8 دقیقه
ذخایر عظیم آب شیرین زیر بستر اقیانوس
تصور کنید یک دریاچه نامرئی که صدها کیلومتر امتداد دارد، زیر لایههای شن و رس در زیر کف دریا محبوس شده باشد. اگر این منبع پنهان آب شیرین بتواند برنامهریزی ما برای امنیت آب ساحلی را تغییر دهد، چه؟ کارهای اخیر یک تیم بینالمللی از اقیانوسشناسان و زمینشناسان نشان میدهد که چنین احتمالی وجود دارد و لازم است آن را جدی بگیریم.
پیشزمینه و اکتشاف
در یک تلاش بیسابقه، دانشمندانی که با برنامه بینالمللی اکتشاف اقیانوس (IODP) همکاری داشتند، «اعزام 501» را برای هدفگیری سفرههای آب فراساحل و رسوباتی که آنها را در بر میگیرند، اجرا کردند. چهل پژوهشگر از سیزده کشور هستههای رسوبی را تا عمق تقریباً 200 متری زیر کف دریا در سواحل نیوانگلند حفر و بازیابی کردند. این کمپین، بازیابی سنتی هستهها را با نمونهگیری مستقیم آب میاندانهها—مایع محبوس بین ذرات رسوب—ترکیب کرد و تصویری نسبتاً دقیق از سیستمهای آب زیرزمینی فراساحلی ارائه داد.
دانشمندان از دهه 1970 به وجود سفرههای زیرآبی دورافتاده و غوطهور پی برده بودند، اما آن آشکارسازیهای اولیه پراکنده و غیرمستقیم بودند. این مأموریت سوابق را تغییر داد، زیرا چندین نوع رسوب حاوی آب شیرین—هم از منشأ قارهای و هم از منشأ دریایی—را مستند و نمونهبرداری کرده است؛ برخلاف تکیه صرف بر شواهد ژئوفیزیکی. نتیجه نقشهای شفافتر از محل تجمع آب شیرین در زیر قفسه قارهای و روندهای ورودی آن است.
اهمیت تاریخی این اکتشاف فراتر از کشف حجم آب است؛ این مأموریت روششناسی نمونهگیری و ترکیب دادههای ژئوشیمیایی و ایزوتوپی را پیش برد تا رابطه بین رسوبات، آبهای میاندانه و فرایندهای زمینشناسی بازسازی شود. ترکیب نمونهگیری هستهای، اندازهگیریهای شیمیایی و مدلسازی عددی به متخصصان اجازه میدهد تا سن، مسیر گردش و قابلیت دسترسی این آبها را بهتر برآورد کنند.
یافتهها و روشهای علمی
تیم پژوهشی آب شیرین را در لایههای شنی—که بهطور کلاسیک بهعنوان سفرههای آب زیرزمینی شناخته میشوند—و نیز در لایههای ریزدانهتر رس و مارن که مانند کلاهکی آب را محبوس میکنند، کشف کردند. اندازهگیریهای شیمیایی و ایزوتوپی انجامشده بر آبهای میاندانه بازیابیشده نشان داد که شوری این آبها بهطور قابلتوجهی کمتر از آب دریا است؛ نشانهای روشن از آب شیرین زیرسطحی.
دانشمندان اکنون از تکنیکهای تاریخیابی ایزوتوپی و شیمی ردیابها (ترَیسرها) استفاده میکنند تا سن و منشأ این سیالات را تعیین کنند. آیا این آبها در دورههای یخبندان و زمانی که سطح دریا پایینتر بود تغذیه شدهاند؟ یا رودخانههای باستانی آنها را به فراساحل منتقل کردهاند؟ مدلهای هیدروژئولوژیکی و ژئومورفولوژیکی در دست توسعه برای پاسخ به این سوالات طراحی شدهاند.
تاریخیابی ایزوتوپی و ردیابهای ژئوشیمیایی بیش از تعیین سن انجام میدهند؛ آنها مسیرهای گردش و زمان ماند (residence time)—مدت زمانی که آب در زیر کف دریا مانده است—را آشکار میسازند. این موضوع اهمیت دارد چون تودهای از آب شیرین که برای دهها هزار سال منزوی بوده، رفتاری متفاوت از آبی دارد که اخیراً دوباره تغذیه شده است. ترکیبات شیمیایی، جمعیت میکروبی و حساسیت به استخراج همگی با سن تغییر میکنند.
از منظر تکنیکی، تیم از مجموعهای از اندازهگیریها استفاده کرده است: غلظت کلرید و شوری برای تعیین میزان رقیقشدگی آب دریا، ایزوتوپهای پایدار اکسیژن و هیدروژن (δ18O، δ2H) برای ردپای منشأ و تبخیر، رادیوکربن (14C) و ایزوتوپهای آرگون/هلیوم یا گازهای نجیب برای تاریخیابی، و عناصر ردیاب مانند رادیوم و استرانسیم برای پیگیری مسیرهای ترکیب آب زیرسطحی با آب دریا. همچنین تجزیهوتحلیل میکروبیولوژیکی و آنالیز ترکیبات آلی حلشده (DOC/TOC) بینشهایی درباره فرایندهای زیستمحیطی و پیشینگی کربن فراهم میآورد.
برآوردهای اولیه از حاشیه نیوانگلند نشاندهنده حدود 1,300 کیلومتر مکعب آب شیرین محبوس زیر قفسه است. برای مقایسه: مصرف سالانه فعلی آب شهر نیویورک تقریباً 1.5 کیلومتر مکعب است. بنابراین، از منظر تئوریک این حجم میتواند آب یک شهر بزرگ را برای قرنها تأمین کند—البته اگر آب قابل دسترسی، پایدار برای استخراج، و از نظر قانونی و اخلاقی در دسترس باشد. این «اگرها» بزرگترین چالشهای عملی و مدیریتی را نشان میدهند.
علاوه بر کمیت، عدم قطعیتهای قابلتوجهی در برآورد حجم وجود دارد: گستردگی افقی و عمودی مخازن، تخلخل و تراوایی رسوبات، وجود یا عدم وجود مانعهای زهکشی، و میزان اختلاط با آب دریا همه پارامترهای تعیینکننده هستند. مدلسازی عددی همراه با دادههای ثانویه ژئوفیزیکی (مانند سونار، شواهد لرزهای و مغناطیسی) به کمینهسازی این عدم قطعیتها کمک میکند، اما نیاز به دادههای میدان بیشتر و نمونهگیری گستردهتر احساس میشود.
پیوندهای اکولوژیکی و چرخه مواد مغذی
این مأموریت صرفاً به شمارش لیترها متمرکز نیست. دانشمندان چرخههای تغذیهای—بهویژه نیتروژن—را در رسوبات قفسه قاره بررسی میکنند تا بفهمند جریانهای آب زیرسطحی چگونه جوامع میکروبی را تحت تأثیر قرار داده و به نوبه خود اکوسیستمهای ساحلی را شکل میدهند. سیالات زیرسطحی میتوانند مواد مغذی یا آلایندهها را به آبهای بالایی منتقل کنند و تولید زیستی، سطوح اکسیژن و شبکههای غذایی ساحلی را بهطور ظریف تنظیم کنند.
ردیابی غلظتهای شیمیایی در هر دو محیط رسوب و آب به پیوند دادن فرایندهای اعماق زیرسطح به سلامت سطح دریا کمک میکند. برای مثال، منابع نیتروژن از آبهای زیرسطحی ممکن است باعث افزایش راندمان فتوسنتز فیتوپلانکتونها در حوضههای نزدیک ساحل شود یا بالعکس در صورت آلوده بودن، به ایجاد مناطق کاهش اکسیژن (hypoxia) دامن بزند. همچنین، ورود آب تازه به منطقهٔ لایهبندی شوری-چگالی میتواند گردشهای محلی و مخلوط شدگی را تغییر دهد و در نتیجه توزیع اکسیژن و مواد مغذی را تحت تأثیر قرار دهد.
از منظر زیستی، آبهای زیرسطحی که برای هزاران سال محبوس ماندهاند ممکن است جوامع میکروبی منحصربهفردی داشته باشند که با محیط آندی متفاوت هستند؛ این میتواند پیامدهایی برای بازیابی زیستمحیطی، تولید متابولیتهای خاص یا رفتار بیوشیمیایی آب استخراجشده داشته باشد. پژوهشگران با ترکیب دادههای ژئوشیمی، میکروبیولوژی و مدلهای گردش مواد در تلاشاند شبکه روابط بین آب زیرسطحی و پویاییهای ساحلی را روشنتر کنند.
یک دانشمند ارشد IODP که در این عملیات مشارکت داشت گفت: «این یافتهها ما را مجبور میکند تعریفمان از منابع آب شیرین را گسترش دهیم. سفرههای آب فراساحلی درمان همهٔ مسائل کمآبی نیستند، اما بخشی پیشتر دستکمگرفتهشده از ترازنامه جهانی آب را نشان میدهند.»
در مرحلهٔ بعدی، اولویتها روشن هستند: تصحیح و دقیقتر کردن برآوردهای حجمی، تعیین سنها با مجموعهای از ردیابها و آزمایش عملی بودن استفادهٔ پایدار. پیمایشهای جدید، همراه با مدلهای عددی بهبودیافته و ادامهٔ کار ایزوتوپی، نشان خواهند داد آیا آبهای فراساحلی میتوانند بخشی از برنامهریزی بلندمدت آب ساحلی شوند یا اینکه صرفاً بهعنوان یک کنجکاوی علمی با اثرات بزرگ بر درک ما از آب پنهان زمین باقی بمانند.
از منظر مدیریتی و حقوقی، ورود این منابع به برنامههای بهرهبرداری مستلزم چارچوبهای قانونی جدید، ارزیابی اثرات زیستمحیطی دقیق، و گفتوگوهای اجتماعی پیرامون حقوق دسترسی و عدالت در توزیع منابع خواهد بود. استخراج از عمق دریا تفاوتهای عملی و سازمانی زیادی با برداشت از سفرههای کمعمق ساحلی دارد: فناوری استخراج، هزینههای انرژی، نرخ بازسازی مخزن، و ریسکهای انتقال نمک یا آلودگی باید از قبل به دقت ارزیابی شوند.
علاوه بر این، ملاحظات اخلاقی و بینالمللی مطرح میشوند؛ ذخایر فراتر از مرزهای سیاسی قرار دارند و استفاده از آنها ممکن است نیازمند توافقهای جدید بین کشورها و نهادهای بینالمللی باشد. شفافیت در دادهها، مشارکت جامعه محلی، و تضمینهای محیطزیستی برای جلوگیری از پیامدهای ناخواسته، همگی از مؤلفههای ضروری هر برنامه بهرهبرداری محتمل هستند.
در نهایت، ترکیب پژوهش پایه، پایش محیطی و طراحی سیاستهای عملی میتواند به تصمیمگیری آگاهانه کمک کند: آیا این آب میتواند بهصورت پایدار استخراج و به شبکههای آب شهری وارد شود؟ یا اینکه ارزش اصلی آن بیشتر علمی و حفاظتی است؟ پاسخ به این پرسشها نیاز به زمان، دادهها و مشارکت میانرشتهای دارد.
منبع: smarti
نظرات
کوینفلو
ایده جالبیه اما یه خورده اغراق تو حجمها هست، مدلها و هزینه واقعی رو که بذارن جلو تازه معلوم میشه، فعلا محتاطم
آبریز
تو کار مهندسی آب دیدم سفرههای ساحلی عجیب رفتار میکنن، اگر استخراج بشه باید تست طولانی مدت کنن , جدی نگیرید سریع
امیر
آیا این آمار قابل اعتماده؟ دادهها هنوز پراکندهان، باید نمونهبرداری بیشتر و مدلهای بهتر باشن
لابکور
منطقیه ولی استخراجش کلی دردسر فنی و حقوقی داره، بعیده بدون توافق و بررسی بلندمدت بشه ازش بهره برد
ارسال نظر