---

תקציר

חומרי הדברה, חומרים רפואיים ומוצרי טיפוח אישיים מוצאים את דרכם לסביבה החקלאית דרך שימוש בשדה והשקיה בקולחים. באזורים צחיחים למחצה, כמו ישראל, אירוע הגשם המשמעותי הראשון גורם לסחף קרקעות חקלאיות לנחלים ולזליגת מזהמים אורגניים מהסביבה החקלאית למערכת אקולוגית רגישה זו. נוסף על כך, הסביבה הנחלית חשופה למזהמים אורגניים מנגר עירוני ומגלישות ממתקני טיפול בשפכים. במחקר זה אופיינו וכומתו מזהמים אורגניים מומסים במי השיטפון וספוחים על גבי חלקיקים מרחפים בגל השיטפון הראשון של העונה (2019/20) בשבעה נחלי חוף.

60 מזהמים אורגניים שונים כומתו במי השיטפון ו-48 בחלקיקים המרחפים. בדוגמאות מי השיטפון הסכום הגבוה ביותר של ריכוזי חומרי הדברה נמצא בנחל הקישון, ועמד על כ-13,900 ננוגרם לליטר; הסכום הגבוה ביותר של ריכוזי החומרים הרפואיים ומוצרי הטיפוח נמצא בנחל חילזון, ועמד על כ-2,090 ננוגרם לליטר. בדוגמאות החלקיקים המרחפים הסכום הגבוה ביותר של ריכוזי חומרי ההדברה נמצא בנחל אלכסנדר, והיה 425 ננוגרם לגרם; הסכום הגבוה ביותר של ריכוזי החומרים הרפואיים ומוצרי הטיפוח נמצא בנחל חילזון, ועמד על 494 ננוגרם לגרם.

הרכב תערובת המזהמים וריכוזם היה שונה בין הנחלים, וזאת בשל השונות המרחבית ושימושי הקרקע האופייניים לכל אגן היקוות. בכל הנחלים נמצא שריכוזי חומרי ההדברה במי השיטפון חושפים את אוכלוסיית שוכני קרקעית הנחל לפוטנציאל רעילות אקוטית בינוני, בעוד שאוכלוסיות הסרטנונים והדגים לא נמצאות בסכנה אקוטית. המידע ממחקר זה ומסקנותיו מדגישים את הצורך בניטור סדיר של נחלי ישראל עבור מזהמים אורגניים שמקורם בפעילות חקלאית ועירונית כדי להעריך את ההשפעות האקו-טוקסיקולוגיות על הסביבה הנחלית ובהתאם לכך לצאת בהמלצות לקביעת מדיניות.

מבוא

בישראל ישנם כעשרה נחלי חוף מרכזיים הנשפכים לים התיכון. עד לאמצע המאה הקודמת מקור אספקת המים העיקרי לנחלי החוף היה טבעי, ואיכותם הייתה גבוהה. הגידול באוכלוסייה והפיתוח התעשייתי המואץ בשילוב עם שאיבת מי מעיינות והזרמת שפכים וקולחים הביאו לפגיעה במאזן ובאיכות של המים בנחלים ובמערכת האקולוגית הרגישה המתקיימת בסביבתם ^[6]. מחקרים רבים הראו כי חומרים רפואיים ומוצרי טיפוח לא מורחקים באופן מלא במהלך הטיפול בשפכים, ולכן נוכחים בקולחים המשוחררים לסביבה הנחלית או משמשים להשקיה של שדות חקלאיים, ומשם עלולים להגיע לסביבה הנחלית ^{[11, 2]}. סוג נוסף של חומרים שמזהמים את הסביבה הנחלית הם חומרי הדברה משדות חקלאיים ומשימוש לא חקלאי, שמגיעים לנחלים עם נגר עילי וסחף קרקעות. באזורים שיורדים בהם משקעים לאורך כל השנה ניתן למדוד ריכוזים גבוהים של חומרי הדברה סמוך למועד פיזורם ^{[7, 5, 4]}. לעומת זאת, באזורים צחיחים למחצה, כמו ישראל, אירוע הגשם המשמעותי הראשון יגרום לשטיפת כמות גדולה של חומרי הדברה מהשטח המעובד אל הסביבה הנחלית ^[4].

מחקרים מהשנים האחרונות דיווחו על הימצאותן של תערובות מזהמים אורגניים בסביבה הנחלית והחופית בישראל ועל הסכנה הפוטנציאלית שהן מהוות לסביבות טבעיות אלה ^{[10, 9, 8, 3]}. עם זאת, חסר מידע רב לגבי היקף התופעה, בעיקר מכיוון שחומרי הדברה, חומרים רפואיים ומוצרי טיפוח אינם נבדקים כחלק מניטור הנחלים השוטף. מטרת המחקר המתואר במאמר היא לגשר על פער ידע זה תוך הרחבת היריעה למדידות של המזהמים על גבי החלקיקים המרחפים (suspended sediments) במספר נחלי חוף ישראלים באירוע שיטפון ראשון.

שיטות וחומרים

דוגמאות של מי שיטפון וחלקיקים מרחפים נאספו משבעה נחלי חוף מרכזיים בישראל (איור 1) במהלך אירוע השיטפון הראשון בכל נחל בשנה ההידרולוגית 2019/20 (הידרוגרפים המתארים את השתנות הספיקות בנחלים מוצגים בנספח 1). בכל נחל נאספו שלוש דוגמאות בהפרש של כ-30 דקות. הדוגמאות אוחסנו בקירור שלושה ימים כדי לאפשר שקיעה והפרדה של החלקיקים. החלקיקים עברו ייבוש בהקפאה וכתישה. דוגמאות מי השיטפון והחלקיקים המרחפים עברו אנליזה באמצעות LC-MS/MS לזיהוי ולכימות של עשרות מזהמים אורגניים. פירוט נוסף על תהליך המיצוי והאנליזה מופיע בנספח 2.

איור 1

אגני ההיקוות ונקודות הדגימה (מסומנות) בנחלי החוף שנדגמו

תוצאות ודיון

הנחלים שנדגמו פזורים לכל אורך קו החוף, החל בנחל חילזון בצפון ועד לנחל שקמה בדרום (איור 1). גודל אגני הניקוז, עוצמות הגשם, משך אירועי הגשם ושימושי השטח (חקלאי או עירוני) השונים גרמו לכך שאירועי השיטפון נבדלים האחד מהשני במשכם ובעוצמתם (נספח 1). השיטפון הקצר ביותר היה בנחל שקמה ונמשך כ-15 שעות, והארוך ביותר היה בנחל אלכסנדר ונמשך כ-85 שעות. ספיקות השיא נעו בין כ-16 מ"ק לשנייה בנחל שורק לכ-118 מ"ק לשנייה בנחל חדרה. בארבעה נחלים (חילזון, חדרה, אלכסנדר ושקמה) האירועים שנדגמו היו בעלי הספיקות הגבוהות ביותר שנמדדו באותה שנה הידרולוגית (2019/20). אירועי שיטפון ראשון, במשכי זמן ובעוצמות זרימה שנמדדו, עלולים לגרום להסעה של מזהמים אורגניים מהסביבה החקלאית והעירונית לסביבה הנחלית עקב סחף קרקעות והזרמת קולחים לא מטופלים (בעקבות עומס על מתקני הטיפול בשפכים).

על אף התנאים המחמירים בניתוח הנתונים (נכללו רק חומרים שנמצאו מעל סף הכימות ביותר משתי דוגמאות מתוך שלוש דגימות באחד הנחלים), לא נמצאה אף דוגמה של מי שיטפון או של חלקיקים מרחפים שהייתה נקייה מחומרי ההדברה או מהחומרים הרפואיים וממוצרי הטיפוח שנבדקו. בדוגמאות מי השיטפון נמצאו 60 מזהמים – 47 חומרי הדברה ו-13 חומרים רפואיים ומוצרי טיפוח (נספח 3) ובדוגמאות החלקיקים המרחפים נמצאו וכומתו 48 מזהמים – 42 חומרי הדברה ו-6 חומרים רפואיים ומוצרי טיפוח (נספח 4). תערובת דומה של חומרי הדברה נמצאה בכלל הנחלים; עם זאת, חמישה קוטלי עשבים נמצאו רק בנחל בודד ולא באחרים: Linuron, Metribuzin ו-Terbacil נמצאו בדוגמאות מנחל שקמה, Trifluralin נמצא רק בנחל הקישון, ו-Hexazinone נמצא רק בנחל לכיש (נספחים 3 ו-4).

מספר המזהמים שנמצאו בדוגמת מי שיטפון בודדת נע בין 44 בנחל הקישון ובנחל שקמה ועד ל-55 בנחל אלכסנדר. בדוגמאות החלקיקים המרחפים מספר המזהמים נע בין 32 בנחל חילזון ובנחל שקמה ועד ל-45 בנחלים שורק ולכיש. חשוב לציין שכמחצית מהמזהמים שנבדקו (33) נמצאו בכל דוגמאות מי השיטפון; 21 מזהמים נמצאו בכל דוגמאות החלקיקים המרחפים (נספחים 3 ו-4). אנו מניחים כי יציבות סביבתית גבוהה יחסית ותפוצת שימוש נרחבת הן הגורמים המרכזיים לשכיחות הגבוהה של המזהמים האלה בכל הנחלים.

בדוגמאות מי השיטפון נמצאו המזהמים בטווח ריכוזים של חמישה סדרי גודל (10⁴-10^-1 ננוגרם לליטר; איור 2) ובדוגמאות החלקיקים המרחפים נמצאו המזהמים בטווח ריכוזים של ארבעה סדרי גודל (10²-10^-2 ננוגרם לגרם; איור 2). קוטל העשבים Diuron הוא המזהם שנמצא בריכוז הגבוה ביותר בדוגמאות מי השיטפון (3,436 ננוגרם לליטר), וזאת ככל הנראה בשל השימוש הנרחב בו ומאחר שהוא מפוזר בריסוס על פני תאי שטח גדולים. לעומת זאת, בדוגמאות החלקיקים המרחפים נמצא בריכוז הגבוה ביותר (207 ננוגרם לגרם) החומר המשמר Methylparaben, שיש בו שימוש נרחב בתעשיית הקוסמטיקה. שונות גדולה נצפתה גם בריכוז המזהמים בין הנחלים השונים (נספחים 3 ו-4). לדוגמה, ריכוז ה-Diuron בדוגמאות מי השיטפון בנחל הקישון היה גבוה פי 17.4 מזה שנמדד בנחל שקמה; בדוגמאות החלקיקים המרחפים יחס הריכוזים בין הנחלים היה 20.4. מספר המזהמים שלא נמצאה בהם שונות מובהקת בין הנחלים השונים נמוך. בדוגמאות מי השיטפון ארבעה מזהמים לא הראו הבדל מובהק בריכוז בין הנחלים השונים (Carbofuran, Diflufenican, Propoxur, Sildenafil), ובדוגמאות החלקיקים המרחפים שבעה מזהמים לא הראו הבדל מובהק בריכוז בין הנחלים השונים (Azoxystrobin, Diazinon, Imidacloprid, Lamotrigine, Methomyl, Methylparaben, Triadimenol A). אנו משערים כי הסיבה לכך היא משך שהייה קצר יחסית של החלקיקים המרחפים במי השיטפון במהלך הזרימה בנחל. משך השהייה הקצר לא אִפשר הגעה למצב של שיווי משקל מלא בתהליכי ספיחה ושחרור, והמזהמים שנשארו ספוחים לחלקיקים המרחפים היו בעלי אנרגיית הספיחה או הקישור החזקה ביותר.

איור 2

ריכוז חומרי הדברה (כתום) וחומרים רפואיים ומוצרי טיפוח (כחול) במי השיטפון (צד שמאל) ובחלקיקים המרחפים (צד ימין) באירועי שיטפון ראשון בנחלי החוף של ישראל

הנתונים מוצגים בתרשימי קופסה עבור 21 דוגמאות מי הנחלים (שבעה נחלים, שלוש דגימות לכל נחל); n=21 . נקודות חריגות (10,000-14,000 ננוגרם לליטר) של Diuron הושמטו מהגרף השמאלי.

בחינת ריכוזי המזהמים האורגניים אפשרה לנו להעריך את מידת הזיהום הכולל של חומרי הדברה וחומרים רפואיים ומוצרי טיפוח במי השיטפון ובחלקיקים המרחפים בנחלים השונים (איור 3). כאשר בוחנים בנפרד את סכום הריכוזים של חומרי ההדברה ואת סכום הריכוזים של החומרים הרפואיים ומוצרי הטיפוח בדוגמאות מי השיטפון, ניתן לראות כי בין שתי קבוצות המזהמים יש הבדלים גדולים ומובהקים סטטיסטית בנחלים השונים. סכום הריכוזים של חומרי ההדברה במי השיטפון של נחל הקישון היה הגבוה ביותר, ועמד על כ-13,900 ננוגרם לליטר, וסכום הריכוזים הגבוה ביותר של החומרים הרפואיים ומוצרי הטיפוח נמצא בנחל חילזון ועמד על כ-2,090 ננוגרם לליטר. גם בדוגמאות החלקיקים המרחפים נמצאו הבדלים מובהקים סטטיסטית. סכום הריכוזים של חומרי ההדברה בחלקיקים המרחפים של נחל אלכסנדר היה הגבוה ביותר ועמד על 425 ננוגרם לגרם, והסכום הגבוה ביותר של ריכוזי החומרים הרפואיים ומוצרי הטיפוח נמצא בנחל חילזון והיה 494 ננוגרם לגרם. ניתן לייחס את הבדלי הריכוזים בין הנחלים לשוני בין אגני ההיקוות מבחינת שימושי קרקע ומבחינת איכות הקולחים המשמשים להשקיה.

איור 3

סכום הריכוזים של חומרי הדברה (כתום) וחומרים רפואיים ומוצרי טיפוח (כחול) שנמצאו במי השיטפון (א) ובחלקיקים המרחפים (ב) באירועי שיטפון ראשון בנחלי החוף של ישראל

הנתונים המוצגים הם ממוצע סכום הריכוזים ושגיאת תקן עבור שלוש דוגמאות מכל נחל.

בכל הנחלים שנדגמו נמצא שסכום הריכוזים של חומרי ההדברה במי השיטפון גבוה מסכום החומרים הרפואיים ומוצרי הטיפוח. ההבדל הגדול בין שתי קבוצות החומרים היה בנחל הקישון (פי 19.7), והקטן ביותר נמצא בנחל חילזון (פי 1.2). לעומת זאת, בדוגמאות החלקיקים המרחפים המצב היה כמעט הפוך: בחמישה מתוך שבעת הנחלים (חילזון, חדרה, שורק, לכיש ושקמה) סכום הריכוזים של החומרים הרפואיים ומוצרי הטיפוח היה גבוה יותר מסכום הריכוזים של חומרי ההדברה. ההבדל הגדול ביותר נמצא בנחל חילזון (פי 2.2), והקטן ביותר נמצא בנחל הקישון (פי 1.2). ממצא מעניין נוסף הוא שבכל הנחלים היחס בין סכום הריכוזים של החומרים הרפואיים ומוצרי הטיפוח בחלקיקים המרחפים לבין ריכוזם במי השיטפון (המקביל לקבוע החלוקה; K_d) היה גבוה משמעותית מיחס זה עבור חומרי ההדברה. כלומר, לחומרים הרפואיים ולמוצרי הטיפוח ישנה העדפה גדולה יותר לספיחה ולקישור לחלקיקים המרחפים מאשר לחומרי ההדברה. ההבדלים הגדולים ביותר נצפו בנחלים לכיש ושקמה, שקבועי החלוקה של החומרים הרפואיים ומוצרי הטיפוח בהם היו גדולים פי 20-22 מאלה של חומרי ההדברה. אנו משערים שמכלול התכונות הפיזיו-כימיות של קבוצת החומרים הרפואיים ומוצרי הטיפוח, התכונות והמאפיינים של החלקיקים המרחפים והכימיה של מי השיטפון הם הגורמים להעדפה גדולה יותר לספיחה של קבוצת החומרים הרפואיים ומוצרי הטיפוח. נוסף על כך, אופן הגעת שתי קבוצות החומרים לשדה שונה; בעוד ששימוש בחומרי הדברה נעשה לרוב באופן חד-פעמי, חומרים רפואיים ומוצרי טיפוח מגיעים לשדה החקלאי לאורך עונת ההשקיה. לדוגמה, הדברה בעזרת Diuron (בהתאם להמלצות השימוש) חושפת את הסביבה החקלאית לכ-240 גרם לדונם, בעוד שהשקיה שנתית בקולחים חושפת את השדה החקלאי לכ-0.1 גרם לדונם של קפאין (חושב עבור ריכוז ממוצע של 220 ננוגרם לליטר ^[1] והשקיה שנתית של 500 מ"מ). הריכוז ואופן החשיפה השונים עשויים להשפיע על הגורל והקישור שלהם בקרקע ומכאן ההשפעה על קבוע החלוקה הנצפה.

מדד הרעילות האקוטית עבור חומרי הדברה (PTI – Pesticide Toxicity Index; נספח 2) חושב עבור דגים, סרטנונים ושוכני קרקעית (Benthic invertebrates). רק עבור שוכני קרקעית נמצא כי ערך ה-PTI היה בין 0.1 ל-1, המוגדר כבעל פוטנציאל רעילות בינוני (איור 4). הרעילות הגבוהה ביותר נמצאה בנחל שורק (PTI=0.99) והנמוכה ביותר בנחל שקמה (PTI=0.30). חשוב לציין שחשיפת בעלי חיים שוכני קרקעית במשך 96 שעות לסביבה ברעילות PTI=1, המוגדרת כרעילות גבוהה, צפויה להביא לתמותה של 50% מהאוכלוסייה. כלומר, במהלך אירועי השיטפון שנדגמו נחשפה קבוצה טקסונומית זו לחומרי הדברה בריכוזים שצפויים להביא לפגיעה משמעותית בה. נוסף על כך, חשוב להדגיש שמדדי הרעילות חושבו אך ורק עבור חומרי ההדברה שנמצאו בדוגמאות במי השיטפון. חומרים רפואיים, מוצרי טיפוח ומזהמים נוספים שנמצאים במי השיטפון לא נכללו בחישובים. כמו כן, המזהמים הספוחים לחלקיקים המרחפים (כולל חומרי ההדברה) לא נכללו בחישובי הרעילות. יתרה מכך, יש צורך להתייחס גם למדדי רעילות כרונית ולהשפעתם ארוכת-הטווח (לא בוצע במחקר זה).

איור 4

מדד רעילות אקוטית עבור חומרי ההדברה (PTI) לשוכני קרקעית באירועי שיטפון ראשון בנחלי החוף של ישראל

המדד חושב עבור חומרי ההדברה המומסים במי השיטפון בלבד. מוצגים הממוצע ושגיאת התקן עבור שלוש דוגמאות מכל נחל.

סיכום ומסקנות

מחקר זה מדווח לראשונה על הרכב תערובות מזהמים אורגניים בפרקציה הספוחה והמומסת באירועי שיטפון ראשון בנחלי חוף מרכזיים בישראל. תערובות מזהמים, הכוללות עשרות חומרים שונים בטווח ריכוזים רחב, נמצאו בכל אחת מדוגמאות מי השיטפון והחלקיקים המרחפים. הימצאות תערובות המזהמים בתפוצה כה רחבה מעידה כי זליגת החומרים האלה לסביבה הטבעית אינה מקרה נקודתי, אלא תופעה בקנה מידה ארצי. ההבדלים בריכוזי המזהמים בין הנחלים השונים נובעים מאופן השימוש בכל חומר, משימושי קרקע שונים, מאיכות הקולחים להשקיה בכל אגן היקוות ומאופן הממשק והניהול של כל נחל. עוד נמצא כי קבועי החלוקה (יחס הריכוז בחלקיקים המרחפים לריכוז במי שיטפון) של החומרים הרפואיים ומוצרי הטיפוח גדולים מאלה של חומרי ההדברה. הדבר עשוי להשפיע על תנועתם במורד הזרימה ואף על זמינותם לפירוק. כמו כן, נמצא שאירועי השיטפון הראשונים של החורף חושפים את אוכלוסיות שוכני הקרקעית בכל הנחלים לחומרי הדברה בריכוזים שצפויים לפגוע בהן.

נכון להיום, חומרי הדברה, חומרים רפואיים ומוצרי טיפוח לא נבדקים באופן שגרתי כחלק ממערך ניטור הנחלים בישראל, ואין תקינה עבור קבוצות החומרים האלה בתקנות איכות מי נחלים בארץ ובעולם. מחקר זה קורא לניטור סדיר של מזהמים בנחלי ישראל כדי שנוכל לכמת את ההשפעות האקו-טוקסיקולוגיות שלהם על הסביבה הנחלית ולצאת בהמלצות לקביעת מדיניות.

---

נספחים

נספחים 1-4

להורדה

---

מקורות

1. Ben Mordechay E, Mordehay V, Tarchitzky J, et al. 2021. Pharmaceuticals in edible crops irrigated with reclaimed wastewater: Evidence from a large survey in Israel. Journal of Hazardous Materials 416: 126184.
2. Miège C, Choubert JM, Ribeiro L, et al. 2009. Fate of pharmaceuticals and personal care products in wastewater treatment plants – Conception of a database and first results. Environmental Pollution 157(5): 1721-1726.
3. Navon G, Kaplan A, Avisar D, et al. 2020. Assessing pharmaceutical contamination along the Mediterranean and Red Sea coasts of Israel: Ascidians (Chordata, Ascidiacea) as bioindicators. Marine Pollution Bulletin 160: 111510.
4. Olsson O, Khodorkovsky M, Gassmann M, et al. 2013. Fate of pesticides and their transformation products: First flush effects in a semi-arid catchment. CLEAN Soil Air Water 41(2): 134-142.
5. Pereira WE and Rostad CE. 1990. Occurrence, distributions, and transport of herbicides and their degradation products in the Lower Mississippi River and its tributaries. Environmental Science and Technology 24(9): 1400-1406.
6. Tal A and Katz D. 2012. Rehabilitating Israel’s streams and rivers. International Journal of River Basin Management 10(4): 317-330.
7. Thurman EM, Goolsby DA, Meyer MT, et al. 1991. Herbicides in surface waters of the Midwestern United States: The effect of spring flush. Environmental Science and Technology 25(10): 1794-1796.
8. Topaz T, Egozi R, Eshel G, et al. 2018. Pesticide load dynamics during stormwater flow events in Mediterranean coastal streams: Alexander stream case study. Science of the Total Environment 625: 168-177.
9. Topaz T, Boxall A, Suari Y, et al. 2020. Ecological risk dynamics of pharmaceuticals in micro-estuary environments. Environmental Science and Technology 54(18): 11182-11190.
10. Topaz T, Egozi R, Suari Y, et al. 2020. Environmental risk dynamics of pesticides toxicity in a Mediterranean micro-estuary. Environmental Pollution 265(B): 114941.
11. Wang J and Wang S. 2016. Removal of pharmaceuticals and personal care products (PPCPs) from wastewater: A review. Journal of Environmental Management 182: 620-640.

---

קריאה נוספת

מאמרים המציגים את ריכוזם של חומרי הדברה וחומרים רפואיים במהלך אירועי שיטפון באסטואר נחל אלכסנדר ומנתחים את פוטנציאל הרעילות של תערובות המזהמים.

Topaz T, Boxall A, Suari Y, et al. 2020. Ecological risk dynamics of pharmaceuticals in micro-estuary environments. Environmental Science and Technology 54(18): 11182-11190.

Topaz T, Egozi R, Suari Y, et al. 2020. Environmental risk dynamics of pesticides toxicity in a Mediterranean micro-estuary. Environmental Pollution 265(B): 114941.

---

דו"ח המפרט את הניטור הכימי המבוצע פעמיים בשנה בתחנות קבועות במספר נחלים.

המשרד להגנת הסביבה. 2021. דו"ח ניטור נחלים.

חובר על ידי:
איתמר מנדלב – המחלקה למדעי הקרקע והמים, המכון למדעי הסביבה, הפקולטה לחקלאות, מזון וסביבה, האוניברסיטה העברית בירושלים;
תום טופז – המחלקה למדעי הקרקע והמים, המכון למדעי הסביבה, הפקולטה לחקלאות, מזון וסביבה, האוניברסיטה העברית בירושלים; הפקולטה למדעי הים, המרכז האקדמי רופין;
יוליוס בן-ארי – היחידה לציוד בין-מחלקתי, הפקולטה לחקלאות, מזון וסביבה, האוניברסיטה העברית בירושלים;
בני חפץ – המחלקה למדעי הקרקע והמים, המכון למדעי הסביבה, הפקולטה לחקלאות, מזון וסביבה, האוניברסיטה העברית בירושלים.

חומר זה מובא מאתר האינטרנט של כתב העת "אקולוגיה וסביבה" – magazine.isees.org.il