لماذا يعد الفحص الدوري لمؤشر BOD ضروريًا للنظم البيئية المائية

فهم الطلب البيولوجي على الأكسجين (BOD) وأهميته البيئية

ما هو احتياج الأكسجين البيوكيميائي (BOD)؟

الطلب البيوكيميائي على الأكسجين، أو اختصارًا BOD، يُخبرنا بشكل أساسي كم كمية من الأكسجين تحتاجها البكتيريا لتفكيك المواد العضوية المُتَرَسِّبة في الماء. عندما ترتفع قيم الـ BOD، فهذا يعني وجود تلوث كبير ناتج عن أشياء مثل الصرف الصحي أو النباتات المتحللة. ويستهلك هذا التلوث الأكسجين الموجود في الماء، وهو ما يعتمد عليه الأسماك والكائنات المائية الأخرى في البقاء على قيد الحياة. أجرت الحكومة البريطانية مؤخرًا دراسة عن جودة المياه في جميع أنحاء البلاد ووجدت أمرًا مثيرًا للقلق. حيث وجدت أن الأنهار التي تجاوزت مستويات الـ BOD فيها 5 ملليغرام لكل لتر تحتوي على نحو 40% أقل من تنوع أنواع الأسماك مقارنة بالمياه الأنظف. هذا الانخفاض في التنوع البيولوجي يُعد مؤشرًا أحمر حقيقيًا لصحة البيئة.

العلاقة بين الطلب البيوكيميائي على الأكسجين (BOD) ومستويات الأكسجين المذاب في النظم البيئية المائية

عندما ترتفع مستويات الـ BOD، تنخفض كمية الأكسجين المذاب لأن الميكروبات تستهلك الأكسجين المتاح أسرع مما يمكن للطبيعة استبداله. ما الذي يحدث بعد ذلك؟ يجد الأسماك والكائنات المائية الأخرى نفسها تختنق في هذه المناطق ذات مستويات الأكسجين المنخفضة. وجد الباحثون العاملون في ولاية آسام في عام 2025 أن قراءات الـ BOD بلغت 18 ملغ/لتر في نهر دهانسيري. هذا النوع من التلوث كافٍ لإبادة الأنواع الحساسة من الأسماك مثل سمك الماهسير خلال ثلاثة أيام فقط. يختل توازن العالم تحت المائي بالكامل عندما ينخفض مستوى الأكسجين. تبدأ السلاسل الغذائية بالانهيار وتتحول النظم البيئية إلى أهداف سهلة أمام الأنواع الغازية التي تهاجر من أماكن أخرى. ولا تؤثر هذه الظاهرة سلبًا على أعداد الأسماك فحسب، بل يمكن أن تنهار الأنظمة النهرية بأكملها تحت هذا الضغط.

كيف ترفع مصادر التلوث العضوية من مستويات الـ BOD وتكبد الأنظمة المائية الضغط والتوتر

عادةً ما يحتوي الصرف الصحي غير المعالج على ما بين 200 إلى 400 ملليغرام في اللتر من الطلب البيولوجي على الأكسجين (BOD)، في حين يمكن أن يصل الطلب من مخلفات معالجة الأغذية إلى 1,000 ملليغرام/لتر. تفوق هذه المستويات تمامًا القدرة الطبيعية على التحلل. يؤدي تصريف هذه المواد إلى الأنهار والجداول إلى اندلاع سلسلة من المشاكل. تنخفض كمية الأكسجين في الماء بسرعة، ويبدأ الطحالب بالنمو في كل مكان، وتبدأ الأسماك بالهلاك بأعداد كبيرة. يساعد اختبار الطلب البيولوجي على الأكسجين (BOD) بشكل منتظم في تحديد مصادر التلوث قبل أن تسبب ضررًا كبيرًا. اكتشاف المشكلات مبكرًا يمنح المجتمعات وقتًا للتحرك قبل أن تُصاب النظم البيئية بأضرار جسيمة يصبح من شبه المستحيل إصلاحها.

العواقب البيئية لمستويات الطلب البيولوجي على الأكسجين العالية في المجاري المائية

تأثير ارتفاع الطلب البيولوجي على الأكسجين على أعداد الأسماك والتنوع البيولوجي المائي

عندما يكون هناك طلب بيوكيميائي عالٍ على الأكسجين (BOD)، فإنه يشكل تهديدات جدية للنظم البيئية المائية لأنه يقلل من كمية الأكسجين المذاب (DO) المتاحة في الماء. تحتاج أسماك مثل الماهسير والسمك القرموطي إلى مستويات أكسجين تزيد عن 4 إلى 6 ملغ/لتر فقط للبقاء على قيد الحياة. إذا ارتفع الـ BOD فجأة وأدى إلى انخفاض مستويات الأكسجين دون هذا النطاق الحرج، فإن هذه الأسماك تواجه جميع أنواع المشاكل بما في ذلك الإجهاد الجسدي وتراجع معدلات التكاثر، وفي النهاية تهجُر مواطنها بالكامل. تُظهر دراسة ميدانية حقيقية نُشرت في عام 2025 حول نهر دونسيري ما يحدث عندما تتفاقم الأمور بشكل سيء للغاية. وجد الباحثون أن مستويات BOD بلغت 18.0 ملغ/لتر هناك، مما خلق ظروفاً منخفضة جداً من الأكسجين تُعرف باسم نقص الأكسجة (Hypoxia). أدت هذه الظروف إلى القضاء الكامل على مجموعات كاملة من الكائنات اللافقارية التي تعيش على القاع وأحدث اضطراباً في توازن السلسلة الغذائية بالكامل. وبحسب ما أفاد به غوسوامي في عام 2025، فإن المناطق التي حدثت فيها هذه الظاهرة شهدت اختفاء ما يقارب نصف أنواعها تماماً خلال بضعة أشهر فقط.

النقص في الأكسجين وعدم وجوده: كيف يؤدي الطلب البيوكيميائي العالي على الأكسجين إلى نفاد الأكسجين وخلق مناطق ميتة

عندما تبدأ البكتيريا الهوائية في تحليل كل تلك الملوثات العضوية في الماء، فإنها تستهلك الأكسجين بسرعة أكبر مما يمكن للنباتات إنتاجه عبر عملية البناء الضوئي أو مما يمكن للهواء أن يعيد تعبئته بشكل طبيعي. إذا بقي الطلب البيوكيميائي على الأكسجين أعلى من 10 مليغرام لكل لتر لفترة طويلة بما يكفي، فإن تركيز الأكسجين المذاب ينخفض إلى أقل من مستويات حرجة تبلغ حوالي 2 مليغرام/لتر خلال يومين فقط. هذا يؤدي إلى تشكيل تلك المناطق التي تعاني من نقص الأكسجين والتي نطلق عليها مناطق الموت حيث لا يمكن للأسماك والكائنات المائية الأخرى أن تعيش ببساطة. إذا نظرنا إلى الصورة الأكبر منذ منتصف القرن الماضي، فقد ارتفعت هذه المناطق التي تعاني من نقص الأكسجين في جميع أنحاء العالم بنسبة تقارب ثلاثة أرباع. وتشكل نسبة كبيرة منها، حوالي الثلث وفقًا لتقرير برنامج الأمم المتحدة للبيئة لعام 2023، مياه الصرف الصحي غير المعالجة التي تصل إلى أنظمتنا المائية دون معالجة أولية مناسبة.

دراسة حالة: نفوق الأسماك بعد تصريف مياه الصرف الصحي غير المعالجة وارتفاعات الطلب البيوكيميائي على الأكسجين

أظهرت فحوصات بيئية أجريت في عام 2025 أن المصانع كانت تطلق مخلفات في نهر دهانسيري، مما رفع مستويات الطلب البيولوجي للأكسجين (BOD) إلى 18 ملغرام لكل لتر، أي ما يزيد بنسبة 20% عن الحد المسموح به قانونًا. وبعد أسبوعين فقط، انخفضت مستويات الأكسجين المذاب في المياه إلى حوالي 1.8 ملغرام لكل لتر، ما تسبب في نفوق كميات هائلة من الأسماك تشمل ستة أنواع مختلفة مهمة جدًا لقطاع الصيد المحلي. وقدرت خسائر أصحاب هذه المزارع السمكية بحوالي 740 ألف دولار وفقًا لبحث أجرته مؤسسة بونيمون في 2023. كما لاحظ العلماء أمرًا مثيرًا للاهتمام عند مقارنة نظافة المياه في المناطق التي تقع قبل المصادر الملوثة (upstream) بتلك التي تقع بعدها (downstream). ففي المناطق التي تقع قبل المصادر، ظل معدل الطلب البيولوجي للأكسجين مستقرًا عند حوالي 5 ملغرام لكل لتر، بينما ارتفع بشكل كبير في المناطق التي تقع بعدها، ما ساعد في تحديد مصدر التلوث بدقة.

اختبار الطلب البيولوجي للأكسجين (BOD) كنظام إنذار مبكر للتلوث المائي

كشف التلوث العضوي مبكرًا من خلال مراقبة منتظمة لمستوى الطلب البيولوجي للأكسجين (BOD)

يُعتبر اختبار الطلب البيولوجي على الأكسجين (BOD) في الأساس خط الدفاع الأول لدينا ضد الملوثات العضوية في الأنظمة المائية. يُجري هذا الاختبار قياس كمية الأكسجين المستهلكة خلال تلك الخمسة أيام القياسية، مما يساعد على اكتشاف المشكلات مثل تسرب المجاري أو مياه الصرف الزراعي قبل أن تتمكن الاختبارات الكيميائية العادية من رصدها، وفي بعض الأحيان يكون ذلك قبل ثلاثة إلى سبعة أيام. وبحسب بحث أجرته هيئة البيئة في عام 2022، توصل إلى أن الأماكن التي واصلت إجراء هذه الفحوصات الدورية تمكنت من منع نحو 8 من أصل 10 حوادث تلوث قبل أن تتفاقم الأمور بشكل كبير. وهذا منطقي عند التفكير فيه، إذ إن هذا التحذير المبكر يتيح للمشغلين اتخاذ الإجراءات اللازمة بينما لا يزال هناك وقت لمنع الضرر الجسيم.

تحديد مصادر التلوث باستخدام تحليل اتجاهات الطلب البيولوجي على الأكسجين (BOD) والانفجارات الزيادية

يمكن أن تخبرنا دراسة كيفية تغير مستويات الـ BOD بمرور الوقت عن مصدر التلوث فعليًا. فعند ملاحظة الزيادات المستمرة خلال منتصف الأسبوع، فإنها عادةً ما تشير إلى مشاكل في أنظمة الصرف الصحي بالمدن تؤدي إلى ارتداد المياه. أما الزيادات المفاجئة في القراءات فتحدث غالبًا بعد الأمطار الغزيرة التي تجرّ ما علية من الأراضي الزراعية إلى المجاري المائية. وهناك أيضًا تلك الارتفاعات المفاجئة الكبيرة التي تتجاوز 300 ملغ/لتر، والتي تعني تقريبًا دائمًا أن مصنعًا قام بصب شيء ما في النظام. إن القدرة على تمييز هذه الأنماط المختلفة يجعل من السهل كثيرًا إرسال الفرق إلى الأماكن التي يحتاجونها فيها بالضبط. وقد أظهرت الدراسات أن هذا الأسلوب يقلل من الوقت الضائع في البحث العشوائي في كل مكان بنسبة تصل إلى 40 بالمئة، مما يوفّر المال ويسرع إجراء الإصلاحات لصالح جميع الأطراف المعنية.

دمج اختبار الـ BOD في مراقبة جودة المياه وأطر التنظيم

تُعد اختبارات الطلب الحيوي على الأكسجين (BOD) حجر الزاوية في حماية المياه بشكل فعّال، حيث تُمكّن من اتخاذ قرارات مبنية على البيانات في إدارة البيئة. وبقياس التلوث العضوي، تدعم هذه الاختبارات الجهود المنسقة للحفاظ على صحة النظام البيئي والصحة العامة.

استخدام مقاييس BOD في برامج تقييم جودة المياه الشاملة

تجمع جهود مراقبة جودة المياه اليوم بين قياسات الطلب البيولوجي على الأكسجين (BOD) وقياسات أخرى مثل الطلب الكيميائي على الأكسجين (COD) ومستويات الرقم الهيدروجيني (pH) للحصول على صورة أوضح عن صحة النظام البيئي. وفي 18 ولاية أمريكية مختلفة، يقوم مديرو أحواض المياه المحلية بتتبع التغيرات في الطلب البيولوجي على الأكسجين بمرور الوقت للعثور على المناطق التي تتركز فيها التلوث. وبحسب بحث نشر السنة الماضية في مجلة العلوم البيئية، فإن هذا الأسلوب يقلل من الوقت اللازم لرصد المشكلات بنسبة تقارب 43% مقارنة بالتقنيات القديمة. وتجعل مراجعة عوامل متعددة بدلاً من عامل واحد من الأسهل على الجهات المعنية توظيف أموالها بحكمة والرد بسرعة عندما تظهر مشكلات جديدة في البيئة.

الامتثال البيئي والمعايير العالمية للطلب البيولوجي على الأكسجين (BOD) في الأنظمة المائية العذبة

تحدد المعايير العالمية حدودًا صارمةً لطلب الأكسجين الحيوي (BOD) لمنع نفاذ الأكسجين من المصادر المائية. وبحسب إرشادات منظمة الصحة العالمية، يجب أن تظل المستويات الآمنة أقل من 5 ملليغرام في اللتر الواحد في المناطق العذبة الحساسة. وتشير البيانات الحديثة المستمدة من فحص عالمي أجري في عام 2022 إلى نتائج مثيرة للاهتمام: نحو ثلثي المصانع تحققت فعليًا من الوصول إلى هذه الأهداف عندما استخدمت معدات الفحص التلقائية لقياس الطلب البيوكيميائي على الأكسجين، بينما تمكن نحو نصفها فقط من تحقيق ذلك باستخدام الطرق التقليدية اليدوية. تُظهر هذه الأرقام مدى أهمية التكنولوجيا الحديثة في تحقيق الأهداف البيئية. علاوةً على ذلك، يساعد وجود معايير واضحة في الحفاظ على اتساق التشريعات حتى في الأنهار العابرة للحدود الدولية، مما يجعل التعاون بين الدول أسهل بكثير.

سد الفجوة: تعزيز التنفيذ رغم توفر بيانات BOD موثوقة

وفقًا لإحصائيات معهد السياسة المائية من العام الماضي، فإن معظم الهيئات التنظيمية تقوم بجمع بيانات كافية عن الطلب الحيوي على الأكسجين (BOD)، ولكن فقط نحو ثلثي هذه الهيئات تستخدم تلك البيانات فعليًا في أغراض التنفيذ. وغالبًا ما تعيق المشكلات المتعلقة بالتوظيف والحدود المعقدة للولاية هذه الجهود. وقد بدأت بعض المناطق المتقدمة باستخدام برامج التعلم الآلي لرصد ارتفاعات الطلب الحيوي على الأكسجين (BOD) بشكل تلقائي. وأظهرت الاختبارات المبكرة أن هذه الأنظمة تقلل من وقت التحقيق بنسبة تصل إلى 80٪ مقارنة بالطرق التقليدية. والنتيجة هي رابط أقوى بكثير بين مراقبة جودة المياه والمسؤولية البيئية الفعلية عند حدوث انتهاكات.