constructed wetlands מושגים ושיטות

המדע המתפתח של PHYTOREMEDIATION או "שיקום על ידי צמחים" תופס תאוצה עולמית בעשורים האחרונים, עם התפתחות המודעות והתובנה האקולוגית, והזיהומים עימם צריך להתמודד. באופן כללי, משתמשות השיטות הנגזרות ממדע זה בצמחים שונים, ובמיקרואורגניזמים הנמצאים בבתי השורשים שלהם, כדי לטפל בקרקעות ומקווי מים מזוהמים. כך למשל, השתמשו בצמחים כדי לטהר את זיהום הקרקע החמור שנגרם במפרץ הפרסי עקב שרפת בארות הנפט במלחמת המפרץ. 
בתוך הדיסציפלינה הזו התפתחו במיוחד שיטות טיהור מים הנכללות כולן, לא תמיד בצדק, בהגדרה CONSTRUCTED WETLANDS. בניגוד ל WETLAND הטבעי, הלא הם איזורי הביצה הטבעית שהיוו מאז ומעולם את "הכליות של הטבע", ה-CONSTRUCTED WETLANDS היא מעשה ידי אדם, המנסה לחקות ואף להעצים תהליכים טבעיים על מנת להשיג את מטרותיו.
ייבוש החולה לא היה אפיזודה יוצאת דופן, אלא חלק מתפיסת עולם מקובלת שראתה בביצה אם כל רע, אם כי בעולם המערבי הכירו בטעות הרבה לפנינו, ורוב הביצות הוצפו מחדש או שופרו והפכו למערכת CW. מערכות אלה בנויות על תפיסת עולם מערכתית- אקולוגית הרואה במכלול המערכת מכשיר חי, יציב,  ורב עוצמה לטיהור מים. זו הסיבה שבחרנו לתת לה את השם מב"ט -  מערכת ביולוגית טבעית, אך ישנם גם שמות אחרים כמו אגנים ירוקים או "אחו לח" (רעיון של ישעיהו בר-אור), המתייחסים לאותו רעיון.
התופעה העומדת בבסיס השיטות כולן, הוא יכולתם של צמחי המים, הגדלים בסביבה רוויה, להעביר חמצן אל מערכת השורשים, ולהפריש גם חומרים אחרים, שיחד, יוצרים בית גידול אופטימלי למיקרואורגניזמים המסוגלים לפרק ולצרוך מזהמים שונים. בתוספת ליכולת הספיחה והנידוף של הצמחים עצמם, ושל כושר הסינון והספיחה של מצעי הגידול, מתקבל מכשיר יעיל ביותר לטיהור מים.
 
זכות היוצרים מגיעה לאירופאים, שהחלו לפתח את השיטה לפני כמה עשורים. באירופה התפתחה השיטה בדמותם של מפתחיה, ובמגבלות האקלים המערב אירופי: פרוייקטים לא גדולים, עם דגשים הנדסיים והידראולים, ומגוון צמחים קטן, בעיקר קנים, (REEDBEDS) שזכו לשם העברי היפה " מרבדי קנים". ואכן הקנים, ובמיוחד הצמח הנפוץ ביותר במערכות האירופיות, ה-Phragmatis Australis, עמידים מאד לקור ופועלים בהצלחה גם בארצות סקנדינביה הקרות. היום ידוע שרובם אינם נמנים על הצמחים בעלי יכולות הטיהור הטובות ביותר, ושיש סכנה של חוסר יציבות ב- MONOCULTURE , כמו גם חוסר יעילות מובנה שעליו נרחיב בהמשך.  מהנדסי המים שפיתחו והובילו את השיטה במשך שנים רבות לא היו בעלי רקע ביולוגי  אקולוגי, ולא נכנסו למחקר בתחום זה עד לאחרונה. זו גם הסיבה שהשיטה יוצאה לארצות אסיה ואפריקה ללא ההתאמות והשינויים המתבקשים.
בארה"ב נכנסה השיטה מעט מאוחר יותר, אך באמריקה, כמו באמריקה, הכל בגדול. הנתונים העדכניים מדברים על 7% מהביוב העירוני בארה"ב המטוהרים בשיטה זו.
האמריקאים, גם בשל הגיוון האקלימי, וגם משום שאת השיטה הובילו בעיקר אנשי מדעי הסביבה, פיתחו את השיטה בכיוונים אחרים. אין ספק שגם לספיקות העצומות שאיתם ביקשו להתמודד, וגם השטחים העצומים העומדים לרשות המתכננים, השפיעו על הכיוון.
אם באירופה השיטה המקובלת היא שיטת הזרימה התת מצעית (SUBSURFACE FLOW) שבה אין מים גלויים כלל, בארה"ב פנו יותר לכיוון הזרימה הגלויה (FREE FLOW SYSTEM) , שיטה פחות יעילה ליחידת שטח, אך פשוטה וזולה יותר בגלל היעדר שיקולים הידראולים, ובשיטה זו כוסו שטחים נרחבים המטהרים (בעיקר "פוליש")  שפכי ערים גדולות כמו אורלנדו וסקרמנטו. מגוון הצמחים גדול, ומחקר הולך ומתפתח מנסה להסביר את תהליך ה- COMETABOLISM, היינו, העיכול המשותף המאפשר למגוון צמחים ומיקראורגניזמים הייחודיים להם, לפרק חומרים שאינם ברי פירוק על ידי מי מהם לבדו. אין היום ספק ביכולות ובהתמחויות הספציפיות של צמחים שונים, בכך שלכל צמח אוכלוסיה שונה שנבנית באיזור בית השורשים שלו, ולכל מיקרואורגניזם יכולות שונות. מחקרי מעבדה בודדו את תהליך הטרף של גורמים פתוגנים שונים על ידי מיקרואורגניזמים שונים, ומתחילים לבודד תהליכים כימיים וביולוגים שונים המתרחשים במערכת, שישפרו את הבנתנו ויביאו לאופטימיזציה של מערכות המב"ט.
אסכולה שונה שהתפתחה בחלקים החמים של ארה"ב או במערכות חממה קטנות, מתבססת על צמחי מים צפים שלהם יכולות מיוחדות בספיחה ונידוף של חנקות, מינרלים ומתכות.
ב"עפרה צמחי מים" מתבוננים בכבוד בכל מאגר הידע העולמי, אך לא מקבלים דבר כמובן מאליו. כל שיטה וצמח נבדקים בשטח (בחוות הגידול בציפורי, ובתחנת הנסיונות בערבה), ללא דעות קדומות, ונדרשים להוכיח את יכולותיהם הספציפיים באקלים ובמאפייני המים המקומיים. ברור לחלוטין, שהתוצאות שונות בשני אתרי הניסוי, ושאין למעשה כל הגיון ביצירת "מוצר מדף" שיתאים לכל מקום וסוג שפכים, ובוודאי שלא ניתן להעתיק שיטה אירופית ולשתול אותה אצלנו.
שנים של עבודת מו"פ הניבו מאגר צמחים גדול, מאוקלם ומתאים לאיזורים שונים בארץ, עם מאפיינים מיוחדים לכל צמח מבחינת מינרלים ותרכובות שבטיפולם הוא מצטיין. חשיבות גדולה נודעת לשילובי הצמחים השונים, וביצירת בריכות גידול עם תנאים שונים ותהליכי זרימה שונים, שיטפחו צמחים ומיקרואורגניזמים מועדפים. הגיוון הרב במערכת, מעבר לערך האסתטי שהוא יוצר, מעניק יציבות רבה למערכת הו מבחינת שינויים עונתיים והן מבחינת עמידות לאסונות טבע למיניהם. יש כמובן עוד עבודת מחקר רבה עד לאפיון מלא של כל המרכיבים, והשילובים ביניהם, אך יש בסיס מוצק ומוכח לפעולתם של צמחים, מצעים, ושיטות זרימה שונים.
אין ספק שלכל השיטות הזרות יש מגבלות בתנאים הישראלים. אין לנו את המרחבים האמריקאים, גם לא את התקציבים למערכות בנויות בחממות. האקלים ומאפייני המים שונים באופן מהותי מאלה השוררים בצפון מערב אירופה, וצמחים המקובלים שם כמצטיינים, לא הוכחו ככאלה בתנאים המקומיים.
בהתאמה טובה של הרעיון, מתקבלת שיטה שיש בה פתרון טוב וזול לכמה מפגעים קשים:
  • ישובים מבודדים שאין היגיון לחברם למערכות מרכזיוות
  • מפעלים מזהמים שניתן "לתפור" להם פתרון ספציפי לסוג הזיהום.
  • טיהור ושידרוג שפכים הנכנסים לנחלים, עם מעקפים במהלך הזרימה.
  • שידרוג מאגרי קולחין כך שיתאימו לכל גידול.
  • שידרוג מים ממכוני טיהור עירוניים כך שיתאימו להשקית הגינון הציבורי.
  • טיפול במי מיגדלי קירור והפנייתם לשימוש חוזר או לגינון.
  • טיפול בבוצה, כולל בוצה רעילה.
  • הוצאת זרחן מתשטיפים חקלאיים ומי בריכות דגים המגיעים לכנרת.
 
מערכות המב"ט אינן יקרות להקמה, זניחות בתפעול, אינן מהוות כל מפגע סביבתי, אלא להיפך, ומסוגלות לטפל במזהמים ייחודיים כמו חנקות, בורון, כלורידים, פתוגנים, פוספטים ועוד.
  • מתקן גדול עבר את כל וועדות התכנון ואושר לביצוע. המתקן יטפל בשפכי ישובי בקעת קטורה, כולל רפת משותפת גדולה, יקב, בית בד, דיר ומחלבה. המתקן מתוכנן כנאת מדבר ופארק צפרות, וסביבו חורשות קק"ל. בשלב ראשון יבנה החלק היחסי המטפל ב- 150 מ"ק ליום. בצוע: 2005
  • באתר שבע טחנות, נבנה איזור טיהור עבור מי הירקון.
  • מערקכת דומה מתוכננת לקבוץ לוטן, כולל פארק צפרות.
  • מערכות טיהור תשטיפים של תחנות דלק כבר נבנו בתחנות קיימות, ובתחנות חדשות נבנות מערכות כוללות לטפול בכל שפכי ותשטיפי התחנות.
  • בבסיס חיל אוויר נבנו שלושה  מתקני פיילוט לטפול בתשטיפי סדנאות עבודה. לאור התוצאות הוזמנו מתקנים אחרים בבסיסי צבא.
  • מתוכננות מערכות טפול בשפכי רפתות. מתקן ראשון נבנה בצפורי, ועובד זה שנתיים בהצלחה רבה.
  • בתל אביב תוכנן מתחם שלם (בצרון), כך שמי המזגנים, ומי הנגר החורפי ייצרו מערכת טיהור אורבנית המשולבת ברחוב ובגנים. המערכת תספק מספיק מים לגינון הציבורי באיזור ומסביב לו.החלק הראשון (אמפא) נמצא בבצוע.
  • בסכנין פועלת זה 5 שנים מערכת הדגמה לשדרוג מי המט"ש.
  • בצפורי הוקמה מערכת המשדרגת את מי מט"ש הסוללים לרמה של 4 מג"ל צח"ב לשימוש חקלאי.
  • בנאות סמדר נבנה מאגר מים של 24 דונם המשמש לגידול דגים אורגנים. האגם מטוהר על ידי צמחים והמים יוצאים להשקיה באיכות טובה.
  • נבנים מתקנים לטיהור מי אמבטיות ומקלחות במרכזי ספורט.
  • בשפדן נבנתה מערכת מחקרית בשיתוף עם אוניברסיטת תל אביב ובמימון ממשלת איטליה.
  • בחוות הנסיונות בערבה מתקבלות תוצאות טובות להורדת בורון וכלורידים.
  • מתוכננים יישובים ושכונות מגורים, שבהם תשולב מערכת הטיהור בגינון הציבורי, ותספק את כל המים הנדרשים לאיזורים הציבוריים.