קרקעות מזוהמות וזבל אורגני

טיפול ביולוגי בקרקעות מזוהמות

נכתב על-ידי ד”ר גיל בן נתן, אקולוג
חברת איזיטופ פתרונות טכנולוגים לאיכות הסביבה בע”מ

מסמך זה עוסק בפתרון משולב של שני אתגרים העומדים כיום בפני גופי שמירת הטבע, רשויות האכיפה והמגזר החקלאי-תעשייתי. האתגר הראשון הינו פתרון קצה לכמויות הפסולת האורגנית המיוצרות בישראל מדי שנה בשנה. פסולת זו נוצרת ממקורות שונים ומגוונים, דוגמת פסולת ביתית שעברה הפרדה במקור, גזם, פסולת תעשייתית ממתקני טיהור, ופסולת חקלאית המורכבת ממסת צומח (יבשה ברובה), הפרשות סוסים, פרות, כבשים, עיזים וחזירים. ללא טיפול מתאים מהווה פסולת אורגנית זו זיהום סביבתי כבד ונרחב.

האתגר השני העומד בפנינו, הינו כמויות של קרקע מזוהמת שנדרשת להתפנות מסביבת פעילות אדם, בשל היותה סיכון בריאותי וסביבתי האסור על פי חוק. קרקעות מזוהמות מגיעות גם הן ממגוון רחב של מקורות, חלקן תוצרי פעילות עבר, וחלקן תוצרי פיעילות עכשווית שוטפת. קרקעות מזוהמות במרכיבי דלקים, שמנים, תוצרי תעשייה כבדה, תעשייה כימית ופטרוכימית, מתכות כבדות ואזורי אסונות סביבתיים (דוגמת נחל אשלים, נחל צין ומלחת עברונה).

פתרון משולב עבור שני אתגרים אלו, הינו טיפול ביולוגי, התומך ומאיץ את פעילותן של חברות חיידקים, וירוסים ופטריות (Fungi). פעילות חברות מיקרואורגניזמים אלו, מתמירה את הרכב הקרקע והחומר האורגני המצוי בה. בתהליך זה הופכים חומרים אורגנים מזיקים, מסרטנים ומעכבי פעילות ביולוגית (דוגמת חומרים קוטלי עשבים), לחומרי גלם להתפתחות רקבובית (humus), ופעילות אוטוטרופית של צומח ומיקרואורגניזמים בקרקע.

קרקע מזוהמת

מסקר שהוכן עבור משרדי האוצר והגנת הסביבה, עולה כי בישראל קיימים כ-3,200 אתרים בעלי פוטנציאל לקרקע מזוהמת, ובהם כ-23,000 מוקדי זיהום [1]. על פי דוח החברה לשירותי איכות הסביבה, פונו עד סוף 2019 כ-43,496 טון קרקעות מזוהמות בעלות מוערכת של כ-78,119,343 ₪ [2]. המשרד להגנת הסביבה פרסם כי העלות הכוללת לניקוי הקרקעות המזוהמות נאמדת בכ–9 מיליארד ₪. מתוך עלות זו נאמדת עלות ניקוי הקרקעות המזוהמות בכ-250 אזורי תעשייה בכ-2.5 מיליארד ₪ [1]. כמות הקרקעות המזוהמות וההוצאה הנלווית אליה מהווה בבירור אתגר משמעותי עבור החברות הפעילות בנושא, וגופי הפיקוח והאכיפה. מדיניות המשרד לאיכות הסביבה הינה להביא לכך שיותר קרקעות ישמשו כמשאב ויועברו לשימוש חוזר ולהשבה, לשם כך נקבעו ערכי סף לזיהום הקרקע כך שלא תביא לסיכון הסביבה או הציבור [3].

פתרון אפשרי, לבעיית הקרקעות המזוהמות, הינו הטיפול הביולוגי [4]. בתהליך זה חברות מיקרואורגניזמים נרחבות מוצגות באופן יזום אל תוך הקרקע המזוהמת, בתנאים המעודדים תהליכי התפתחות ושגשוג. במהלך פעילותם, מיקרואורגניזמים אלה מנצלים ומתמירים חלקים נרחבים של הרכב הקרקעות המזוהמות. התוצר המתקבל במהלך הפעילות הביולוגית (מלבד גידול באוכלוסיות המיקרואורגניזמים) הינו קרקע נקייה יותר מזיהום, ותוצרי פירוק ביולוגי המסוגלים לשמש כמשאבי מזון לאורגניזמים יצרניים דוגמת מיני צומח עילאי ומיני חיידקי קרקע. קיום התהליך הביולוגי, תוך מעקב אחר הרכב הקרקע המטופלת, ימשיך עד לקבלת קרקע נקיה מספיק לשימוש חוזר בטוח ולהשבה [5].

טיהור קרקע מזוהמת

פסולת אורגנית

המקורות העיקריים של פסולת אורגנית הם: פסולת חקלאית המורכבת משלפים, גבעולים, ושאריות גידולים; זבל בעלי חיים המורכב בעיקר מזבל בקר, עופות, חזיריות וצאן; בוצת שפכים הנוצרת במכוני הטיפול בשפכים; גזם הנוצר בעבודות יעור, גינון ציבורי ופרטי; ופסולת ביתית [6]. משרד החקלאות ופיתוח הכפר אומד את כמויות פרש בע”ח בלבד ב-5.63 מיליון טון לשנה [7].

פסולת אורגנית מהווה בעיה משמעותית, שכן ללא טיפול היא מהווה מפגע סביבתי [8]. זבל בקר ועופות יכול להוות מקור למגוון בעיות סביבתיות ברמות שונות של עוצמה:

  • בשימוש חקלאי ללא טיפול מקדים, צואת עופות ובקר יכולה להיות מוקד להתפרצות מחלות זואונוטיות. דוגמאות עליהן יש תימוכין בספרות הינן סלמונלה, זנים שונים של coli, ליסטריה וקמפילובקטר [9]. בישראל הייתה בשנים האחרונות גלים של התפרצות מחלת העכברת בשל שימוש בזבל פרות לא מטופל בשדות הקרובים למקורות מים וערוצי נחלים [10].
  • שימוש בזבל בקר ועופות בשדות פתוחים (במיוחד בשימוש חקלאי הכולל הפרעה של קרום הקרקע העליון), הינו גורם לעליה משמעותית באוכלוסיות חרקים המהווים מטרד (דוגמת מיני זבובים שונים), ולעיתים אף מפיצים מחלות, דוגמת זבוב החולות (המפיץ את מחלת הלשמניה העורית).
  • פרש עופות ובקר מכיל תשטיפים של חומרים, אשר ללא טיפול מקדים ומונע יגרמו לזיהומים סביבתיים שונים, כגון: זיהום אויר (מפגעי ריח על פי חוק אויר נקי), זיהום מים במתכות כבדות (דוגמת ארסן, נחושת ואבץ), שאריות אנטיביוטיקה והורמונים (דוגמת אסטרדיול וטטוסטרון) [11] ומיקרואורגניזמים (דוגמת קריפטוספורידיום וגיארדיה) [9], וזיהום קרקע במתכות כבדות.

משרדי החקלאות ופיתוח הכפר והגנת הסביבה ממליצים כי תינתן עדיפות לטכנולוגיות ההופכות את הזבל לתוצר מדשן/מטייב קרקע, על פני טכנולוגיות המנצלות את הזבל להפקת אנרגיה [8]. המלצה זו משתלבת היטב בפתרון הטיפול הביולוגי המוצע על ידי חברת “איזיטופ”.

חפירת קרקע מזוהמת

הפתרון המשולב – זבל אורגני וקרקעות מזוהמות

הפתרון המוצע במסמך זה הינו שימוש בזבל האורגני, על מגוון מקורותיו, כזרז לתהליך האורגני של הטיפול הביולוגי הנדרש בקרקעות מזוהמות. בתהליך זה (Bioremediation) [4] [12], נוסף באופן יזום חומר אורגני המשמש כמקור וכמצע גידול לחברות מיקרואורגניזמים המעורבות בפירוק המרכיבים האורגנים הן בקרקע המזוהמת והן בחומר האורגני. מיקרואורגניזמים אלה מבצעים תהליכים ביולוגים המורידים את ריכוז הפחמימנים שמקורם מדלק ושמן (הסיבות העיקריות להגדרת קרקעות כמזוהמות בישראל [13] [14]), מורידים את ריכוז החנקות, הזרחן והאשלגן [12] בקרקע המזוהמת, ולאחר תקופת זמן מביאים אותה לרמה המאפשרת שימוש חוזר בקרקע למטרות השבה.

אולם אותם אורגניזמים, פועלים גם על מסת הפסולת האורגנית, ובתחילת התהליך פועלים בעיקר על מסה זו, כיוון שהיא מקור חברות המיקרואורגניזמים העיקרי. בתהליך הביולוגי העובר על מסה זו חברות המיקרואורגניזמים מתמירות חומר אורגני גולמי לחומרי דשן זמינים לניצול ע”י מיני צומח (עילאי, אך גם צומח ירוד משתמש בחומרי גלם אלה לטיוב הקרקע ולבניית ביומסה יצרנית). התהליך מוריד משמעותית את רעילות הקרקע לצומח (הנובעת בעיקר מחומציות קרקע, ספיחת חמצן מהקרקע בידי הביומסה האורגנית, ושחרור חנקות לסביבה [15] [16]), מוריד משמעותית את ריכוז החומרים הנדיפים (המקור למפגעי הריח החמורים הנלווים לפסולת האורגנית ), את ריכוז ההורמונים וחומרי ההדברה המצויים במסה האורגנית [11], ומוריד את ריכוז המתכות הכבדות דוגמת אבץ, נחושת, עופרת, ניקל וקדמיום [16] [17].

בנוסף, התהליך הביולוגי המתרחש במסת הקרקע המזוהמת המעורבבת במסת חומר אורגני גולמי, הינו תהליך המשנה בצורה קיצונית את חומציות המסה המעורבת, ואת טמפרטורת המסה [18], וממית גורמי מחלות (לאדם ולצומח) דוגמת תולעים, זחלים, וחיידקים [19].

טיפול ביולוגי בנחל צין

כאמור לעיל, התהליך הביולוגי מנצל חומרים בקרקע המזוהמת, ובמסה האורגנית הגולמית, על מנת לייצר קרקע נקיה יותר ומסה אורגנית שימושית יותר ובטוחה יותר לציבור ולסביבה. אולם יש להבין כי בתהליך זה, החומר האורגני אינו “נעלם” אלא עובר התמרה כתוצאה מתהליכי החיים והגידול של חברות המיקרואורגניזמים. המסה המקורית מותמרת בתהליך ליצירת עוד מיקרואורגניזמים (ביומסה), וליצירת רקבובית (humus). רקבובית זו מכילה פחמן שמקורו במיקרואורגניזמים מתים (תמותה טבעית במהלך גידול אוכלוסיות המיקרואורגניזמים השונים), ובתוצרי המיקרואורגניזמים ששרדו בה.

הרקבובית היא התוצר הרצוי של התהליך. מאפייני הרקבובית הם המיטיבים הרצויים עבור האדם והסביבה, וביניהם יצירת תלכידי קרקע יציבים ושיפור מבנה הקרקע, הוספת יסודות הזנה לצומח עילאי, הגברת אחיזת המים בקרקע, הקטנת ההתאדות, הגברת קצב חלחול המים, הקטנת אובדן קרקע לסחף, וככתוב לעיל, מניעה או הפחתה של גורמי מחלות [7].

את איכות הרקבובית (המיקום על ציר הזמן בתהליך הביולוגי של התמרת החומר הגולמי לקראת ייצור הרקבובית) ניתן למדוד בעזרת מגוון משתנים דוגמת יחס פחמן\חנקן בביומסה, או יחס זה במיצוי המימי של הביומסה, יחס יוני אמוניום (NH4+) ליוני החנקה (NO3-) במיצוי המימי, פעילות חיידקית, רב-סוכרים במיצוי המימי, ועוד [15]. בישראל, מוגדרת איכות הרקבובית כ”בשלות” ומאופיינת על ידי שהות הביומסה לאחר שלב ההתחממות (פעילות מואצת של מיקרואורגניזמים תרמופילים – חובבי חום) [20], עד לקבלת ביומסה בטמפרטורת הסביבה, בצבע חום כהה, בריח אדמה לאחר הגשם (ללא ריח רע) פריכה, לחה ולא רטובה [21].

טיפול ביולוגי לקרקע מזוהמת

סיכום

הטיפול הביולוגי שחברת “איזיטופ” מציעה במסמך זה בסיס לפעולה המיועדת לטפל בשתי בעיות בו זמנית: קרקעות מזוהמות, ופסולת אורגנית גולמית. את תוצרי הטיפול ניתן יהיה להפנות להשבה ולשימוש חוזר (אדמה למילוי באזורי תעשיה, תשתיות ובעיקר לשכבות כיסוי במטמנות – מה שיחליף שימוש בקרקע נקייה לשכבות אלו).

פתרון זה יגדיל את עתודות הקרקע הנקייה בישראל,יביא לכדי שיקום קרקעות ענף, יפחית את נזקי הקרקע המזוהמת ואת נזקי הסביבה הנגרמים מפסולת אורגנית גולמית.

להורדת המאמר בפורמט PDF >

מקורות

  1. ד”ר יעל מייסון וג. פלצור, “סקירת מנגנוני המימון בהצעת החוק לשיקום קרקעות מזוהמות בישראל”, אקולוגיה וסביבה, vol 2, no 4, ’עמ 304–305, 2011.
  2. ע. לייבוביץ, “דוח סיכום פעילות זרוע לשיקום קרקעות לתקופה ינואר 2018 עד דצמבר 2018”. החברה לשירותי איכות הסביבה, 2019.
  3. אגף שפכי תעשייה דלקים וקרקעות מזוהמות, “מדיניות המשרד בנושא קרקעות מזוהמות”. המשרד להגנת הסביבה, 2017.
  4. Agamuthu, Y. S. Tan and S. H. Fauziah, “Bioremediation of Hydrocarbon Contaminated Soil Using Selected Organic Wastes”, Procedia Environ. Sci., vol 18, ’עמ 694–702, Jan 2013.
  5. א. מנירום וד”ר ע. פרץ, “שימוש בפסולת אורגנית בטיפול ביולוגי ex-situ בקרקע מזוהמת בתוצרי דלקים”. איזיטופ פתרונות טכנולוגיים בע”מ, 2016.
  6. ג. אוסטרובסקי, “פסולת אורגנית רקבובית – מסמך מדיניות”. אדם טבע ודין, 2011.
  7. צ. גרינהוט, א. איזנקוט וע. לוינגרט, “תוצרי לוואי חקלאיים כמשאב לאנרגיה – היתכנות ומדיניות”, אקולוגיה וסביבה, vol 6, no 3, ’עמ 241–246, 2015.
  8. צ. גרינהוט ואחרים, “תוצרי הלוואי בחקלאות ישראל מסמך מסכם לקביעת מדיניות והערכת עלויות”. המשרד להגנת הסביבה, מרכז המועצות האזוריות ומשרד החקלאות ופיתוח הכפר, 2015.
  9. Kyakuwaire, G. Olupot, A. Amoding, P. Nkedi-Kizza and T. Ateenyi Basamba, “How Safe is Chicken Litter for Land Application as an Organic Fertilizer?: A Review”, Int. J. Environ. Res. Public. Health, vol 16, no 19, Oct 2019.
  10. משרד הבריאות, “עכברת (לפטוספירוזיס)”, אתר משרד הבריאות, 2020. https://www.health.gov.il/Subjects/disease/Pages/Leptospirosis.aspx.
  11. Hakk, P. Millner and G. Larsen, “Decrease in Water-Soluble 17β-Estradiol and Testosterone in Composted Poultry Manure with Time”, J. Environ. Qual., vol 34, no 3, ’עמ 943–950, 2005.
  12. P. Nwogu, C. C. Azubuike and C. J. Ogugbue, “Enhanced Bioremediation of Soil Artificially Contaminated with Petroleum Hydrocarbons after Amendment with Capra aegagrus hircus (Goat) Manure”, Biotechnol. Res. Int., vol 2015, no Article ID 657349, ’עמ e657349, Dec 2015.
  13. אגף שפכי תעשייה דלקים וקרקעות מזוהמות, “זיהום קרקעות בישראל. רשימת האתרים החשודים בזיהומי הקרקעות החמורים ביותר ממקורות תעשייתיים”. המשרד להגנת הסביבה, 2009.
  14. י. רונן, “זיהום קרקע בישראל – התופעה ודרכי הטיפול בה”. הכנסת, מרכז המחקר והמידע, 2009.
  15. P. Mathur, G. Owen, H. Dinel and M. Schnitzer, “Determination of Compost Biomaturity. I. Literature Review”, Biol. Agric. Hortic., vol 10, ’עמ 65–85, 1993.
  16. T. Barral and R. Paradelo, “A Review on the Use of Phytotoxicity as a Compost Quality Indicator”, Dyn. Soil Dyn. Plant, vol 5, no SI2, ’עמ 36–44, 2011.
  17. K. A. Alate, G. Mawussi, K. D. Ayisah and K. Sanda, “Agronomic potential value of household urban solid wastes by composting and composts quality assessment.”, 2020.
  18. K. Meghvansi and A. Varma, Eds, Biology of Composts. Springer International Publishing, 2020.
  19. W. Mashela, K. M. Pofu and E. Shokoohi, “Biological Sterilisation, Detoxification and Stimulation of Cucurbitacin-Containing Manure”, בתוך Biology of Composts, M. K. MeghvansiוA. Varma, Eds Cham: Springer International Publishing, 2020, ’עמ 31–47.
  20. א. ארדון וא. עמיחי, “הנחיות להקמה ותפעול מתקני קומפוסטציה”. המשרד לאיכות הסביבה, 2000.
  21. א. אדלר, א. איזנקוט, א. יצחקי, א. ציפלביץ ומ. זאבי, “יישום קומפוסט בגידול ירקות”. משרד החקלאות ופיתוח הכפר, שירות ההדרכה והמקצוע, 2017.