אגם הכינרת : תהליכי זיהום

איכות המים באגם המשוכב: הכינרת היא כאמור אגם מונומיקטי, המשוכב בקיץ ומעורבב בחורף. המחזוריות השנתית של שיכוב וערבוב משפיעה השפעה של ממש על הכימיה והביולוגיה של מי הכינרת, ולפיכך גם על איכות המים (הנשאבים במוביל הארצי). השכבה העליונה, האפילימניון, החשופה לאטמוספרה ומושפעת מהרוחות והגלים, נשארת תמיד רוויה בחמצן ושוררים בה תנאים ארוביים (צרויה, 1978). האצות המבצעות את תהליך ההטמעה (הפוטוסינתזה) מרוכזות גם הן בשכבה העליונה מכיוון שלתוכה חודרת קרינת השמש. תהליך ההטמעה צורך CO₂ ומייצר חמצן, וריכוז החמצן המומס עולה לפעמים מעבר לרוויה (8 מג"ל). לעומת האפילימניון, בהיפולימניון, מרגע שמתחיל השיכוב, החמצן הולך ונצרך על ידי בעלי החיים ואינו מתחדש ועל כן ריכוזו פוחת והולך, ומתפתחים בו במהירות תנאים מחזרים. התהליך שנוצרים בו תנאי מחסור בחמצן נקרא אאוטריפיקציה. השוני ברמות החמצון בין השכבות גורם שבשכבה העליונה תימצא גופרית מחומצנת (⁼SO₄) ובשכבה התחתונה גופרית מחוזרת (H₂S), בשכבה העליונה יימצא חנקן מחומצן, דהיינו חנקה (^-NO₃) ובשכבה התחתונה יהיה חנקן מחוזר, דהיינו אמוניה (⁺NH₄). ההרכב הכימי של שתי השכבות מסוכם בטבלה 3.2.

טבלה 3.2: ההרכב הכימי של מי האפילימניון וההיפולימניון בכינרת ביחידות מג"ל לפי נתוני השנים 1990-1969 (גופן וגל, 1992)

החומר	בחורף ובאביב בכל עמודת המים	בקיץ ובסתיו באפילימניון	בקיץ וסבתיו בהיפולימניון
חמצן (O₂)	12.0-5.3	8.3-7.6	0
פחמן דו-חמצני (CO₂)	8.3-1.6	3.4-0.0	14.5-9.3
סולפיד (⁼S)	0.5-0.0	0	9.2-2.6
חנקן כאמוניה (NH₃)	0.222-0.021	0.076-0.022	1.802-0.098
חנקן כחנקה (^-NO₃)	0.264-0.067	0.072-0.006	0
זרחן אורטו (^≡PO₄)	0.012-0.002	0.002	0.015-0.070
כלור (^-Cl)	230-216	232-219	227-221

לפיכך שכבת המעבר, התרמוקלינה, שיש בה מפל טמפרטורות, היא גם "אוקסיקלינה", דהיינו שכבת מעבר שיש בה שינוי חריף בריכוז החמצן, או באופן כללי יותר "כימוקלינה", דהיינו שכבת מעבר שמשתנה בה ההרכב הכימי. ההיפולימניון מכיל מים "מורעלים" מכיוון שהם חסרי חמצן ומכילים גופרית וחנקן מחוזרים ומעט גז מתאן. מבחינה ביולוגית, ההיפולימניון היא שכבת מים "מתה". לנתונים אלו נודעת חשיבות רבה מבחינה מעשית, ועל כן ראש היניקה של המוביל הארצי נמצא בעומק 12 מ' מתחת לפני המים וברוב הזמן נשאבים מים מבסיס האפילימניון. נקודת יניקה זו היא אופטימלית כי המים מחומצנים וריכוז הביומסה (המסה הביולוגית) קטן במעט מאשר בפני המים.

מקורות הזיהום: בתחילת המאה העשרים התגוררה באגן ההיקוות של הכינרת אוכלוסייה בגודל של 20,000 איש, ובסוף המאה העשרים התרחבה האוכלוסייה והגיעה לכ - 300,000 איש. אוכלוסייה זו מייצרת פסולת ושפכים שכמובן הלכו וגדלו עם הזמן. במשך שנים רבות זרם ביוב גולמי אל הכינרת, בעיקר בנהר הירדן. בנקודת כניסתו לכינרת נמדדו במי הירדן, בזמן אירועים חריגים, ריכוזים של 5,000 חיידקים צואתיים בתוך דוגמה של 100 סמ"ק מים (ברמן וחב', 1983). במהלך שנות השמונים נבנו מתקנים רבים לטיפול בביוב בכל אגן ההיקוות, בעלי נפח איגום כולל של 18 מלמ"ק (גופן וגל, 1992). המתקן הגדול הוא מאגר עינן בדרום עמק החולה האוסף את שפכי קריית שמונה. במשך הזמן קטנה תשומת השפכים לכינרת ב - 80%. היום עדיין זורם ביוב אל האגם מיישובים קטנים, כמפורט להלן, ולפעמים גולש ביוב גם ממתקני טיפול גדולים לא תקינים.

נוסף על הביוב העירוני (הביתי והתעשייתי), מקורות הזיהום הגדולים הפוגעים באיכות מי הכינרת הם: החקלאות, גידול הדגים, גידול הבקר והתיירות. אולם בניגוד לביוב העירוני שניתן לאסוף ולטפל בו, קשה מאוד לאסוף ולטפל בזיהומים הנתרמים מהשטח הפתוח. אכן מקורות אלו פגעו באיכות הכינרת במשך תקופה ארוכה. במשך הזמן, לאחר שהתבררה השפעתם, ננקטו כמה פעולות שנועדו להקטין את הנזקים ולשפר את איכות המים כמפורט להלן.

החקלאות האינטנסיבית באגן ההיקוות תורמת עודפי דשנים וחומרי הדברה רעילים. זרימתם מתעצמת בעיקר לאחר שיטפונות החורף המציפים את השדות. השדות החקלאיים בעמק החולה הם גורם הזיהום הכבד ביותר באגן ההיקוות (גופן וגל, 1992). ייבוש אדמת הכבול הביא לחמצונה, לפירוק חומר אורגני וליצירת כמויות עצומות של חנקות הנשטפות בהתמדה לאגם. בסוף הפרק מובא דיון מיוחד בבעיה זו ובהצפה המחודשת של החולה העוזרת לפתרון הבעיה.

ברכות הדגים השתרעו בתקופת השיא על שטח כולל של 17,000 דונם באגן ההיקוות של הכינרת. אחת הבעיות הקשות בגידול הדגים היא התקררות מי הברכות בלילה, ובייחוד בלילות של קרה, הגורמת לתמותת הדגים. בעבר התגברו על הבעיה בהזרמה שוטפת של מי הירדן דרך ברכות שמנעו את התקררותם. המים היוצאים מהברכה הכילו חומר אורגני בכמות רבה, זרמו דרך הירדן אל הכינרת וגרמו לזיהום כבד. המים היוצאים מהברכות עשירים במיוחד בזרחן, פי 10 - 100 מריכוזו במים הנכנסים אליהם (ארן, 1978). כשהתברר הנזק הנגרם בשל ניקוז ברכות הדגים פסק השימוש במי הירדן, ובעיית הקרה באה על פתרונה בהעמקת הברכות (קיבול חום גבוה יותר). כמו כן החלו לערב כמה סוגים של דגים בברכה אחת וכך גם המזון נוצל ביעילות רבה יותר. אולם בשנים האחרונות נכנסו ענפי דיג חדשים ובתוכם גידול פורלים וסלמונים השוחים בהתמדה נגד הזרם. דגים אלו מחייבים זרימה תמידית של מי הירדן דרך הברכות, וכך התחדשה, בעצמה רבה יותר, בעיית זיהום הירדן והכינרת בעודפי חומרי מזון ופסולת של הדגים. לדאבוננו, הרשויות המוסמכות על איכות הסביבה אינן אוכפות כראוי את החוק לשימור איכות המים.

התיירות סביב הכינרת מוסיפה גם זיהום רב. בשנים ממוצעות באים אל חופי הכינרת כשני מיליון איש במשך חמשת חודשי הקיץ והם נופשים לאורך 53 ק"מ חוף. בפועל, צפיפות הנופשים מגיעה ל - 200 נפש לק"מ חוף ביום, שהיא צפיפות גבוהה יחסית. אוכלוסיית הנופשים מייצרת פסולת בכמות ניכרת, ולפעמים גורמת לגידול ריכוז החיידקים הצואתיים במי האגם. במהלך השנים האחרונות הותקנו שירותים במרבית חופי האגם, ואכן תשומת הביוב של הנופשים קטנה בהרבה.

להשלמת הסקירה על מקורות הזיהום, ראוי להדגיש שלושה גורמים נוספים: שפכי הרפתות זורמים לפעמים בנחלים ומתנקזים אל האגם. דיג בלתי חוקי בכינרת בשימוש ברעלים (פרתיון וקוטלי חרקים שונים) גורמים להרעלה כבדה ולתמותת דגים. בהקשר זה ראוי לציין שלאחר הטלת קנסות כבדים פסקה התופעה. כמו כן, בשנת 1971, עקב חבלה בצינור הנפט "טפליין" ברמת הגולן, זרמו 8,000 מ"ק של נפט אל האגם. עקב כך הותקנה מערכת הגנה מתאימה והסכנה חלפה.

כלל מקורות הזיהום משמשים בפועל כ"חומרי מזון" (נוטריאנטים) ליצורים החיים בכינרת, הם מגבירים את פריחת האצות והחיידקים באגם ומעודדים את התפתחות בעלי החיים הניזונים מהם. הגידול הכולל בביומסה פוגע כמובן באיכות המים המסופקים לצרכנים. הסידן, הגופרית, המגנזיום והפחמן מצויים בשפע באגם ואינם גורם המסוגל להגביל את התפתחות היצורים. לעומתם, החנקן והזרחן, המסופקים ממקורות הזיהום השונים, הם שני יסודות חיוניים המסוגלים להגביל את התפתחות היצורים החיים (ברמן וחב', 1983). יסודות אלו נצרכים בכמויות גדולות על ידי בעלי החיים, ולכן עודפי חנקן וזרחן במים יכולים להביא לגידול מואץ ביותר, ובלתי מאוזן, של אצות וחיידקים.

הביומסה וסחף השיטפונות יוצרים עכירות רבה במים. העכירות משתנה במשך עונות השנה ובאה לידי ביטוי שונה באפילימניון ובהיפולימניון. באביב כשפורחות האצות העכירות גדלה באפילימניון, בכל שטח האגם. לאחר שיטפונות בשל סופות גשם חזקות מגיעים חומרים מרחפים בעיקר דרך הירדן והעכירות עולה בקצה הצפוני של האגם. מזרמי המים שכיוונם נגד כיוון השעון, הרחופת של הירדן מגיעה, לדאבוננו, ישירות לראש היניקה של המוביל הארצי ומסופקת לצרכנים.

המערכת הביולוגית: מקור האנרגיה לכל תהליכי החיים הוא קרינת השמש (גופן, 1991). אנרגיית השמש נלכדת בתהליך ההטמעה בכלורופיל שבאצות ובמקצת החיידקים. בתהליך זה נוצר חומר אורגני (C_nH_2nO_n) מחומרים שאינם אורגניים (CO₂,H₂O), ואנרגיית השמש הופכת אנרגיה כימית האצורה בתרכובות הפחמן המחוזרות. בלילה, כשלא מתקיים תהליך ההטמעה, האנרגיה לתהליכי החיים מסופקת בתהליך הנשימה המנצל את האנרגיה הכימית האצורה בתרכובות הפחמן על ידי חמצונם. ייצור האנרגיה נטו, השווה להטמעה פחות הנשימה, נקרא "הייצור הראשוני"
(1995 Berman et al). היצרנים הראשונים הם הפיטופלנקטון (תרגום מילולי: הצומח הזעיר), היינו האצות והחיידקים הצפים במים בחופשיות.

הייצור הראשוני בכינרת בממוצע הוא כ – 1.7 גר' פחמן למ"ר ביום, אך הוא משתנה במהלך השנה בין מינימום של 0.45 גר' פחמן למ"ר ביום בחורף לבין מקסימום של 4.0 גר' פחמן למ"ר ביום באביב (ברמן וחב', 1983). סכום הייצור הראשוני בכינרת במהלך שנה שלמה מגיע בממוצע ל - 635 גר' פחמן למ"ר, כמו שאופייני לאגמים באזורים חמים בעולם. הייצור הראשוני בכל שטח הכינרת (168 קמ"ר) במהלך שנה שלמה הוא בממוצע 110,000 טונות פחמן (גופן וגל, 1992). האצות מורכבות גם מחמצן, ממימן, מחנקן ומיסודות נוספים, והמשקל הכולל של האצות הנוצרות בכינרת בשנה אחת מגיע ליותר מ - 600,000 טונות. האצה המצויה ביותר בכינרת היא הפירידיניום. תכונותיה ומהלך חייה מוסברים בהמשך.

להיכן מסולקת מסה אורגנית עצומה זו בכל שנה? חלק ממנה נטרף על ידי בעלי חיים אחרים, חלק אחר מת ושוקע לקרקעית, וחלק זורם עם המים אל מחוץ לאגם (במוביל הארצי, בשאיבות המקומיות ובגלישה בסכר דגניה). בשני המסלולים הראשונים נותרת בעצם המסה האורגנית באגם. החומר האורגני המת משמש מזון לחיידקים "הטרוטרופיים" (שבניגוד לחיידקים "אאוטרופיים" הם אינם טורפים אלא עושים הטמעה בעצמם). חלק אחר מהחומר האורגני נטרף על ידי בעלי חיים מיקרוסקופיים הנקראים זואופלנקטון (בתרגום מילולי: חיות זעירות) או על ידי דגים. סקירה תמציתית על היצורים החיים בכינרת: הזואופלנקטון. הדגים הקטנים נטרפים על ידי הדגים הגדולים, והדגים ניצודים על ידי בני האדם. כך ניתן להבין את השלד העיקרי של "שרשרת המזון" בכינרת.

בכינרת ניתן להגדיר בפועל שתי שרשרות מזון, שכל אחת דומיננטית בתקופה אחרת של השנה. הסיבה לקיום שתי השרשרות היא שהזואופלנקטון מסוגל לטרוף רק אצות רכות, ואילו את האצות הקשות טורפים דגים בלבד. הפירידיניום אינו נאכל על ידי הזואופלנקטון מכיוון שהוא עטוף בקליפה קשה. לכן, בחורף ובאביב אמנון הגליל הוא שאוכל את הפירידיניום. בקיץ ובסתיו פורחות אצות צורניות וירוקיות והן נאכלות על ידי הזואופלנקטון שנאכל בעצמו על ידי הדגים.

במשך 25 השנים האחרונות ירד ריכוז הזואופלנקטון ולפיכך עלתה כמות האצות. ותופעה זו כמובן אינה רצויה. הירידה בזואופלנקטון נגרמה מריבוי דגי הכסיף והסרדינים האוכלים אותם. מעבדת הכינרת המליצה לצמצם את אוכלוסיית הדגים אוכלי הזואופלנקטון ולהגדיל את דגי אמנון הגליל. המלצה זו מומשה רק משנות התשעים בשל הקשיים הרבים שנבעו מהחזקה, המוגנת בחוק, של משפחות הדייגים.

הפירידיניום: הפירידיניום היא האצה הנפוצה ביותר בכינרת. זוהי אצה חד-תאית, גדולה יחסית, בעלת קליפה קשה ושני שוטונים המשמשים לתנועה. בסוף החורף ובאביב, במשך שלושה חודשים, היא מתרבה באטיות, ולאחר מכן במשך שלושה שבועות מתרחשת "פריחה" מהירה ביותר, ובמהלכה עולה ריכוז האצה מ - 6 תאים לסמ"ק עד ל - 6,000 תאים לסמ"ק. הפריחה הזו מוכרת כבר שלושים שנה, ובמהלכה משתנה צבע האגם מכחול-ירקרק לחום-אדמדם. בסך הכול נוצרת מסה של 60,000 טונות חומר אורגני. מסה זו נוצרת מקיבוע של פחמן אטמוספרי בתהליך ההטמעה, תוך כדי ניצול חומרי המזון שהצטברו באגם.

הפירידיניום מתאים במיוחד לכינרת כי מהלך החיים שלו מסייע לסלק מהאגם את חומרי המזון בכלל והזרחן בפרט. ה"ציסטות" (תאים בני-קיימא העמידים בתנאי סביבה קיצוניים) שנוצרו בשנה הקודמת שוקעות על קרקעית האגם ומונחות שם במשך החורף. על הקרקעית מצטבר במשך החורף זרחן רב בלתי פעיל. הציסטות מתפתחות באופן אופטימלי בנוכחות הזרחן. בסוף החורף הן מגדלות שני שוטונים ועולות למעלה בעמודת המים ומתחילות להתחלק ולהתרבות. בציסטות יש מאגר זרחן, במים יש די חנקן, ובתהליך ההטמעה האצות פורחות. התאים עולים ויורדים בעמודת המים בהתאם לעצמת הקרינה ולחדירת האור למים עבור תהליך ההטמעה. בגמר הפריחה מת כל הפירידיניום והוא משמש מזון בשרשרת המזון. פריחת הפירידיניום דועכת בפתאומיות בראשית הקיץ. בשנים 1975, 1997-1996 ו - 2001-1999 הביומסה של הפירידיניום הייתה נמוכה ביותר, ובשנת 1998 הייתה גבוהה ביותר. תופעות אלו עדיין אינן מובנות והן מושא למחקרים רבים.

האצות הכחוליות: באביב 1994, לראשונה בתולדות הכינרת, התרחשה פריחה של אצות כחוליות המקבעות חנקן גזי (N₂) המומס במים (גופן ונישרי, 1997). בתנאי מחסור בחנקה במים יש לאצות הכחוליות יתרון יחסי, כי אין הן מתחרות על חנקה כמו יתר האצות, ולכן הן פורחות (1999 Hadas et al). אצות אלו מכילות רעלנים, ולכן התמותה שלהם בסוף עונת הפריחה מסוכנת לאיכות המים. כמו כן בתמותתן מיתוספת כמות רבה של חומר אורגני המגדיל את הביומסה ומוריד את איכות המים. אצות אלו מתרבות כשריכוז החנקה המומסת קטן וכשיש מספיק זרחן מומס במים. באופן אמפירי התברר (על סמך סקר באגמים רבים בעולם) שכשהיחס N/P יורד מתחת לערך של 29 מתרחשת פריחת כחוליות (1999 Gophen et al ). בעבר היה היחס N/P בכינרת בסביבות 56-54. במשך 25 השנים האחרונות ירדה תשומת החנקן לכינרת בעקבות הטיפול בביוב, ובו בזמן גדלה תשומת הזרחן מברכות דגי הפורלים ומאדמות הכבול בחולה. כמו כן נצפתה תופעה בלתי ברורה שהיחס הכמותי של רכיבי הזרחן השתנה, החלק המומס והחלק האורגני גדלו, ולעומתם קטנה כמות הזרחן החלקיקי. שינויים אלו גרמו לשינוי היחס N/P המומסים באגם, וכנראה משום כך פרחו האצות הכחוליות. שיכוב האגם גורם שתנאי התפתחות הכחוליות (מחסור בחנקן) קיימים בחודשי אוגוסט-אוקטובר בלבד, כי אז מאגר החנקן בכינרת קיים בצורת 1,000 טונות אמוניה בהיפולימניון ועוד 20 טונות אמוניה בלבד באפילימניון, במקום שמתקיים תהליך ההטמעה.

השפעת מפלס מים נמוך: משבר המים הפוקד כיום את מדינת ישראל הביא לחיסול יתרות המים בכל המאגרים בארץ ובכללם הכינרת. ירידת המפלס הביאה כאמור לשינויים בהגדרת הקו האדום התחתון. הקשר בין מפלס נמוך לבין המליחות היה נתון במחלוקת חריפה בין החוקרים ונידון בהרחבה בראשית הפרק, ונראה שבסופו של דבר אין סכנה שהורדת המפלס תביא לפריצת תמלחות מהקרקעית. אולם בעניין השפעת המפלס הנמוך על המערכת הביולוגית ועל איכות המים באגם, יש עדיין חילוקי דעות חריפים בין החוקרים (סוקניק, 2001). המחלוקת מתמקדת בנקודות העיקריות הבאות:

א. הטענה המסורתית היא שכל שינוי עלול להפר את שיווי משקל הטבעי באגם, והחשש מהבלתי ידוע מחייב איסור על הורדת הקו האדום התחתון באגם. הסכנה החמורה ביותר היא אאוטריפיקציה של האפילימניון, העלולה להתרחש בעקבות פריחה בלתי נשלטת של אצות הצורכות כמות עצומה של חמצן. המחסור בחמצן עלול להביא לתמותה של היצורים החיים באגם. פריחת האצות הכחוליות בשנת 1994 מוכיחה שפריחות פתאומיות עלולות להתרחש ללא כל התרעה מוקדמת (זהרי והמברייט, 1994). חוקרים אחרים טענו את ההפך המוחלט (2000 , Gophen). הסתלקות הפירידיניום מאז 1994 והופעת האצות הכחוליות אינם נובעים מירידת המפלס, אלא משינויים בתשומת המזהמים לאגם ובהרכבם. שינוי סוג הפיטופלנקטון (אצות כחוליות במקום פירידיניום) היא תופעה חיובית כשלעצמה מכיוון שהייצור הראשוני מתמעט, כמות הביומסה באגם מצטמצמת, ועכירות מי האגם קטנה. האצות האחרות הפורחות באגם עדיפות, מכיוון שהן נאכלות על ידי הזואופלנקטון בניגוד לפירידיניום.

ב. מקצת החוקרים טוענים שחשיפת קרקעית האגם הרדודה (הליטורל) לאטמוספרה תקטין את שטחי ההטלה של הדגים (הזקוקים לחופים אבניים) וכך תיפגע שרשרת המזון וישתנה שיווי המשקל הביולוגי. חוקרים אחרים טוענים שחשיפת הליטורל לאטמוספרה תפגע בעיקר בסרדינים שאינם רצויים באגם, ואילו יתר המינים מטילים את ביציהם בקרקעית הטין העמוקה יותר שאינה נחשפת לאטמוספרה. תהליך זה רצוי גם כן, כי פחות סרדינים יאכלו פחות זואופלנקטון, וגידול אוכלוסיית הזואופלנקטון יביא לאכילת הפיטופלנקטון ולהקטנת העכירות. אם יתברר שחשיפת שטחי ההטלה לאטמוספרה פוגעת אף בדגי האמנון, אפשר כמובן לאכלס אותם באופן מלאכותי, כמו שנעשה בעבר פעמים רבות.

ג. מקצת החוקרים טוענים שהורדת המפלס תקטין את נפח ההיפולימניון בלבד, מכיוון שעובי האפילימניון נקבע על ידי מאזן הקרינה והוא לא צפוי להשתנות. הקטנת נפח ההיפולימניון תקטין את נפח החמצן המומס בו ועל כן יתפתחו בו תנאים מחזרים בעונה מוקדמת יותר, תנאים אלו יהיו קיצוניים יותר וישפיעו על מחזור החנקן והגופרית באגם. חוקרים אחרים אינם רואים סכנה בתהליך זה.

בפועל, רום הקו האדום בכינרת אינו נקבע על ידי אנשי המדע החוקרים את הכינרת והחלוקים בדעותיהם, אלא הוא תוצאה בלתי רצויה של מדיניות ניהול משאבי המים בארץ, המאפשרת לשאוב מכל המאגרים כמות מים הגדולה לאין-שיעור מהכמות המתחדשת בהם באופן טבעי. בכל מקרה, כשבלית בררה שואבים מים מהכינרת ויוצרים חוב הידרולוגי, ראוי שתהיה תכנית מפורטת להחזר הגירעון בשנים הבאות. מכיוון שבטווח הנראה לעין לא ייווצרו מקורות מים חדשים באגן ההיקוות ובסביבתו שימלאו מחדש את האגם, יש להימנע מהורדה נוספת של הקו האדום. בכל מקרה, המשאבות המספקות מים למוביל הארצי לא יוכלו לפעול במלואן כשמפלס המים באגם ירד מתחת לרום של 216 - מ' מכיוון שלפחות מקצתן ישאבו אוויר במקום מים, וכולן יושבתו ברום של 217- מ'.

קראו עוד:

אגם הכינרת : הקדמה
אגם הכינרת : מאזן המים, שאיבות ומפלסים
אגם הכינרת : זרמים פנימיים באגם
אגם הכינרת : מליחות הכינרת
אגם הכינרת : תהליכי זיהום (פריט זה)
אגם הכינרת : ייבוש החולה והצפתה מחדש