ما فعالية المكانس في إزالة الغبار الناعم؟

أداء المكانس في مواجهة الجسيمات الخشنة (PM10) والجسيمات الدقيقة (PM2.5): الإزالة، وإعادة الرفع، والمدة الزمنية

معدلات كمية إزالة الجسيمات الخشنة (PM10) والجسيمات الدقيقة (PM2.5) في الظروف الحضرية الواقعية

تختلف أنواع المكانس الحديثة المختلفة اختلافًا كبيرًا فعليًّا في أدائها عند جمع جسيمات الغبار الدقيقة. فالمكانس الميكانيكية العادية تميل إلى إزالة نحو نصف تلك الجسيمات الأكبر حجمًا من فئة PM10 (أي حوالي ٥٤٪)، وفقًا لما أفادت به دراسات جودة الهواء التي أجرتها بكين عام ٢٠٢٤. أما الأنظمة المدعومة بالشفط فهي تؤدي أداءً أفضل بكثير في احتجاز الجسيمات الأصغر مثل جسيمات PM2.5، وهي تلك الجسيمات الدقيقة جدًّا القادرة على الاختراق العميق في رئتينا وتسبب مشكلات صحية. وأفضل الأداء تحققه نماذج الهواء المُجدَّد، التي تنظِّف الأسطح بشكلٍ شبه كاملٍ بمعدلات كفاءة تصل إلى نحو ٩٨٪، استنادًا إلى الاختبارات التي أجرتها معهد النظافة الحضرية عام ٢٠٢٣. وإذا أضافت المدن رشاشات المياه إلى هذه الآلات، فإنها تحقق نتائج أفضلَ كثيرًا، حيث تنخفض مستويات الغبار الدقيق بنسبة تقارب ٧٠٪ في الأماكن التي يلعب فيها الأطفال أو يتلقى فيها الناس الرعاية الطبية، مثل المناطق القريبة من المدارس والمستشفيات.

تحدي إعادة التحمُّص: عندما تُعيد المكانس إطلاق الغبار الدقيق في الهواء

عندما تستقر الغبار على الأسطح، يمكن أن يُثار مجددًا إلى الهواء إذا ما عرقله شيءٌ ما، مثل فرش التنظيف أو هبات الرياح القوية. وفي الواقع، تعيد المكانس الميكانيكية نحو ثلث ما تجمعه إلى الهواء بسبب التوربينات الدوّارة في فرشها التي تُحدث اضطرابات هوائية. أما أنظمة الشفط (المكانس الكهربائية) فهي تساعد في الحد من هذه المشكلة، لأنها تمتص الغبار بدلًا من دفعه حول المساحة. كما تعمل بعض الأنظمة الأحدث، المُسمَّاة «وحدات الهواء المُجدَّد»، بطريقة مختلفة أيضًا: فهي تُطلق تيارًا هوائيًّا لأسفل في الوقت نفسه الذي تولِّد فيه شفطًا، ما يساعد في خفض مستويات الجسيمات العالقة ذات القطر الأصغر من ١٠ ميكرون (PM10) في المناطق الحضرية المزدحمة بنسبة تصل إلى ٣٠٪ تقريبًا أثناء أوقات الذروة المرورية، وفقًا لأبحاث مشاريع رصد جودة الهواء في المدن. وللحفاظ على نظافة أكبر عمومًا، ينبغي على المشغلين مراقبة سرعة الفرش بدقة، مع استهداف سرعة أقل من ٢٥٠ دورة في الدقيقة. كما أن رش ضباب مائي خفيف فعّالٌ جدًّا، وكذلك أنظمة العادم المناسبة التي تقوم بترشيح الجسيمات الدقيقة باستخدام تقنية الفلاتر عالية الكفاءة (HEPA) قبل إخراج الهواء مجددًا إلى الخارج.

كم تدوم فعالية التنظيف؟ التناقص الزمني لتقليل الغبار الدقيق

يعتمد فعالية التنظيف الفعلي بشكل كبير على المكان الذي يتم فيه إجراء عملية التنظيف، ونوع المكنسة المستخدمة لأداء هذه المهمة. وبعد عمليات الكنس، تميل تركيزات الجسيمات الدقيقة (PM2.5) إلى العودة إلى مستوياتها الطبيعية بعد حوالي ٤–٦ ساعات في المناطق المزدحمة مثل مراكز التسوق أو الشوارع المركزية بالمدن. لكن من المثير للاهتمام أن هذه التحسينات غالبًا ما تستمر لفترة أطول بكثير في الأحياء الهادئة، وقد تدوم أحيانًا بين ٨ و١٢ ساعة. ووفقًا للدراسات التي أجرتها هيئة كاليفورنيا للنقل (Caltrans)، فإن المكانس الكاسحة بالشفط (vacuum sweepers) تمتلك قدرةً تراكمية تبلغ ضعف القدرة التي تتمتع بها النماذج الميكانيكية التقليدية فيما يخص الحفاظ على انخفاض تركيز الجسيمات العالقة بقطر أقل من ١٠ ميكرومتر (PM10). وبعض أنظمة الهواء المُجدَّدة المتقدمة تنجح حتى في الحفاظ على تركيز PM10 دون ٢٥ ميكروغرامًا لكل متر مكعب لمدة تقارب ١٨ ساعة مباشرةً بجانب مناطق البناء النشطة. ومع ذلك، فإن عدة عوامل تحدد المدة التي تدوم فيها هذه الفوائد: فحجم حركة المرور يلعب دورًا كبيرًا بالطبع، لكن ظروف الرياح أيضًا ذات أهميةٍ بالغة؛ إذ إن الرياح السريعة التي تتجاوز سرعتها ١٥ كيلومترًا في الساعة تؤدي ببساطة إلى إعادة خلط الجسيمات المُنظَّفة في الهواء. أما الأمطار فهي تُزيل الجسيمات عن السطح أو تحملها من الجو نحو الأرض، وذلك حسب توقيت هطولها.

نوع المكنسة مهم: أنظمة ميكانيكية مقابل أنظمة مساعدة بالشفط مقابل أنظمة الهواء المُعاد تدويره

الماكينات الميكانيكية: كفاءة منخفضة في التقاط الرواسب الأصغر من ٤٤ ميكرومترًا

تعمل معظم الماكينات الميكانيكية عبر فرشاة دوّارة تقوم بكنس الحطام إلى صناديق التجميع. وهي تؤدي أداءً جيدًا نسبيًّا مع الأجسام الأكبر حجمًا مثل الأوراق والصخور الصغيرة، لكنها تواجه مشكلات عند التعامل مع الرواسب الدقيقة جدًّا التي يقل قطرها عن ٤٤ ميكرومترًا تقريبًا. وهذا القطر يساوي تقريبًا حجم جسيمات المادة العالقة PM2.5 الخطرة التي نسمع عنها كثيرًا في الآونة الأخيرة. ونظام الفرشاة غير مصمَّم أصلًا للتعامل مع هذه الجسيمات الدقيقة جدًّا، ما يعني أنَّ قدرًا كبيرًا من الغبار الناعم يبقى على السطح بعد عملية التنظيف. وتشير الدراسات إلى أنَّ ما بين ٣٠٪ وربما حتى ٤٠٪ من هذا الغبار المجهرى يظل دون أن يتم جمعه. وهكذا يأتي الجزء الأهم: إنَّ كل هذه الجسيمات الدقيقة المتبقية تميل إلى الارتفاع مجددًا في الهواء أثناء تشغيل المكنسة، ما يجعل الوضع أسوأ بدلًا من تحسينه.

ماكينات الشفط وماكينات الهواء المُعاد تدويره: معدلات أعلى لجمع الجسيمات ذات الصلة بـ PM2.5

مُكشِّفات الشوارع المزودة بتقنية التفريغ تَجذب الغبار مباشرةً إلى أنظمة الفلترة المغلقة الخاصة بها باستخدام قوة شفطٍ قوية. أما النوع المتجدد للهواء فيعمل بطريقة مختلفة، حيث يُنشئ نظام تدفق هواء مغلقًا يُفلت الجسيمات الدقيقة قبل شفطها عبر ضغط سلبي. وعادةً ما تلتقط هذه الآلات ما بين ٦٨٪ إلى ٨٥٪ من جسيمات المادة العالقة PM2.5، أي ما يعادل تقريبًا ضعف ما تحققه مُكشِّفات الشوارع الميكانيكية التقليدية. كما أن التصميم المغلق له أهمية بالغة أيضًا، لأنه يمنع ارتداد الغبار الناعم إلى الهواء أثناء عمليات التنظيف. وتتميَّز مُكشِّفات التفريغ بأداءٍ متفوقٍ عادةً في مراكز المدن المزدحمة التي تفرض لوائح صارمة على جودة الهواء، بينما تتعامل نماذج الهواء المتجدد مع الجسيمات الدقيقة والفضلات الأكبر حجمًا على حدٍّ سواء، مما يجعلها مثاليةً للمناطق السكنية التي تواجه مشكلات متنوعة في التلوث.

ما وراء إزالة الكتل: لماذا يشكِّل الالتقاط غير الكامل للغبار الناعم مخاطر صحية وبيئية

عندما لا يتم التقاط الغبار الدقيق بشكل صحيح، فإنه يشكل تهديدات خطيرة على الصحة العامة والبيئة على حد سواء. يمكن أن تخترق تلك الجسيمات الصغيرة جدًا PM2.5 وPM10 أعمق داخل الرئتين وحتى تصل إلى مجرى الدم، مما يؤدي إلى تفاقم حالات مثل الربو والتهاب الشعب الهوائية، بالإضافة إلى التسبب في مشكلات قلبية. وفقًا لبيانات منظمة الصحة العالمية لعام 2021، يُربط بهذه المشكلات حوالي 4.2 مليون حالة وفاة مبكرة سنويًا على مستوى العالم. من الناحية البيئية، فإن الغبار الذي يتسرب ينتهي به المطاف بالاستقرار على النباتات، ما يخل بقدرتها على إنتاج الغذاء عبر عملية البناء الضوئي ويؤدي إلى إبطاء النمو. ثم تحمل مياه الأمطار الجريان مواد خطرة مثل الرصاص والكادميوم إلى الأنهار والجداول القريبة. تعاني المدن حقًا في الحفاظ على معايير جودة الهواء عندما لا تُعالج هذه الجسيمات الفائقة الصغر بشكل مناسب، مما يؤدي إلى مزيد من المشكلات التنظيمية وتدهور النظم الإيكولوجية مع مرور الوقت. ولهذا السبب فإن مجرد التقاط جزء من جسيمات PM2.5 ليس كافيًا أبدًا لحماية المجتمعات أو الحفاظ على صحة بيئتنا.

قسم الأسئلة الشائعة

ما هو PM10 وPM2.5؟

يشير مصطلحا PM10 وPM2.5 إلى المواد الجسيمية ذات الأقطار التي تبلغ 10 ميكرومترات أو أقل و2.5 ميكرومترات أو أقل على التوالي. وهي جسيمات عالقة في الهواء يمكن استنشاقها إلى داخل الرئتين.

كيف تؤثر الكنس الميكانيكي على جودة الهواء؟

يمكن للآلات الكاسحة الميكانيكية أن تعيد تعليق جزيئات الغبار في الهواء بسبب فرشاتها الدوارة. مما قد يؤدي إلى زيادة مستويات الجسيمات الدقيقة مثل PM10 وPM2.5 في الهواء.

لماذا تُعدّ الكاسحات ذات الهواء المُعاد توليدُه أكثر فعالية؟

تستخدم الكاسحات ذات الهواء المُعاد توليدُه مزيجًا من ضغط الهواء والشفط لإزالة الجسيمات. ويقلل هذا من إعادة التعليق ويُمكّن من التقاط نسبة أعلى من الغبار الناعم، ما يجعلها أكثر فعالية مقارنة بالكاسحات الميكانيكية التقليدية.