وللتقليل إلى أدنى حد من خطر انتشار مسببات الأمراض المنقولة بالتربة، يلزم تطهير محلول المغذيات المتداولة (Postma et al. 2008). وكانت المعالجة الحرارية (Runia et al. 1988) هي الطريقة الأولى المستخدمة. قدمت فان أوس (2009) لمحة عامة عن أهم الطرق ويرد ملخص أدناه. إعادة تدوير محلول المغذيات يفتح إمكانيات لتوفير المياه والأسمدة (فان أوس 1999). العيب الكبير لإعادة تدوير محلول المغذيات هو الخطر المتزايد لنشر مسببات الأمراض المنقولة بالجذور في جميع أنحاء نظام الإنتاج. وللتقليل إلى أدنى حد من هذه المخاطر، ينبغي معالجة الحل قبل إعادة الاستخدام. إن استخدام مبيدات الآفات لمثل هذه المعالجة محدود لأن مبيدات الآفات الفعالة غير متوفرة لجميع مسببات الأمراض هذه، وقد تظهر مقاومة إذا توافرت، كما أن التشريعات البيئية تقيد تصريف المياه بمبيدات الآفات (والمواد المغذية) في البيئة (البرلمان الأوروبي والمجلس الأوروبي 2000). وبالإضافة إلى ذلك، فإن استخدام المبيدات الحشرية في نظم AP يؤثر تأثيراً سلبياً على صحة الأسماك ولا يمكن القيام به، حتى لو كانت الأجزاء المائية وأجزاء AP من النظام موجودة في غرف مختلفة، لأن رش المواد الكيميائية قد يدخل محلول المغذيات عن طريق مياه التكثيف أو عن طريق الرش المباشر على الركيزة ألواح. وفي ضوء ذلك، يمكن اعتماد نهج المكافحة البيولوجية لإدارة أمراض الآفات، ويمكن الوصول إلى ذلك من خلال صحيفة حقائق مركز Aquaponics (EU Aquaponics Hub) التابعة للاتحاد الأوروبي. وفي الوقت نفسه، يمكن ملاحظة مشاكل مماثلة لمعالجة الأسماك باستخدام الأدوية البيطرية التي لا تتوافق مع دورة النبات.

4-5-1 وصف طرق التطهير

يجب أن يتم تطهير محلول المغذيات المتداولة بشكل مستمر. يجب معالجة جميع الصرف الذي يتم إرجاعه (10-12 ساعة أثناء النهار) في غضون 24 ساعة، وبالنسبة لدفيئة تبلغ 1000 مسوب/سوب في زراعة الركيزة (الصوف الحجري، جوز الهند، البيرلايت)، هناك حاجة إلى قدرة تطهير تبلغ حوالي 1-3 مسوب/سوب يوميا لتطهير فائض مطلوب يقدر بنسبة 30٪ من المياه المزودة بالتنقيط الري لنباتات الطماطم خلال فترة 24 ساعة في ظروف الصيف. وبسبب معدل العائد المتغير لمياه الصرف، هناك حاجة إلى خزان مستجمعات كبير بما فيه الكفاية لمياه الصرف يتم فيه تخزين المياه قبل ضخها إلى وحدة التطهير. بعد التطهير مطلوب خزان آخر لتخزين المياه النظيفة قبل ضبط EC ودرجة الحموضة والمزج مع المياه الجديدة لتوريد النباتات. كل من الدبابات لديها متوسط حجم 5 msup3/sup لكل 1000 msup2/sup. في نظام غشاء المغذيات (NFT)، يجب تطهير حوالي 10 msup3/sup يوميا. و يعتبر عموما أن هذه القدرة غير اقتصادية لل تطهير (رويجس 1994). DFT يتطلب معاملة مماثلة. هذا هو السبب الرئيسي في أن وحدات إنتاج NFT و DFT لا تقوم عادة بتطهير محلول المغذيات. يتم التطهير إما بطرق غير كيميائية أو كيميائية على النحو التالي:

4-5-1-1 الطرق غير الكيميائية

بشكل عام هذه الطرق لا تغير التركيب الكيميائي للمحلول، وليس هناك تراكم للمخلفات:

1 - المعالجة الحرارية. تسخين مياه الصرف إلى درجات حرارة عالية بما فيه الكفاية للقضاء على البكتيريا ومسببات الأمراض هو الطريقة الأكثر موثوقية للتطهير. كل نوع من الكائنات الحية له درجة حرارة قاتلة خاصة به. وتتراوح درجات حرارة البكتيريا غير المكونة للجراثيم بين 40 و60 درجة مئوية، والفطريات بين 40 و85 درجة مئوية، والديدان الخيطية بين 45 و55 درجة مئوية، والفيروسات بين 80 و95 درجة مئوية (Runia et al. 1988) في وقت تعرض يبلغ 10 ثوانٍ. من المحتمل أن يسبب أمراضا بحد أدنى 10 ثوانٍ، وفي حين أن هذا قد يبدو كثيفًا للطاقة، تجدر الإشارة إلى أن الطاقة يتم استردادها وإعادة استخدامها مع المبادلات الحرارية. و يتسم توافر مصدر طاقة رخيص بأهمية أكبر لل تطبيق العملي.

2 - _الأشعة فوق البنفسجية _. الأشعة فوق البنفسجية هي الإشعاع الكهرومغناطيسي مع طول موجي بين 200 و 400 نانومتر. الأطوال الموجية بين 200 و 280 نانومتر (UV-C)، مع الأمثل عند 254 نانومتر، له تأثير قوي على الكائنات الحية الدقيقة، لأنه يقلل من تكاثر سلاسل الحمض النووي. و هناك حاجة إلى مستويات مختلفة من الإشعاع بالنسبة لل كائنات الحية المختلفة لتحقيق نفس المستوى من الفعالية. توصي Runia (1995) بجرعة تتراوح من 100 mJ cmsup-2/sup للقضاء على البكتيريا والفطريات إلى 250 mJ cmsup-2/sup للقضاء على الفيروسات. وهناك حاجة إلى هذه الجرعات العالية نسبيا للتعويض عن الاختلافات في تعكر المياه والاختلافات في تغلغل الطاقة في المحلول بسبب الاضطرابات المنخفضة حول مصباح الأشعة فوق البنفسجية أو الاختلافات في الناتج من مصباح الأشعة فوق البنفسجية. استعرض Zoschke et al. (2014) أن التشعيع فوق البنفسجي عند 185 و254 نانومتر يوفر التحكم في الملوثات العضوية المائية وتطهيرها. وعلاوة على ذلك، ذكرت موريارتي وآخرون (2018) أن الأشعة فوق البنفسجية القولونية المعطلة بكفاءة في أنظمة AP.

3 - _ الترشيح _. يمكن استخدام الترشيح لإزالة أي مادة غير منحلة من محلول المغذيات. تتوفر أنواع مختلفة من المرشحات بالنسبة إلى نطاق أحجام الجسيمات. وغالبا ما تستخدم مرشحات الرمال السريعة لإزالة الجسيمات الكبيرة من مياه الصرف قبل إضافة وقياس ومراقبة EC ودرجة الحموضة واستخدام الأسمدة الجديدة. بعد اجتياز وحدة الأسمدة، غالباً ما يتم بناء فلتر تركيبي دقيق (50—80 مم) في تدفق المياه لإزالة أملاح الأسمدة غير المذابة أو الرواسب لتجنب انسداد أجهزة الري. وتستخدم هذه المرشحات الاصطناعية أيضا كمعالجة مسبقة لطرق التطهير مع المعالجة الحرارية، معالجة الأوزون أو الأشعة فوق البنفسجية. مع انخفاض في حجم مسام الترشيح، يتم تثبيط التدفق، بحيث إزالة الجسيمات الصغيرة جدا يتطلب مزيج من المرشحات المناسبة والضغط العالي تليها التنظيف المتكرر للمرشح (المرشحات). إزالة مسببات الأمراض يتطلب أحجام مسام صغيرة نسبيا (\ 10 ميكرون؛ ما يسمى ميكرو-، فائقة أو نانو الترشيح).

4-5-1-2 الأساليب الكيميائية

1 - _الأوزون (o<sub3/sub) _. يتم إنتاج الأوزون من الهواء الجاف والكهرباء باستخدام ozonegenerator (تحويل 3OSUB2/sub → 2OSUB3/sub). ويتم حقن الهواء المخصب بالأوزون في الماء الذي يجري تعقيمه وتخزينه لمدة ساعة واحدة، وخلصت رونيا (1995) إلى أن إمداد الأوزون بنسبة 10 غرامات في الساعة لكل msup3/sup من مياه الصرف مع فترة تعرض قدرها ساعة واحدة يكفي للقضاء على جميع مسببات الأمراض، بما في ذلك الفيروسات. كما لاحظ Nicoletto et al. (2017) انخفاض المجموعات الجرثومية في إنتاج الخضروات في النظم الخالية من التربة التي تدار بالأوزون. وينبغي تجنب التعرض البشري للأوزون الذي يفتحه من النظام أو صهاريج التخزين لأنه حتى وقت التعرض القصير لتركيز 0.1 ملغم لسوب-1/سوب من الأوزون قد يسبب تهيج الأغشية المخاطية. عيب استخدام الأوزون هو أنه يتفاعل مع مخلب الحديد، كما يفعل الأشعة فوق البنفسجية. وبالتالي، هناك حاجة إلى جرعات أعلى من الحديد ويجب اتخاذ تدابير للتعامل مع رواسب الحديد في النظام. البحوث الحديثة (فان أوس 2017) مع منشآت الأوزون المعاصرة تبدو واعدة، حيث يتم القضاء التام على مسببات الأمراض وانهيار المبيدات المتبقية، دون مشاكل السلامة.

2 - _بيروكسيد الهيدروجين (HSUB2/SUBOSUB2/الفرعية) _. بيروكسيد الهيدروجين هو عامل مؤكسد قوي وغير مستقر يتفاعل مع تشكيل HSUB2/Subo و O- راديكالي. يتم إضافة ما يسمى تجاريا المنشطات إلى الحل لتحقيق الاستقرار في الحل الأصلي وزيادة الفعالية. المنشطات هي في الغالب حمض الفورميك أو حمض الخليك، مما يقلل من درجة الحموضة في محلول المغذيات. يوصى باستخدام جرعات مختلفة (Runia 1995) ضد Pythium spp. (0.005%)، والفطريات الأخرى (0.01%)، مثل Fusarium، والفيروسات (0.05%). تركيز 0.05٪ هو أيضا ضار لجذور النباتات. بيروكسيد الهيدروجين مفيد بشكل خاص لتنظيف نظام الري، في حين أن استخدام للتطهير قد تم الاستيلاء عليها بطرق أخرى. تعتبر هذه الطريقة غير مكلفة، ولكنها ليست فعالة.

3 - _هيبوكلوريت الصوديوم (NaOCL) _. هيبوكلوريت الصوديوم هو مركب له أسماء تجارية مختلفة (مثل التبييض المنزلي) بتركيزات مختلفة ولكن له نفس التركيب الكيميائي (NaOCL). ويستخدم على نطاق واسع لمعالجة المياه، وخاصة في حمامات السباحة. المنتج غير مكلفة نسبيا. عند إضافته إلى الماء، يتحلل هيبوكلوريت الصوديوم إلى هوكل وهيدروكسيد الصوديوم واعتمادا على الرقم الهيدروجيني إلى أوكلسوب-/سوب؛ هذا الأخير يتحلل إلى كل و أوسوب. /سوب للأكسدة القوية. يتفاعل مباشرة مع أي مادة عضوية، وإذا كان هناك ما يكفي من هيبوكلوريت، فإنه يتفاعل أيضا مع مسببات الأمراض. و أظهر Le Quillec et al. (2003) أن قابلية استخدام هيبوكلوريت تعتمد على الظروف المناخية و التفاعلات المتحللة ذات الصلة. ارتفاع درجات الحرارة والاتصال مع الهواء يسبب التحلل السريع، والتي يتم تشكيل NACloSub3/sub مع خصائص سامة نباتية. أظهرت رونيا (1995) أن هيبوكلوريت غير فعال للقضاء على الفيروسات. وقد حققت المعالجة بالكلورة بتركيز يتراوح بين 1 و5 ملغ من الكلور LSUP-1/سوب ووقت تعرض قدره 2 ساعة انخفاضاً قدره 90-99.9% من Fusarium oxysporum، ولكن بعض الجراثيم نجت في جميع التركيزات. و يتعين اتخاذ تدابير السلامة من أجل التخزين و المناولة على نحو مأمون. قد يعمل هيبوكلوريت ضد عدد من مسببات الأمراض، ولكن ليس كلها، ولكن في الوقت نفسه، يتم زيادة تركيز NASUP+/Sup و CLSup-/Sup في نظام نمو مغلق سيؤدي أيضا إلى مستويات تقلل من إنتاجية المحصول وفي الوقت الذي يتعين فيه غسل محلول المغذيات. على الرغم من العيوب المذكورة أعلاه، يتم استخدام المنتج ويوصي به من قبل النشطاء التجاريين كوسيلة رخيصة ومفيدة.

4-5-2 الأساليب الكيميائية مقابل الأساليب غير الكيميائية

يفضل المزارعون طرق التطهير ذات الأداء الممتاز مع التكاليف المنخفضة. ويمكن وصف الأداء الجيد من خلال القضاء على مسببات الأمراض مع انخفاض بنسبة 99.9٪ (أو انخفاض سجل 3) جنبا إلى جنب مع عملية واضحة ومفهومة ويمكن السيطرة عليها. ويفضل أن يقترن انخفاض التكاليف مع انخفاض الاستثمارات، وانخفاض تكاليف الصيانة وعدم الحاجة إلى أداء المزارع كأخصائي مختبرات. المعالجة الحرارية والأشعة فوق البنفسجية ومعالجة الأوزون تظهر أداء جيد. بيد أن الاستثمارات في معالجة الأوزون مرتفعة جدا, مما يؤدي إلى ارتفاع التكاليف السنوية. كما أن المعالجة الحرارية والأشعة فوق البنفسجية لها تكاليف سنوية عالية، ولكن الاستثمارات أقل، في حين يسهل السيطرة على عملية القضاء. الطريقتين الأخيرتين هي الأكثر شعبية بين المزارعين، وخاصة في دور الحضانة التي يزيد حجمها عن 1 أو 2 هكتار. الترشيح البطيء للرمل أقل كمالا في الأداء ولكن تكاليفه السنوية أقل بكثير. و يمكن التوصية بهذه الطريقة لل منتجين الذين يقل عددهم عن هكتار و احد ولل مزارعين ذوي رأس مال استثماري أقل, حيث يمكن لل مزارعين أنفسهم أن يشيدوا مرشحات الرمل. هيبوكلوريت الصوديوم وبيروكسيد الهيدروجين هي أيضا طرق رخيصة، ولكن الأداء غير كاف للقضاء على جميع مسببات الأمراض. إلى جانب ذلك هو مبيد بيولوجي وليس مبيدا للآفات، وهو ما يعني بموجب القانون، في الاتحاد الأوروبي على الأقل، يحظر قانونا استخدامه للقضاء على مسببات الأمراض.

4.5.3 بيوفولينغ ومعالجته المسبقة

طرق التطهير ليست انتقائية جدا بين مسببات الأمراض والمواد العضوية الأخرى في الحل. لذلك، يوصى بالمعالجة المسبقة (مرشحات الرمل السريعة، أو مرشحات ميكانيكية 50-80 مم) للمحلول قبل التطهير في المعالجة الحرارية والأشعة فوق البنفسجية ومعالجة الأوزون. إذا بقيت بقايا الطرق الكيميائية بعد التطهير في الماء، فإنها قد تتفاعل مع الأفلام الحيوية التي تم تشكيلها في خطوط الأنابيب لأنظمة الري. إذا تم تحرير الفيلم الحيوي من جدران الأنابيب، فسيتم نقلها إلى القطرات وتسبب الانسداد. العديد من الطرق المؤكسدة (هيبوكلوريت الصوديوم، بيروكسيد الهيدروجين مع المنشطات، ثاني أكسيد الكلور) تستخدم أساسا لتنظيف خطوط الأنابيب والمعدات، وهذه تخلق خطرا خاصا لانسداد القطرات مع مرور الوقت.