نستخدم المياه يوميًا دون التفكير في المراحل التي تمر بها قبل وصولها إلى منازلنا، لكن رحلة المياه لا تنتهي عند خروجها من محطات المعالجة، إذ يمكن أن تتأثر جودتها خلال انتقالها عبر شبكات التوزيع والأنابيب الداخلية للمباني. ويطرح ذلك تساؤلًا مهمًا حول مدى كفاية المعالجة المركزية، والحاجة إلى تقنيات تنقية منزلية إضافية لضمان جودة مياه الشرب.

ووفقًا لإرشادات منظمة الصحة العالمية لعام 2017، تمثل إتاحة مياه شرب آمنة أحد العناصر الأساسية لحماية الصحة العامة واستدامة المجتمعات. إلا أن مصادر المياه السطحية والجوفية تواجه تحديات متزايدة بسبب الأنشطة الصناعية والممارسات الزراعية، فضلًا عن ظهور ملوثات جديدة يصعب على بعض أنظمة المعالجة التقليدية التعامل معها.

كما قد تتعرض المياه المعالجة للتلوث مرة أخرى أثناء مرورها بشبكات توزيع قديمة، نتيجة تسرب بعض المعادن مثل الرصاص والنحاس، أو اختلاطها بالصدأ.

ثلاثة أنواع رئيسية من تلوث المياه

يمكن تصنيف أبرز ملوثات المياه إلى ثلاثة أنواع:

• التلوث الميكروبي: يشمل بكتيريا الإشريكية القولونية والسالمونيلا والفيروسات المعوية، التي قد تسبب أمراضًا معوية، كما يمكن لبعض الكائنات الدقيقة تكوين أغشية حيوية داخل الأنابيب المنزلية.
• التلوث الكيميائي: يتضمن عناصر مثل الرصاص والزرنيخ والزئبق، التي قد تتراكم في الجسم وتؤثر سلبًا في الجهاز العصبي والكلى والكبد.
• التلوث البلاستيكي: ينتج عن وجود جسيمات الميكروبلاستيك والنانوبلاستيك، التي رُصدت في بعض مصادر مياه الشرب، بما فيها المياه المعبأة.

هل المياه المعبأة أكثر أمانًا؟

يعتقد كثيرون أن المياه المعبأة تمثل الخيار الأكثر أمانًا مقارنة بمياه الصنبور، إلا أن بعض الدراسات العلمية أثارت تساؤلات بشأن وجود جسيمات بلاستيكية داخل العبوات.

ففي دراسة شملت 259 زجاجة مياه من تسع دول، رُصدت جسيمات بلاستيكية في نحو 93% من العينات، بمتوسط بلغ 325 جسيمًا لكل لتر، وفقًا لدراسة Mason وزملائه عام 2018.

وفي دراسة أخرى نُشرت عام 2024، باستخدام تقنيات تحليل أكثر دقة، قُدّر متوسط الجسيمات بنحو 240 ألف جسيم لكل لتر، كان معظمها من الجسيمات النانوية، وفقًا لبحث Qian وزملائه.

وتشير بعض الأبحاث إلى احتمالات ارتباط هذه الجسيمات بالالتهابات والإجهاد التأكسدي والتغيرات في ميكروبيوم الأمعاء، إلا أن معظم هذه المخاوف لا تزال قائمة على نتائج مخبرية وارتباطات بحثية، ولا تمثل دليلًا قاطعًا على حدوث آثار صحية لدى البشر.

وفي المقابل، أشارت منظمة الصحة العالمية عام 2019 إلى أن الميكروبلاستيك لا يبدو أنه يمثل خطرًا صحيًا عند المستويات الحالية، مع التأكيد على محدودية البيانات المتاحة، واحتمال اختلاف امتصاص الجسيمات النانوية.

وعندما تكون المياه المعبأة هي الخيار الآمن الوحيد، يظل تجنب الجفاف والعدوى أولوية تتقدم على المخاطر غير المؤكدة المرتبطة بهذه الجسيمات.

من المرشحات الرملية إلى تقنيات الأغشية المتقدمة

شهدت تقنيات تنقية المياه المنزلية تطورًا ملحوظًا، بداية من استخدام الرمل والسيراميك لحجز الشوائب والرواسب، مرورًا بالكربون النشط الذي يساعد على إزالة الكلور والروائح وبعض المركبات العضوية المتطايرة.

ثم ظهرت تقنيات الأغشية المتقدمة، ومنها الترشيح الفائق (UF) والتناضح العكسي (RO)، وصولًا إلى الأجهزة الحديثة التي تجمع أكثر من تقنية داخل نظام واحد.

لا يوجد فلتر واحد يناسب جميع أنواع المياه

لا يمكن تحديد جودة المياه اعتمادًا على مؤشر الأملاح الذائبة الكلية (TDS) وحده، إذ تختلف خصائص المياه من حيث العكارة والكلور والعسر والحديد والملوثات الكيميائية والميكروبية.

لذلك، يبدأ اختيار نظام التنقية المناسب بتحليل المياه وتحديد طبيعة الملوثات الموجودة فيها، وليس بالاعتماد على عدد مراحل الفلتر أو اسمه التجاري.

ويتضمن أحد التصاميم النموذجية لأنظمة التنقية المنزلية أربع مراحل أساسية:

• الترشيح الفيزيائي الأولي: لحجز الرواسب والصدأ والجسيمات العالقة الأكبر من 5 ميكرونات.
• الكربون عالي الأداء: لامتصاص الكلور الحر وبعض المركبات العضوية المتطايرة وتحسين الطعم والرائحة.
• التعديل المعدني والقلوي: باستخدام مواد مثل رمل المرجان للمساعدة في تعويض بعض المعادن وضبط درجة الحموضة (pH).
• أغشية الترشيح الفائق: بمسام تتراوح بين 0.01 و0.2 ميكرون، وتختلف كفاءتها في حجز الملوثات وفقًا لمواصفات الغشاء ونتائج اختباره.

نموذج للفلاتر متعددة المراحل وتقنية المياه الوظيفية

من أمثلة الأجهزة التجارية التي تجمع عدة تقنيات، فلتر HomePure Nova Pi-Plus، الذي يتكون من تسع مراحل تشمل فلتر الرواسب والكربون والرمال المرجانية وكرات السيراميك الحيوي وكرات الأشعة تحت الحمراء البعيدة وكرات الأيونات السالبة ومسحوق الكربون المدعم بأيونات الفضة وغشاء UltraTech 35+ وحجر الفضة المضاد للبكتيريا.

ووفقًا للشركة المصنّعة، صُممت هذه المراحل لتحسين خصائص المياه وتنقيتها، كما تشير الشركة إلى قدرة النظام على إنتاج ما تسميه «المياه الحيوية» أو (Pi-Water)، من خلال تمرير المياه عبر سيراميك حيوي مشبع بأيونات الحديد ثنائي وثلاثي التكافؤ (Fe²⁺/Fe³⁺).

ويندرج مفهوم المياه الحيوية ضمن مجال المياه الوظيفية، الذي يدرس الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمياه بعد إخضاعها لعمليات معالجة معينة.

وتشير بعض الدراسات الأولية إلى احتمالات حدوث تغيرات في خصائص المياه، مثل الجهد التأكسدي الاختزالي (ORP)، إلى جانب فرضيات تتعلق بتجمعات جزيئات الماء والتأثيرات البيولوجية المحتملة.

لكن هذه النتائج لا تثبت وجود فوائد علاجية أو تعزيز للمناعة لدى الإنسان، إذ لا تزال هذه الادعاءات بحاجة إلى تجارب سريرية مستقلة وأدلة علمية أكثر قوة قبل اعتمادها.

كم تبلغ تكلفة تنقية المياه من حيث الطاقة والفاقد؟

تختلف تقنيات معالجة المياه في استهلاكها للطاقة وكمية المياه المهدرة خلال التشغيل.

فأنظمة التناضح العكسي (RO) تنتج مياه رفض قد تتراوح نسبتها بين 50% و70% من إجمالي المياه الداخلة، كما تحتاج عادةً إلى مضخة كهربائية لتوفير الضغط اللازم لعملية المعالجة.

في المقابل، يمكن لبعض أنظمة الترشيح الفائق متعددة المراحل العمل بضغط المياه الطبيعي دون الحاجة إلى الكهرباء، مع الاستفادة من كامل تدفق المياه دون إنتاج تيار رفض مركز بالطريقة نفسها المستخدمة في التناضح العكسي.

وتشير بيانات بعض الشركات المصنّعة إلى إمكانية وصول عمر خراطيش معينة إلى 5000 لتر، إلا أن هذه الأرقام تختلف بحسب جودة المياه ومعدلات الاستخدام ومواصفات المنتج، وتحتاج إلى التحقق من خلال اختبارات مستقلة.

ويظل التناضح العكسي الخيار الأكثر ملاءمة عند الحاجة إلى خفض تركيز الأملاح الذائبة، نظرًا إلى أن الترشيح الفائق لا يزيل الأملاح الذائبة من المياه.

ومن هنا، لم تعد كفاءة معالجة المياه تقاس بدرجة نقائها فقط، بل أصبحت تشمل أيضًا استهلاك الطاقة، وحجم المياه المهدرة، والمواد المستخدمة في عملية التنقية.

الفلاتر الذكية.. أنظمة تراقب جودة المياه وأداءها

تتيح التقنيات الذكية دمج مجموعة من الحساسات داخل أجهزة تنقية المياه لمراقبة التوصيلية الكهربائية والضغط ومعدل التدفق، إلى جانب اكتشاف التسريبات بصورة لحظية.

كما تعتمد بعض الأنظمة على الصيانة التنبؤية، من خلال تحليل معدلات الاستخدام وتقدير العمر المتبقي لخراطيش الفلتر، وإرسال إشعارات إلى هاتف المستخدم عند الحاجة إلى الصيانة أو استبدال أحد المكونات.

ويمكن لبعض الأجهزة إغلاق مسار المياه تلقائيًا عند اكتشاف تسرب، بما يساعد على الحد من الهدر وتقليل عمليات تغيير الخراطيش قبل انتهاء عمرها التشغيلي.

ورغم هذه الإمكانات، تواجه أنظمة المراقبة الذكية عددًا من التحديات:

• محدودية المؤشرات: لا تعني استقرار قراءة الأملاح الذائبة الكلية (TDS) بالضرورة خلو المياه من الملوثات الكيميائية أو الميكروبية.
• المعايرة الدورية: قد تتغير دقة الحساسات مع مرور الوقت، ما يستلزم معايرتها بانتظام.
• الخصوصية والأمن السيبراني: قد تكشف بيانات استهلاك المياه عن أنماط الحياة داخل المنازل، الأمر الذي يتطلب حماية البيانات والتحديثات الأمنية.
• الاعتمادية التشغيلية: ينبغي أن تستمر الأجهزة في العمل بأمان عند انقطاع الإنترنت أو الكهرباء، وفقًا لطبيعة النظام.

مستقبل معالجة المياه المنزلية

يتجه مستقبل تنقية المياه المنزلية نحو أنظمة متكاملة تجمع بين إزالة الملوثات، وتقنيات الترشيح المتقدمة، والمراقبة الذكية، مع الاهتمام بخفض استهلاك الطاقة وتقليل الفاقد.

ويطرح المقال أنظمة الترشيح الفائق متعددة المراحل باعتبارها أحد الحلول الممكنة لدعم الاستدامة والأمن المائي، مع ضرورة اختيار التقنية وفقًا لنتائج تحليل المياه واحتياجات المستخدم.

وفي النهاية، ينبغي أن ترتكز أي منظومة حديثة لمعالجة المياه على ستة عناصر رئيسية: سلامة المياه وجودتها، وكفاءة التشغيل والاستدامة، وترشيد استهلاك الطاقة، وتقليل الفاقد، والمراقبة الذكية، والتحقق العلمي المستقل من نتائج المعالجة والادعاءات الصحية.