מרבית השפכים בישראל מטופלים במכונים לטיהור שפכים (מט"שים). התהליך כולל מגוון שלבי טיפול שמטרתם להקטין את ריכוז המזהמים. הטיפול מתבצע באמצעות תהליכים ביולוגיים, כימיים ופיזיקליים. המים המתקבלים – קולחים – מנוצלים בעיקר להשקיה חקלאית (כ-85%). יצוין כי קולחים מהווים כמחצית מהמים המיועדים להשקיה בישראל. השקיה בקולחים באיכות הנדרשת בתקינה הישראלית נחשבת בטוחה. עם זאת, קיים מידע על פתוגנים ומזהמים אורגניים, כגון שאריות תרופות או כימיקלים אשר אינם מנוטרים בשגרה, והם עלולים להיקלט בגידולים חקלאיים או לחלחל למי תהום. יש חשש גם מפני כשל זמני במט"ש העלול לגרום לזיהום תוצרת חקלאית, נחלים, מי התהום ומי הים.
הרגולציה בישראל בנושא איכות הקולחים נוגעת לסיכון הבריאותי שעלול להיווצר מהעברת פתוגנים מסוימים ומזהמים אחרים מהקולחים אל הגידולים החקלאיים, אל מי התהום, אל הנחלים ואל מי הים, ומשם אל הציבור הרחב. הרגולציה נוגעת גם לסיכונים האפשריים לבריאות הציבור, לבריאות הסביבה ולחקלאות עקב ריכוזי מתכות בקולחים. משרד הבריאות והמשרד להגנת הסביבה קבעו תקנות הנוגעות לאיכות הקולחים המשמשים להשקיה והמוזרמים לנחלים, והנחיות להשקיה בקולחים, המפרטות את החסמים הנדרשים בין הקולחים לגידולים המושקים (לדוגמה, השקיה בטפטוף או קביעת זמן מינימלי בין השקיה לקציר). עם זאת, עד כה לא הוגדרו תקנות לניטור קולחים ולהגבלה של מגוון מזהמים אורגניים ומיקרו-מזהמים, כגון שאריות תרופות.
בחינת ההתקדמות שהושגה משנת 2017
בדוח בריאות וסביבה בישראל 2017 הוגדרו אתגרים לקידום תחום הקולחים. להלן סקירת ההתקדמות בשלוש השנים האחרונות.
חוקרי מרכז המצוינות למחקר בחקלאות, בריאות וסביבה באוניברסיטה העברית בירושלים כימתו רמות של קרבמזפין ושל תוצרי הפירוק שלו בדגימות שתן מאוכלוסיות רגישות: ילדים, נשים הרות, קשישים, וכן צמחונים וטבעונים. בהשוואה בין האוכלוסיות נמצאו רמות גבוהות של קרבמזפין בקרב טבעונים וצמחונים וכן בקרב משתתפים שצרכו כמויות גדולות יותר של ירקות (תרשים 1).1
תרשים 1: התפלגות ריכוזי קרבמזפין בקרב תתי-אוכלוסיות בישראל
מקור: Schapira et al., 20201
חוקרים מהאוניברסיטה העברית בירושלים חקרו קליטה, העברה ומטבוליזם של קרבמזפין בגידולים חקלאיים שונים, בחלקים שונים של הצמח, והשוו בין גידולים שהושקו במים שפירים ודושנו בבוצה (biosolids) לגידולים שהושקו בקולחים. החוקרים הראו כי גידולים שהושקו בקולחים נטו לצבור ריכוזים גבוהים יותר של קרבמזפין.2
משרד הבריאות, המשרד להגנת הסביבה ורשות המים הקימו מסד נתונים משולב הכולל נתוני ניטור של מזהמים שונים בשפכים, בקולחים ובבוצה. מסד הנתונים נמצא היום בשלבי הרצה מתקדמים, והוא מאפשר הזנה ישירה של נתונים ממעבדות מוכרות. במסד גם פורטל להזנת מידע מהבקרה הנעשית במט"ש (online) על ידי מפעילי המט"שים וכן מערכת המאפשרת ניתוח של הנתונים. מסד הנתונים מכיל היום עשרות אלפי רשומות שמקורן בכ-400 מט"שים הפרוסים ברחבי הארץ.
נוסף על הנתונים הנאספים במסד הנתונים, כדאי לבחון איסוף נתונים על חיידקים וגנים עמידים לאנטיביוטיקה בשפכים, בקולחים, בשדה ובתוצרת החקלאית ולהצליבם עם נתוני עמידות מבתי חולים.
מחקרים שונים שנערכו עד כה בתחום התמקדו בקרבמזפין. מחקרים שבדקו ריכוזי קרבמזפין בצמחים המושקים בקולחים לא הראו שהריכוזים שנמצאו מהווים סיכון לבריאות הציבור. מנגד, אפשר לשער כי יש עוד כימיקלים רבים (מיקרו-מזהמים ושאריות תרופות) שעשויים להימצא בקולחים, ונוכחותם בצמחים אינה נבדקת בשגרה. על אף ההשקיה הנרחבת של גידולים חקלאיים בקולחים, לא התבצעה עד כה הערכת סיכונים כוללת של השפעות המזהמים האלה. התקנות לאיכות הקולחים להשקיה חקלאית בישראל מתואמות עם הערכת הסיכונים מהשקיה בקולחים שביצע ארגון הבריאות העולמי (World Health Organization – WHO) בשנת 2006. הערכה זו עסקה בעיקר במתכות כבדות ובפתוגנים, עם זאת הערכות הסיכונים העוסקות במיקרו-מזהמים כימיים מועטות ביותר.
מחקרים על קולחים בישראל
- חוקרים מהאוניברסיטה העברית בירושלים חשפו ביצי תרנגולות לריכוזים סביבתיים נמוכים של קרבמזפין (0.2-0.02 פיקוגרם/מ"ג), ריכוזים המתאימים לאלה הנמדדים בקולחים. החוקרים גילו שגם חשיפה לריכוזים סביבתיים נמוכים גורמת לתמותה מוגברת של עוּבּרים ולאפקטים טרטוגניים.3
- חוקרי מרכז המצוינות למחקר בחקלאות, בריאות וסביבה באוניברסיטה העברית בירושלים כימתו רמות של קרבמזפין ושל תוצרי הפירוק שלהם בדגימות שתן בקרב ילדים, נשים הרות, קשישים, וכן בקרב צמחונים וטבעונים. רמות גבוהות של קרבמזפין נמצאו בקרב צמחונים וטבעונים וכן בקרב משתתפים שצרכו כמויות גדולות יותר של ירקות.1
- חוקרים מהאוניברסיטה העברית בירושלים חקרו קליטה, העברה ומטבוליזם של קרבמזפין בגידולים חקלאיים שונים ובחלקים שונים של הצמח, והשוו בין גידולים שהושקו במים שפירים ודושנו בבוצה לגידולים שהושקו בקולחים. החוקרים הראו כי גידולים שהושקו בקולחים נטו לצבור ריכוזים גבוהים יותר של קרבמזפין.2
- חוקרים מהאוניברסיטה העברית בירושלים, בשיתוף פעולה עם חוקרים מאוניברסיטת לידס וחוקרים מאוניברסיטת אל-קודס במזרח ירושלים, ביצעו ניתוח הוליסטי הכולל הערכה ובחינה של מסלולי המעבר של חומרים פרמצבטיים הנמצאים בקולחים המשמשים להשקיה חקלאית. מטרת המחקר הייתה להעריך את השפעותיהם של חומרים אלה על בריאות האדם ועל מערכות אקולוגיות. החוקרים הגיעו למסקנה כי נדרש מחקר נרחב בתחום זה כדי להצליח להבין את ההשפעות הללו.4
- חוקרים מאוניברסיטת תל אביב ניתחו רגולציה לניטור ולסילוק של חומרים פרמצבטיים ממקורות מים שונים במדינות שונות בעולם, רגולציה אשר אינה קיימת בישראל. המחקר התמקד בשווייץ, אוסטרליה, סינגפור וארצות הברית, שבהן קולחים משמשים גם מקור למי שתייה. החוקרים העלו שורה של הצעות לתקנים לניטור ולטיפול בחומרים אלה במערכות המים בישראל, בדגש על קולחים, כדי להקטין את החשיפה הפוטנציאלית של הציבור למזהמים אלה.5 ראוי לציין כי אין בעולם תקינה לניטור וסילוק של חומרים פרמצבטיים בקולחים המשמשים להשקיה חקלאית.
- חוקרים מאוניברסיטת תל אביב הראו כי שימוש באירוג'ל גרנולרי המאוקטב באתנול נמצא יעיל בסיפוח מזהמים אורגניים בלתי פריקים (persistent organic pollutants – POPs) בשפכים של בתי חולים.6
- חוקרים מהאוניברסיטה העברית בירושלים בשיתוף עם חוקרים מאוניברסיטת שיקגו, אילינוי, חקרו השפעה של השקיה בקולחים על אוכלוסיית המיקרוביום בקרקע ובשורשים ועל צמיחת גידולים חקלאיים (עגבנייה וחסה). נמצא כי בהשוואה להשקיה במים שפירים, השקיה בקולחים הגדילה את רמת החומציות (pH) של האדמה, וכן הגדילה את ריכוזיהם של יסודות שונים, כגון אשלגן ונתרן, באדמה. עם זאת, השקיה בקולחים הביאה להפחתה במשקל הפירות והשריגים. עוד נמצא כי השקיה בקולחים משנה את אוכלוסיית המיקרוביום בקרקע ובשורשי הצמח.7
- חוקרים ממרכז וולקני של מינהל המחקר החקלאי ומהאוניברסיטה העברית בירושלים הראו כי אין מתאם בין הימצאות גנים מסוימים לעמידות לאנטיביוטיקה (intl1) בקולחים ובין הימצאותם בקרקע שהושקתה באותם קולחים, למעט בקרקעות חוליות. נוסף על כך, לא נמצא כי גנים לעמידות לאנטיביוטיקה הועברו מהקולחים אל הקרקע או אל הצמח.8
- חוקרים מאוניברסיטת בן-גוריון בנגב, בשיתוף עם חוקרים ממרכז וולקני של מינהל המחקר החקלאי, מנווה יער ומהמכון למחקר ולהגנת הסביבה בעזה, חקרו את מידת היעילות של מחסומים פיזיקליים (השקיה בטפטוף או יריעות פלסטיק) במניעת מעבר חיידקים ממי ההשקיה (בדגש על קולחים) אל הגידולים החקלאיים. במחקרם הם כימתו ריכוזי חיידקים צואתיים בצמחי מלפפון ומלון שהושקו בקולחים או במים שפירים עם מחסומים אלה ובלעדיהם. לא נמצא קשר בין סוג המחסום ומקור המים לריכוזי החיידקים הצואתיים בקרקע או בגידול.9
אתגרים לשנים הבאות
השפכים בישראל מטופלים על פי רוב ביעילות, אך התשתיות הקיימות לטיפול בהם אינן מספקות מענה לעומסים הגדלים ולאירועים שבהם כמויות גבוהות במיוחד של שפכים מגיעות למט"שים, כגון בעת גשם חזק. באירועים כאלה מבוצעת הגלשה של שפכים מהמט"שים לסביבה, מה שעלול לחשוף את האוכלוסייה למגוון רחב של מזהמים. נוסף על כך, נפח האגירה של מערכות אגירת הקולחים אינו מספק (בייחוד בימי החורף, שבהם אין צריכת קולחים בחקלאות), ובמקרים אלה קולחים מוזרמים לנחלים, פעולה שעלולה לסכן את בריאות הציבור. לפיכך נדרש לשפר את תשתיות הטיפול בשפכים ואת תשתיות אגירת הקולחים ולהתאימן לנפחי השפכים והקולחים העולים מדי שנה.
רשות המים, באמצעות חברת מקורות ובתיאום עם משרד הבריאות והמשרד להגנת הסביבה, השמישה במהלך 2020 מתקן פיילוט לטיפול מתקדם בקולחים בשפד"ן – שלב מקדים להקמת מתקן תעשייתי שיטפל בחלק הקולחים (5,000 מק"ש) שלא יטופל בהחדרה לאקוויפר (SAT). במתקן ייעשה שימוש בטכנולוגיות מתקדמות, כגון MBR, אוזונציה, סינון בפחם פעיל ביולוגי ו-UV, כדי להרחיק מגוון גדול של מיקרו-מזהמים מקבוצת (CECs contaminants of emerging concern), בכלל זה חומרים פרמצבטיים, תרכובות פרפלואורואלקיליות ופוליפלואורואלקיליות (per- and polyfluoroalkyl substances – PFAS) ומזהמים תעשייתיים אחרים. המתקן צפוי לטפל בכרבע מהשפכים המטוהרים בטיפול שניוני בשפד"ן ולהסיר יותר מ-80% מאותם מזהמים. משרד הבריאות, המשרד להגנת הסביבה ורשות המים מקדמים בקרה על ריכוזי מיקרו-מזהמים בשפכים תעשייתיים, בדגש על שפכים של התעשייה הפרמצבטית.
נדרש ביצוע של הערכות סיכונים וניתוח בראייה הוליסטית אשר ישלבו נתונים שייאספו במסד הנתונים החדש, נתוני ניטור מהשדה (קרקע ותוצרת חקלאית) ונתוני ניטור ביולוגי (לדוגמה, קרבמזפין בדגימות שתן). חשוב שהערכות הסיכונים יעסקו בחשיפה למספר רב של כימיקלים וחומרים פרמצבטיים דרך קולחים (לדוגמה, מודלים אדיטיביים או סינרגיסטיים). לאור העדויות ההולכות ומתרבות כי שפכים עירוניים הם מקור לתרכובות פרפלואורואלקיליות ופוליפלואורואלקיליות10 ולמזהמים אורגניים בלתי פריקים, כולל מעכבי בעירה וחומרי הדברה, ראוי לבחון ניטור של מזהמים אלה בקולחים ובבוצה.
פרק זה, כמו יתר הפרקים בדוח, נכתב ע"י צוות מדענים ואנשי מקצוע ממשרד הבריאות, בשיתוף הקרן לבריאות וסביבה.
(1) Schapira, M., Manor, O., Golan, N., Kalo, D., Mordehay, V., Kirshenbaum, N., … Paltiel, O. (2020). Involuntary human exposure to carbamazepine: A cross-sectional study of correlates across the lifespan and dietary spectrum. Environment International, 143, 105951. https://doi.org/10.1016/j.envint.2020.105951
(2) Ben Mordechay, E., Tarchitzky, J., Chen, Y., Shenker, M., & Chefetz, B. (2018). Composted biosolids and treated wastewater as sources of pharmaceuticals and personal care products for plant uptake: A case study with carbamazepine. Environmental Pollution, 232, 164–172. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2017.09.029
(3) Kohl, A., Golan, N., Cinnamon, Y., Genin, O., Chefetz, B., & Sela-Donenfeld, D. (2019). A proof of concept study demonstrating that environmental levels of carbamazepine impair early stages of chick embryonic development. Environment International, 129, 583–594. https://doi.org/10.1016/j.envint.2019.03.064
(4) Carter, L. J., Chefetz, B., Abdeen, Z., & Boxall, A. B. A. (2019). Emerging investigator series: Towards a framework for establishing the impacts of pharmaceuticals in wastewater irrigation systems on agro-ecosystems and human health. Environmental Science: Processes & Impacts, 21(4), 605–622. https://doi.org/10.1039/c9em00020h
(5) Miarov, O., Tal, A., & Avisar, D. (2020). A critical evaluation of comparative regulatory strategies for monitoring pharmaceuticals in recycled wastewater. Journal of Environmental Management, 254, 109794. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2019.109794
(6) Prasanna, V. L., Mamane, H., Vadivel, V. K., & Avisar, D. (2020). Ethanol-activated granular aerogel as efficient adsorbent for persistent organic pollutants from real leachate and hospital wastewater. Journal of Hazardous Materials, 384, 121396. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2019.121396
(7) Zolti, A., Green, S. J., Ben Mordechay, E., Hadar, Y., & Minz, D. (2019). Root microbiome response to treated wastewater irrigation. Science of the Total Environment, 655, 899–907. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.11.251
(8) Marano, R. B. M., Zolti, A., Jurkevitch, E., & Cytryn, E. (2019). Antibiotic resistance and class 1 integron gene dynamics along effluent, reclaimed wastewater irrigated soil, crop continua: Elucidating potential risks and ecological constraints. Water Research, 164, 114906. https://doi.org/10.1016/j.watres.2019.114906
(9) Obayomi, O., Ghazaryan, L., Ben-Hur, M., Edelstein, M., Vonshak, A., Safi, J., Bernstein, N., & Gillor, O. (2019). The fate of pathogens in treated wastewater-soil-crops continuum and the effect of physical barriers. Science of the Total Environment, 681, 339–349. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.04.378
(10) Coggan, T. L., Moodie, D., Kolobaric, A., Szabo, D., Shimeta, J., Crosbie, N. D., ... Clarke, B. O. (2019). An investigation into per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) in nineteen Australian wastewater treatment plants (WWTPs). Heliyon, 5(8), e02316. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2019.e02316