حلول علمية لتعزيز استخدام مياه «الصرف الصحي» في الزراعة

تجري معالجة أقل من خُمسها عالمياً

يمكن استخدام مياه الصرف الصحي المعالجة في الزراعة (رويترز)
يمكن استخدام مياه الصرف الصحي المعالجة في الزراعة (رويترز)
TT

حلول علمية لتعزيز استخدام مياه «الصرف الصحي» في الزراعة

يمكن استخدام مياه الصرف الصحي المعالجة في الزراعة (رويترز)
يمكن استخدام مياه الصرف الصحي المعالجة في الزراعة (رويترز)

تشكل ندرة المياه مصدر قلق متزايد في مناطق مثل شمال وشرق أفريقيا، وشبه الجزيرة العربية، ومن المتوقع أن يؤدي تغير المناخ إلى تفاقم اختلالات توازن المياه، ما يؤدي إلى آثار اقتصادية واجتماعية كبيرة.

تعويض ندرة مياه الريوتقدّر الأمم المتحدة أنه بحلول 2030، لن يتمكن 1.6 مليار شخص من الحصول على مياه شرب آمنة، و2.8 مليار شخص من الوصول إلى خدمات الصرف الصحي الآمنة. ويتعرض القطاع الزراعي، الذي يستهلك 70 في المائة من مياه العالم، للخطر بشكل خاص، لكن دراسة دولية كشفت أن إعادة استخدام مياه الصرف الصحي المعالجة بشكل مناسب لأغراض الري توفر حلاً واعداً يخفف بشكل كبير من ندرة مياه الري، خاصة في المناطق التي تعاني من نقص المياه.

وينتج العالم سنوياً 400 كيلومتر مكعب من مياه الصرف الصحي، مع توقعات بزيادة قدرها 50 في المائة بحلول 2050 بسبب النمو السكاني والتحضر، لكن يتم تصريف أكثر من 80 في المائة من تلك المياه دون معالجة، ما يشكل تهديداً بيئياً وصحياً كبيراً، وفق الدراسة المنشورة بعدد يونيو (حزيران)، من دورية (Nature Reviews Earth & Environment).

وكشفت الدراسة التي أجراها باحثون من الولايات المتحدة وفرنسا وإيطاليا وقبرص أنه في الوقت الحالي، تتم معالجة جزء صغير فقط (أقل من 20 في المائة) من مياه الصرف الصحي المنتجة عالمياً، وتتم إعادة استخدام جزء أصغر (2-15 في المائة) لأغراض الري.

وينبع هذا النقص في الاستخدام من المخاوف بشأن المخاطر الصحية والبيئية المحتملة المرتبطة بالمياه العادمة المعالجة بشكل غير مناسب وعدم التخلص من جميع البكتيريا والفيروسات، لكن الباحثين يؤكدون أن تقنيات المعالجة المتقدمة، إلى جانب المراقبة واللوائح القوية لجودة المياه، يمكن أن تعالج هذه المخاوف بشكل فعال.

حلول علميةوسلطت الدراسة الضوء على الحلول العلمية لتعزيز الاستخدام المستدام لمياه الصرف الصحي في الزراعة، مشيرة إلى نجاح الولايات المتحدة في معالجة وإعادة استخدام مياه الصرف الصحي لتوفير إمدادات مياه مستقرة للإنتاج الزراعي، مع إمكانية انتشار هذا النموذج على نطاق واسع عالمياً.

ووفق الدراسة، تتمثل أبرز الحلول في الاستثمار في تقنيات معالجة المياه المتقدمة والمستدامة، مثل الأكسدة المتقدمة والترشيح الغشائي وتكنولوجيا النانو، لتحسين جودة المياه وكفاءتها.

وتستخدم الأكسدة المتقدمة مركبات مثل الأوزون لتفكيك الملوثات العضوية، بينما تعتمد تقنيات الترشيح الغشائي على أغشية دقيقة لفصل المواد الصلبة والسوائل. أما تقنيات النانو فتطور مواد وأدوات جديدة لمعالجة مياه الصرف الصحي. وحث الفريق على وضع أطر تنظيمية شاملة وضمان سلامة واستدامة أنظمة إعادة الاستخدام، وزيادة الوعي الاجتماعي لقبول مياه الصرف الصحي المعالجة.

وأكدت الدراسة أهمية الخطط الشاملة لإدارة المخاطر والمراقبة المستمرة لضمان الصحة البيئية والعامة، مع الحاجة إلى دراسات لتقييم البيئة الزراعية وجودة المياه.

يقول الدكتور محمد الحجري، رئيس وحدة الري والصرف بمركز بحوث الصحراء في مصر، إن استخدام مياه الصرف الصحي المعالجة في الزراعة غير متاح لجميع الدول بسبب تكلفتها المرتفعة، وقد تقتصر على الدول الغنية والبلدان التي تعاني من ندرة شديدة في المياه.

وأوضح لـ«الشرق الأوسط» أن أبرز المعوقات هو القبول الاجتماعي، حيث ترتبط مياه الصرف الصحي بصور سلبية في أذهان الناس، ما يصعّب قبول إعادة استخدامها، كما يوجد خوف من عدم نجاح تقنيات المعالجة في إزالة كافة العناصر والملوثات الضارة، مشيراً إلى أن بعض الدول تحظر استخدام هذه المياه في المحاصيل الغذائية.

وأشار إلى أنه يمكن تقليل تكلفة ومراحل معالجة مياه الصرف الصحي من خلال فصل المياه الرمادية، الناتجة عن الاستحمام والاستخدامات المنزلية الأخرى بعيداً عن صرف المراحيض، وبذلك تنخفض مراحل المعالجة وتقل التكلفة، ويمكن إعادة استخدامها بسهولة في الزراعة.

ونوه بأن مصر ودولاً أخرى تستخدم مياه الصرف الصحي المعالجة لري الحدائق والمسطحات الخضراء، لكنها لا تستخدمها في المحاصيل الغذائية.



لماذا يُحب المعلمون الذكاء الاصطناعي التوليدي للحصول على المشورة؟

لماذا يُحب المعلمون الذكاء الاصطناعي التوليدي للحصول على المشورة؟
TT

لماذا يُحب المعلمون الذكاء الاصطناعي التوليدي للحصول على المشورة؟

لماذا يُحب المعلمون الذكاء الاصطناعي التوليدي للحصول على المشورة؟

يمكن للمعلمين استخدام الذكاء الاصطناعي التوليدي بعدة طرق، فقد يستخدمونه لتطوير خطط الدروس، وإجراء الاختبارات، أو قد يعتمد المعلمون على أداة الذكاء الاصطناعي التوليدي، مثل «تشات جي بي تي» (ChatGPT)، للحصول على رؤى حول كيفية تدريس مفهوم ما، بشكل أكثر فاعلية.

ملخص البحث الأكاديمي

إنجازات المعلمين بتوظيف الذكاء الاصطناعي

سامانثا كيبلر، أستاذة مساعدة للتكنولوجيا والعمليات في كلية «ستيفن إم روس للأعمال» بجامعة ميشيغان، وكلير سنايدر، مرشحة دكتوراه في إدارة الأعمال بجامعة ميشيغان، كتبتا (*) تقولان: «في بحثنا الجديد، أفاد المعلمون الذين يقومون بكلا الأمرين فقط بأنهم يشعرون بأنهم ينجزون مزيداً من العمل، كما أخبرونا بأن تدريسهم كان أكثر فاعلية باستخدام الذكاء الاصطناعي. على مدار العام الدراسي 2023-2024، تابعنا 24 معلماً في مدارس (K-12) (في النظام التعليمي الأميركي: المدارس التي تشمل المراحل من رياض الأطفال والابتدائية والمتوسطة حتى الصف 12-المحرر) في جميع أنحاء الولايات المتحدة، وهم يتصارعون بشأن ما إذا كان ينبغي لهم استخدام الذكاء الاصطناعي التوليدي في عملهم، وكيفية استخدامه».

وأضافت الباحثتان: «قدمنا ​​لهم جلسة تدريبية قياسية حول الذكاء الاصطناعي التوليدي في خريف 2023. ثم أجرينا ملاحظات ومقابلات واستطلاعات متعددة طوال العام. لقد وجدنا أن المعلمين يشعرون بمزيد من الإنتاجية والفاعلية مع الذكاء الاصطناعي التوليدي عندما لجأوا إليه للحصول على المشورة».

أساليب تعليم بديلة

قد لا تنجح الطرق القياسية للتدريس وفقاً للمعايير التي تناسب طالباً واحداً، أو في عام دراسي واحد في عام آخر. قد يتعثر المعلمون ويحتاجون إلى تجربة نهج مختلف، وهنا اتضح أن الذكاء الاصطناعي التوليدي يمكن أن يكون مصدراً للأفكار لتلك الأساليب البديلة.

وفي حين يُركز كثيرون على فوائد الإنتاجية لكيفية مساعدة الذكاء الاصطناعي التوليدي للمعلمين في إجراء الاختبارات أو الأنشطة بشكل أسرع، تُشير دراستنا إلى شيء مختلف، إذ إن المعلمين يشعرون بمزيد من الإنتاجية والفاعلية عندما يتعلم طلابهم، ويبدو أن الذكاء الاصطناعي التوليدي يساعد بعض المعلمين في الحصول على أفكار جديدة حول كيفية تعزيز تعلُّم الطلاب.

تحفيز الإبداع

يتطلب التدريس من رياض الأطفال حتى الصف الثاني عشر الإبداع، خصوصاً عندما يتعلق الأمر بمهام، مثل خطط الدروس أو كيفية دمج التكنولوجيا في الفصل الدراسي. ومع ذلك، يتعرض المعلمون لضغوط للعمل بسرعة، لأن لديهم كثيراً من الأمور للقيام بها، مثل إعداد المواد التعليمية، والاجتماع مع أولياء الأمور وتصحيح واجبات الطلاب المدرسية. لا يملك المعلمون وقتاً كافياً كل يوم للقيام بكل العمل الذي يحتاجون إليه. نحن نعلم أن مثل هذه الضغوط غالباً ما تجعل الإبداع صعباً، وهذا يمكن أن يجعل المعلمين يشعرون بالعجز.

يرى بعض الناس، خصوصاً خبراء الذكاء الاصطناعي، أن الذكاء الاصطناعي التوليدي هو الحل لهذه المشكلة؛ فهو دائماً على أهبة الاستعداد، ويعمل بسرعة، ولا يتعب أبداً.

تحديات تعلُّم استخدام الذكاء الاصطناعي

ومع ذلك، تفترض هذه النظرة أن المعلمين سيعرفون كيفية استخدام الذكاء الاصطناعي التوليدي بشكل فعال للحصول على الحلول التي يسعون إليها. يكشف بحثنا أن الوقت الذي يستغرقه عدد من المعلمين للحصول على ناتج مرضٍ من التكنولوجيا -ومراجعته لتناسب احتياجاتهم- لا يقل عن الوقت الذي يستغرقه إنشاء المواد من الصفر بمفردهم، وهذا هو السبب في أن استخدام الذكاء الاصطناعي التوليدي لإنشاء المواد لا يكفي لإنجاز المزيد.

من خلال فهم كيفية استخدام المعلمين للذكاء الاصطناعي التوليدي بشكل فعال للحصول على المشورة، يمكن للمدارس اتخاذ قرارات أكثر استنارة حول كيفية الاستثمار في الذكاء الاصطناعي لمعلميها، وكيفية دعم المعلمين في استخدام هذه الأدوات الجديدة. علاوة على ذلك، فإن هذا يعود بالفائدة على العلماء الذين يصنعون أدوات الذكاء الاصطناعي، والذين يمكنهم اتخاذ قرارات أفضل حول كيفية تصميم هذه الأنظمة.

محدودية البحث

ما زال هذا الأمر غير معروف، إذ يواجه عدد من المعلمين عقبات تمنعهم من رؤية فوائد أدوات الذكاء الاصطناعي التوليدي، مثل «تشات جي بي تي». وتشمل هذه الفوائد القدرة على إنشاء مواد أفضل بشكل أسرع.

ومع ذلك، كان المعلمون الذين تحدثنا إليهم جميعاً مستخدمين حديثاً للتكنولوجيا. قد يكون لدى المعلمين الأكثر دراية بطرق تحفيز الذكاء الاصطناعي التوليدي -الذين نسميهم «المستخدمين الأقوياء»- طرق أخرى للتفاعل مع التكنولوجيا لم نرها. كما أننا لا نعرف حتى الآن بالضبط لماذا ينتقل بعض المعلمين من كونهم مستخدمين جديدين إلى مستخدمين ماهرين، في حين لا يفعل آخرون ذلك.

نظرة موجزة على البحث الأكاديمي:

https://papers.ssrn.com/sol3/papers.cfm?abstract_id=4924786#maincontent

* مجلة «فاست كومباني»، خدمات «تريبيون ميديا»