsky N, Borisover M, Garfha M.A, Shoqeir J.H, Dag A. Characterization of topsoils subjected to poorly controlled olive oil mill wastewater pollution in West Bank and Israel. Agric. Ecosyst. Environ. 199, 176–189. 2015.
11 Kavvadias V, Doula M, Papadopoulou M, Theocharopoulos S. Long-term application of olive-mill wastewater affects soil chemical and microbial properties. Soil Research 53(4), 461-473. 2015.
12 Saadi I, Laor Y, Raviv M, Medina S. 2007. Land spreading of olive mill wastewater: effects on soil microbal activity and potential phytotoxicity. Chemosphere
66, 75–83. 2007.
13 Aviani I, Raviv M, Hadar Y, Saadi I, Laor Y. Original and residual phytotoxicity of olive mill wastewater revealed by fractionations before and after incubation with pleurotus ostreatus. J. Agric. Food Chem. 57, 11254-11260. 2009.
14 יונתן קרן, מיכאל בוריסובר, ארנון דג, נדז'דה בוחנובסקי ויצחק ציפורי. השפעת פסולת נוזלית של בתי בד על אינטרקציות ספיחה של תרכובות אורגניות בקרקע. אקולוגיה וסביבה 6(4): 302-308. 2015.
15 Keren Y, Borisover M, Bukhanovsky N. Sorption interactions of organic compounds with soils affected by agricultural olive mill wastewater, Chemosphere 138, 462–468. 2015.
16 יונתן קרן. השפעת פסולת נוזלית של בתי בד על אינטראקציות של תרכובות אורגניות בקרקע - עבודת גמר לתואר מוסמך. רחובות, האוניברסיטה העברית בירושלים. 2014.
17 Wauchope, R. D., Buttler, T. M., Hornsby A. G., Augustijn-Beckers, P. W. M. and Burt, J. P. SCS/ARS/CES Pesticide properties database for environmental decisionmaking. Rev. Environ. Contam. Toxicol. 123: 1-157, 8-21, 1992.
18 משרד הבריאות, תקנות בריאות העם (איכותם התברואית של מי שתיה ומתקני מי שתיה), תוספת ראשונה, עמ' 21, טבלה ב'. התשע"ג-2013.
19 Gerstl Z. Estimation of organic chemical sorption by soils. J. Contamin. Hydrol. 6, 357-375. 1990.

* יונתן קרן - המכון למדעי הקרקע, המים והסביבה, מִינהל המחקר החקלאי, מרכז וולקני / הפקולטה למדעי החקלאות, המזון ואיכות הסביבה ע"ש רוברט ה. סמית, האוניברסיטה העברית בירושלים | This e-mail address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
** מיכאל בוריסובר, נדז'דה בוחנובסקי - המכון למדעי הקרקע, המים והסביבה, מִינהל המחקר החקלאי, מרכז וולקני | This e-mail address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
הדפסה הורדה

לשאלות ופרטים נוספים

נא מלאו את פרטיכם ונציגינו ייצרו עמכם קשר בהקדם