|
|
|
تقييم فاعلية تغذية المياه الجوفية باستخدام النظائر |
|
|
|
إعداد:
أحمد عبدالرحيم الدرابي
نبذة عامة
تعتبر نظائر الأوكسجين والهيدروجين والكربون والنيتروجين من أكثر النظائر أهمية لكونها عناصر أساسية في النظام الهيدرولوجي والجيولوجي والبيولوجي حيث تعمل النظائر المستقرة لهذه العناصر ككاشف للماء والكربون والنيترات . تستخدم النظائر في الكشف عن مصادر المياه الجوفية ويتم تحديدها بمساندة المعلومات المتوفرة عن مناسيب المياه الجوفية في آبار المراقبة، ونتائج التحليل الكيميائي لتلك الآبار، والجدير بالذكر أن النظائر البيئية تدخل بشكل روتيني مع المسوحات الجيوفيزيائية في البحوث الحديثة المتعلقة بالمياه . وتعمل النظائر المشعة على تحديد مدة دورة المياه الجوفية وتجددها في حين تحدد النظائر البيئية الدلالات على صحة هذه العلاقة والمدة الزمنية لها.
النظائر
هي عناصر شبيهه لعنصر ما في الجدول الدوري تحمل نفس صفاتها الكيميائية وتختلف عنها في بعض الصفات الفيزيائية، فهي عناصر ذات أنوية متماثلة تدور حولها عدد مختلف من النيوترونات، فمنها المستقرة ومنها المشعة.
ويوضح الجدول التالي أهم العناصر الداخلة في دورة الماء في الطبيعة
| العنصر |
العنصر الأساسي |
النظير 1 |
النظير 2 |
| الرمز |
الحالة |
المسمى |
الرمز |
الحالة |
المسمى |
الرمز |
الحالة |
المسمى |
الرمز |
| الهيدروجين |
 |
مستقر |
هيدروجين |
 |
مستقر |
ديتيريوم |
 |
مشع |
تريتيوم |
| الأكسجين |
 |
مستقر |
أكسجين 16 |
 |
مستقر |
أكسجين 17 |
 |
مستقر |
أكسجين 18 |
| الكربون |
 |
مستقر |
كربون 12 |
 |
مستقر |
كربون 13 |
 |
مشع |
كربون 14 |
توافر النظائر في الطبيعة
تعتبر مياه المحيطات هي المياه القياسية الوحيدة المناسبة لقياس كمية النظائر المستقرة لأية مياه في العالم وذلك لكون تلك المياه متجانسة لحد كبير وكذلك لاحتوائها على كمية ثابتة من عنصري الأكسجين والهيدروجين . تتفاوت كمية النظائر بشكل عام من مكان إلى آخر معتمدة في ذلك على موقعها بالنسبة لخطوط الطول والعرض إضافة إلى ارتفاعها من منسوب مستوى سطح البحر . كان للتجارب التي قامت بها الدول العظمى في سنوات الحرب الباردة تأثيرا ملحوظا على كمية النظائر الموجودة في الغلاف الجوي وربما كانت كمية النظائر المشعة المتوفرة أكبر ما يكون في تلك الفترة عندما كان التنافس على أشده في إجراء تلك التجارب بين القوى العظمى في العالم .
استخدامات النظائر البيئية في مجال الهيدرولوجيا
تطبق طريقة استخدام النظائر البيئية في مجالات عدة، أهمها :-
- تقييم كفاءة التغذية الجوفية للسدود .
- تحديد اتجاهات سريان المياه الجوفية في الخزانات الأرضية .
- تحديد سرعات المياه الجوفية (العميقة والسطحية) .
- تحديد أعمار المياه الجوفية، وأعمار المياه المالحة المتداخلة في الخزانات الجوفية وأصل تلك المياه.
النظائر والتغذية الجوفية
تفقد المياه السطحية بالتبخر أثناء جريانها قبل أن تترشح إلى التربة من الطبقة الغير مشبعة بالمياه . على الرغم من أن درجة التبخر في المناطق القاحلة عالية جدا إلا أنه من الممكن أن تكون محتوى النظائر في المياه الجوفية الحديثة والأمطار متقاربة جدا، مما يدل على جدوى استخدام طريقة النظائر في التحليل الهيدرولوجي للمناطق القاحلة .
اكتشاف العلاقة بين مصادر المياه ومنطقة التغذية
هناك علاقة رياضية تربط بين الأكسجين 18 والديتيريوم بالنسبة لمصدر المياه ومياه التغذية وتتمثل في المعادلة التالية : فعند توزيع نتائج تحليل النظائر المستقرة على ورقة الرسم البياني فان ميل الخط المستقيم يساوي 8 في الحالات القياسية وتقاطعه مع المحور الصادي هو 10 في الألف.

مزايا النظائر
تتميز طريق التحليل باستخدام النظائر المستقرة والمشعة في الكشف عن مصادر المياه عن باقي الطرق التقليدية في أنها بسيطة جدا فلا تحتاج إلى أجهزة متخصصة أو مواد ذات معايير محددة إنما تقتصر على الدقة في أخذ القياسات أثناء أخذ عينات المياه في الحقل .
القياسات الحقلية
أثناء أخذ عينات المياه يجب أن يتم أخذ بعض القياسات الضرورية والتي من شأنها أن تساهم في دقة نتيجة الدراسة، وهي على سبيل المثال :-
- منسوب المياه.
- درجة الحرارة.
- درجة الحموضة.
- درجة الملوحة.
- كمية الأكسجين الذائبة في الماء.
طريقة أخذ العينات
يتم أخذ عينات المياه من آبار المياه الجوفية باستخدام المضخات الصغيرة التي تعمل بالطاقة الكهربائية حيث أنه يتم توصيل المياه الخارجة من الآبار بمجسات تقيس درجة الحرارة ودرجة الملوحة وكمية الأكسجين الذائبة في الماء وتستمر المضخة في العمل إلى أن تتوقف شاشة العرض المتصلة بالمجسات عن التغيير ويتم تسجيل القراءات ويتبع ذلك ملء القنينات بالمياه . وتعتبر طريقة أخذ العينات باستخدام المضخات من الطرق التي تعطي نتائج جيدة، حيث أن المياه الراكدة في الآبار لا تمثل مياه المنطقة الواقعة فيها إضافة إلى تفاعل تلك المياه مع أنبوب البئر وبالتالي قد تتغير خواصها وكذلك تعرض تلك المياه للتبخر نتيجة للمكوث لفترات طويلة . أما بالنسبة لبحيرات السدود فان أنسب موقع لأخذ العينات هو الموقع الذي تكون عنده البحيرة في أعمق موقع حيث أن المياه عندها تكون متجانسة وتمثل مياه البحيرة بشكل عام .
حفظ العينات
تحفظ العينات في أماكن باردة تصل درجة حرارتها إلى 5 درجات مئوية ويفضل كذلك حفظها بعيدة عن أشعة الشمس المباشرة . |
|
|