فكر في الأنهار الجليدية وصور الصفائح الجليدية الشاسعة البكر ، التي تخطر ببالنا مساحات تغطي القطب الشمالي والقطب الجنوبي. في حين أنه من الصحيح أن 99٪ من الجليد الجليدي يقتصر على المناطق القطبية من كوكبنا ، توجد الأنهار الجليدية أيضًا في سلاسل الجبال في كل قارة تقريبًا ، وتغطي ما يقرب من 10٪ من سطح الأرض. يمثل الجليد الجليدي أيضًا أكبر خزان للمياه العذبة على كوكبنا - حيث يحتوي على ما يقرب من 69٪ من المياه العذبة في العالم.

على الرغم من ظهور الأنهار الجليدية الفضية في الصور ، إلا أنها تحتوي على العديد من الرواسب العضوية ، مثل الغبار والميكروبات. لكن الباحثين اكتشفوا أنها تشتمل أيضًا على كمية مقلقة من المواد النووية السامة ، وقد بدأنا الآن فقط في فهم المخاطر التي تشكلها ذوبان الأنهار الجليدية.

"بالنسبة لبعض هذه الأنهار الجليدية التي تم تقييمها ، لا سيما تلك الموجودة في جبال الألب الأوروبية وأجزاء أخرى من أوروبا ، فإن تركيزات بعض هذه الأنهار الجليدية المتساقطة عالية كما سجلناها داخل مناطق الكوارث مثل تشيرنوبيل أو فوكوشيما منطقة في اليابان "، يشرح فيليب أوينز ، عالم بيئي في جامعة شمال كولومبيا البريطانية في كندا.

الغبار والأوساخ والميكروبات

عن قرب ، فإن الأنهار الجليدية ليست بيضاء تمامًا. غالبًا ما تكون رمادية اللون وقذرة المظهر ، وحتى سوداء في بعض الأماكن ، وذلك بفضل الرواسب. تُعرف هذه الرواسب الدقيقة الداكنة التي تتشكل على الأسطح الجليدية باسم كريوكونيت ، وتتكون من الغبار والأوساخ والسخام ، فضلاً عن الصخور الصغيرة والجزيئات المعدنية. ينشأ من مجموعة متنوعة من الأماكن ، بما في ذلك البيئة المحلية مثل الصخور المتجمدة والأرض المكشوفة بالقرب من النهر الجليدي - ولكن أيضًا من مصادر بعيدة مثل الصحاري والأراضي القاحلة وحرائق الغابات ومحركات الاحتراق. 

يتم نقل هذه المواد إلى الأنهار الجليدية من خلال عمليات مختلفة مثل الرياح والأمطار ودورات الغلاف الجوي والأنشطة البشرية والحيوانية. نظرًا لأن هذا الكريكونيت داكن اللون ، فإنه يسخن في الشمس ويذيب الجليد ، مما يؤدي إلى انخفاضات مملوءة بالماء. ثم تصبح هذه الثقوب مصائدًا لمزيد من المواد ، مما يتسبب في تكوين مجموعات أكبر من كريوكونيت.

كما أن الكريوكونيت مليء بالمواد العضوية مثل الطحالب والفطريات والبكتيريا والميكروبات الأخرى. عندما تتجمع وتنمو وتتكاثر على الرواسب ، فإنها تبدأ في تكوين جزء كبير من كتلة كريوكونيت. تنتج المادة العضوية أيضًا أغشية حيوية لزجة ، والتي تساعد الميكروبات على الالتصاق بالرواسب وبعضها البعض ، وتشكيل مجتمعات ، مما يساعد مجموعات الكريكونيت على النمو بشكل أكبر.

لكن كريوكونيت ليس مجرد صخور وغبار وأوساخ وميكروبات. أظهرت الأبحاث أنها مليئة أيضًا بالعديد من الملوثات البشرية المختلفة ، بما في ذلك المعادن الثقيلة ومبيدات الآفات والجسيمات البلاستيكية والمضادات الحيوية. مثل المكونات الأكثر طبيعية ، هذه أيضًا محاصرة بالمنخفضات المائية والأغشية الحيوية اللزجة ، وترتبط بالغبار والمعادن في الرواسب.

تداعيات إشعاعية بعيدة المدى

في السنوات الأخيرة ، أصبح من الواضح أن كريوكونيت غالبًا ما يكون مليئًا بملوث آخر غير متوقع إلى حد ما - مادة نووية على شكل "النويدات المشعة المتساقطة" (FRNs). وجدت الاختبارات أن تركيزات هذه النويدات المشعة الاصطناعية تفوق بشكل كبير تلك الموجودة في البيئات الأرضية الأخرى. في الواقع ، بعض هذه الرواسب هي الأكثر نشاطًا إشعاعيًا على الإطلاق خارج مناطق الاستبعاد النووي ومواقع الاختبار.

من المعروف منذ فترة أن أسطح الأنهار الجليدية يمكن أن تحتوي على مستويات عالية بشكل غير عادي من النشاط الإشعاعي. في السنوات الأخيرة ، كان العلماء يستكشفون هذه القضية بمزيد من التفصيل. وفق عالمة الجليد كارولين كلاسون من جامعة دورهام، في المملكة المتحدة ، يكون تركيز النشاط الإشعاعي المرئي في كريوكونيت أحيانًا "أعلى بمرتين أو حتى ثلاث مرات من الحجم مما قد نجده في الأنواع الأخرى من المصفوفات البيئية ، مثل الرواسب والتربة والأشنات والطحالب التي نجدها في أجزاء مختلفة من عالم".

في عام 2017 ، اكتشف كلاسون وزملاؤه أن مستويات النويدات المشعة المتساقطة في كريوكونيت من نهر Isfallsglaciären الجليدي في القطب الشمالي بالسويد كانت أعلى بما يصل إلى 100 مرة من المواد التي تم جمعها في الوادي حول النهر الجليدي (الشكل 1). تركيزات النظير المشع السيزيوم 137 (¹³⁷Cs) يصل إلى 4500 بيكريل لكل كيلوغرام (بيكريل / كغ) ، بمتوسط ​​مستويات يبلغ حوالي 3000 بيكريل / كغ (TC 15 5151). يقول كلاسون: "إنه أمر لا يصدق تمامًا مقدار [النشاط الإشعاعي] الذي تمكنت المواد الموجودة على سطح النهر الجليدي من التراكم". "أكثر بكثير مما نراه في بقية البيئة في نفس الموقع."

في عام 2018 ، وُجد أن كريوكونيت على نهر جليدي نرويجي أكثر نشاطًا إشعاعيًا (علوم. توت. Env. 814 152656). العينات التي تم جمعها بواسطة فريق بقيادة Edyta Łokas ، عالمة الأرض في معهد الفيزياء النووية التابع لأكاديمية العلوم البولندية، من 12 حفرة كريوكونيت على نهر Blåisen الجليدي كشفت عن تركيزات ¹³⁷Cs تصل إلى 25,000 بيكريل / كغ ، بمتوسط ​​مستوى يبلغ حوالي 18,000 بيكريل / كغم. مستويات ¹³⁷عادة ما تكون مركبات الكربون في التربة والرواسب بين 0.5 و 600 بيكريل / كغم (الخيال العلمي. النائب 7 9623).

تلوث تشيرنوبيل

النويدات المشعة الاصطناعية ¹³⁷Cs والسيزيوم 134 (¹³⁴Cs) هي نواتج انشطارية تنتج عن انقسام اليورانيوم -235 في مفاعلات الطاقة النووية وبعض الأسلحة النووية. نشأت معظم نظائر السيزيوم على الأنهار الجليدية النرويجية والسويدية من حادث تشيرنوبيل النووي ، ولكن هناك أيضًا تداعيات من مئات التجارب النووية في الغلاف الجوي التي أجريت في منتصف القرن العشرين.

سيئ السمعة باعتباره أسوأ كارثة في تاريخ توليد الطاقة النووية ، فإن وقع حادث تشيرنوبيل في 26 أبريل 1986 خلال اختبار منخفض الطاقة للمفاعل رقم أربعة في محطة تشيرنوبيل للطاقة النووية ، التي كانت في ذلك الوقت في الاتحاد السوفيتي. تسبب الاختبار في انفجار وحريق دمر مبنى المفاعل ، وأطلق الحادث الكارثي كمية كبيرة من المواد المشعة ، بما في ذلك نظائر البلوتونيوم واليود والسترونتيوم والسيزيوم. سقط معظم هذا في المنطقة المجاورة مباشرة لمحطة الطاقة النووية ومناطق كبيرة مما يعرف الآن بأوكرانيا وبيلاروسيا وروسيا ، لكن دوران الغلاف الجوي ، بالإضافة إلى أنماط الرياح والعواصف ، تبعثرها أيضًا على جزء كبير من نصف الكرة الشمالي.

تسببت أنماط الطقس في إلقاء قدر كبير من التداعيات الإشعاعية من تشيرنوبيل في الدول الاسكندنافية. تشير التقديرات إلى أن النرويج قد تلقت حوالي 6 ٪ من ¹³⁷Cs و ¹³⁴تم إطلاق Cs من محطة الطاقة النووية. تم نقل النظائر إلى البلاد عن طريق رياح جنوبية شرقية وترسبت أثناء هطول الأمطار في الأيام التي أعقبت الكارثة النووية.

يلمح النقاط الساخنة الخفية في تشيرنوبيل

ثم دخل السيزيوم في السلسلة الغذائية ، حيث تأكلته النباتات والأشنات والفطريات التي تأكلها حيوانات الرعي مثل الرنة والأغنام. في السنوات التي أعقبت الكارثة ، كانت كميات كبيرة من اللحوم والحليب والجبن من حيوانات الرنة والأغنام في النرويج والسويد تحتوي على تركيزات من نظائر السيزيوم التي تجاوزت بشكل كبير الحدود التي حددتها السلطات. لا تزال هذه الأطعمة تخضع للاختبار بانتظام.

كما كانت هناك تداعيات كبيرة من تشيرنوبيل في جبال الألب النمساوية ، مع هطول أمطار غزيرة في الأيام التي أعقبت الكارثة مما أدى إلى مستويات عالية جدًا من التلوث في بعض المناطق. وجد مسح عام 2009 للأنهار الجليدية Hallstätter و Schladminger في شمال النمسا تركيزات ¹³⁷Cs في كريوكونيت تتراوح من 1700 بيكريل / كغم إلى 140,000 بيكريل / كغم (J. Env. راد. 100 590).

الرياح والمطر والنار والمزيد

يبدو أن هناك العديد من الأسباب التي تجعل كريوكونيت يتراكم النويدات المشعة ويصبح مشعًا جدًا. يتم نقل المواد المشعة عبر الغلاف الجوي عن طريق الرياح وأنماط الدوران العالمية. ثم يتم غسلها خارج الغلاف الجوي عن طريق الترسيب ، وهو معروف بفعاليته بشكل خاص في جمع الجسيمات وإسقاطها على الأرض. علاوة على ذلك ، تميل مستويات هطول الأمطار وتساقط الثلوج والضباب إلى الارتفاع في المناطق الجبلية والقطبية التي تستضيف الأنهار الجليدية.

الكثير من المواد الجافة ، من ظواهر مثل حرائق الغابات والعواصف الترابية ، يتم إغراقها أيضًا في البيئات الجليدية. ينتقل هذا الغبار والسخام والمواد المماثلة عبر دوران الغلاف الجوي ، ولكن أثناء قيامه بذلك ، يبدأ في الارتباط معًا والبحث عن مواد أخرى من الغلاف الجوي - بما في ذلك الملوثات مثل النويدات المشعة - حتى يصبح ثقيلًا جدًا ويسقط على الأرض.

بمجرد وجود النويدات المشعة والملوثات الأخرى في البيئة الجليدية ، يتم تغييرها بواسطة العمليات الهيدرولوجية. في الأجزاء الأكثر دفئًا من العام ، تذوب كتل الثلج والجليد في مستجمعات المياه الجليدية ، جنبًا إلى جنب مع أجزاء من النهر الجليدي نفسه. يتدفق هذا الماء الذائب على النهر الجليدي وفوقه ، ويأخذ معه ملوثات مثل النويدات المشعة التي تم تخزينها في الثلج والجليد. عندما يتدفق الماء عبر القنوات والثقوب عبر النهر الجليدي ، يتم ترشيحه بواسطة كريوكونيت الموجود في هذه المنخفضات ، المليء بالمواد بما في ذلك الطمي والطين المعروف أنها تربط عناصر مثل النويدات المشعة والمعادن والجزيئات البشرية الأخرى (الشكل 2) .

الزبالون العضويون

يبدو أيضًا أن المكون البيولوجي للكريكونيت يعزز قدرته على جمع وتراكم النويدات المشعة. في الواقع ، يشرح Łokas أنه بالنسبة للكريكونيت الذي يحتوي على نسبة عالية من المواد العضوية - مثل الطحالب والفطريات والبكتيريا - يكون تركيز النويدات المشعة أعلى بكثير.

كما أن مادة الكريكونيت الموجودة على نهر Blåisen الجليدي في النرويج والتي كانت تحتوي على مستويات عالية من النشاط الإشعاعي تحتوي أيضًا على محتوى عضوي مرتفع. في حين أن الدراسات التي أجريت على الأنهار الجليدية الأخرى وجدت أن مادة كريوكونيت كانت بين 5٪ و 15٪ مادة بيولوجية ، فإن الرواسب من Blåisen كانت حوالي 30٪ مادة عضوية. يقول الباحثون أن هذا قد يكون جزءًا من سبب التركيزات العالية من النويدات المشعة.

يقول Łokas أن قدرة الكريوكونيت على الاحتفاظ بالنويدات المشعة وتركيزها يبدو أنها "مرتبطة بخصائص الارتباط المعدني للمواد خارج الخلية التي تفرزها الكائنات الحية الدقيقة". وتوضح أن هذه الأغشية الحيوية اللاصقة تشل حركة المعادن والمواد الأخرى التي يمكن أن تكون سامة لمنعها من دخول خلايا الكائنات الحية الدقيقة.

كما تم رصد هذا الرابط بين المادة العضوية والنويدات المشعة المتساقطة في مكان آخر. عندما حلل أوينز عينات كريوكونيت من نهر كاسل كريك الجليدي في كولومبيا البريطانية ، كندا ، وجد علاقة إيجابية مهمة بين تركيز النويدات المشعة في العينات والنسبة المئوية للمواد العضوية (الخيال العلمي. النائب 9 12531). كلما زادت المواد البيولوجية ، زادت المواد المشعة.

بعد عشر سنوات من حادثة فوكوشيما: هل يمكن للوقود الجديد أن يجعل الطاقة النووية أكثر أمانًا؟

يوضح أوينز أن تداعيات النويدات المشعة موجودة في كل مكان. ويقول إن ما يحدث على الأنهار الجليدية هو أنها "تركز على هذه المواقع الصغيرة حقًا على سطح النهر الجليدي". هناك طرق يمكن لكل من المواد التي تشكل الرواسب والمواد خارج الخلية التي تفرزها الكائنات الحية الدقيقة التي تعيش فيها أن تربط الملوثات. كل هذا يجعل الكريوكونيت عامل كاسح عالي الكفاءة ، ومع مرور الوقت أصبحت النويدات المشعة التي سقطت في جميع أنحاء مستجمعات المياه الجليدية مركزة فيه.

مصادر وتركيزات متنوعة

على الرغم من أنه يميل إلى أن يكون الأكثر تركيزًا ، ¹³⁷Cs ليس النويدات المشعة الوحيدة الموجودة في الكريوكونيت. تركيزات عالية من المواد المشعة الأخرى ، مثل الأمريسيوم 241 (²⁴¹am) ، البزموت -207 (²⁰⁷تم أيضًا اكتشاف نظائر Bi) والبلوتونيوم (Pu). ترتبط هذه بالتداعيات العالمية للنويدات المشعة من تجارب الأسلحة النووية في الغلاف الجوي بدلاً من كوارث الطاقة النووية.

هذا المزيج من المدخلات ، جنبًا إلى جنب مع دوران الغلاف الجوي العالمي وأنماط الطقس ، يعني أن مصادر وتركيزات النظائر المشعة على الأنهار الجليدية تختلف عبر الكوكب. على سبيل المثال ، يقول أوينز إنه في حين أن مستويات النويدات المشعة مرتفعة في كريوكونيتس في كندا ، إلا أنها ناتجة بشكل أساسي عن اختبارات القنبلة النووية ، حيث إنها بعيدة جدًا عن تشيرنوبيل.

تقوم Łokas حاليًا بتحليل تفاصيل النشاط الإشعاعي في Cryoconites من مواقع مختلفة حول العالم ، بما في ذلك القطب الشمالي وأيسلندا وجبال الألب الأوروبية وأمريكا الجنوبية وجبال القوقاز وكولومبيا البريطانية والقارة القطبية الجنوبية. تبرع علماء الجليد من العديد من البلدان ، بما في ذلك أوينز وكلاسون ، وجمعوا عينات واختبروها لهذا العمل.

لقد وجدت الاختبارات أن rالنشاط الشعاعي مرتفع بشكل خاص في جبال الألب والدول الاسكندنافية ، بينما يقول أوكاس إن أدنى المستويات التي تم العثور عليها حتى الآن كانت على الأنهار الجليدية في آيسلندا وجرينلاند. لم يتم تحديد أي إشارة من تشيرنوبيل في هذه المناطق ، فقط التداعيات العالمية من اختبارات الأسلحة ، يضيف أوكاس.

حدد العمل أيضًا بعض إشارات النويدات المشعة المثيرة للاهتمام. هناك نسب أعلى من ²³⁸بو ، ²³⁹بو و ²⁴⁰يقول Łokas إن Pu في كريوكونيت من نصف الكرة الجنوبي أكثر من نصف الكرة الشمالي. ويرجع ذلك إلى فشل قمر صناعي يحمل مولدًا حراريًا حراريًا SNAP-9A في عام 1964. وتفكك القمر الصناعي ، وأطلق حوالي كيلوغرام من ²³⁸Pu في الغلاف الجوي ، بشكل رئيسي فوق نصف الكرة الجنوبي.

هناك أيضا ارتفاع في ²³⁸نظائر البلوتونيوم المأخوذة من عينات من نهر Exploradores الجليدي في تشيلي باتاغونيا. من المحتمل أن يكون هذا مرتبطًا بفشل مسبار المريخ الروسي الذي انكسر في الغلاف الجوي فوق أمريكا الجنوبية في عام 1996 ، كما يقول Łokas. كانت تحمل حوالي 200 جرام من ²³⁸كريات البولي يوريثان ، وفي حين أن مصيرها الدقيق غير معروف ، يُعتقد أنها سقطت في مكان ما فوق تشيلي وبوليفيا.

مدعاة للقلق؟

لم يتضح بعد hقلقون علينا أن نكون حيال هذا التركيز للمواد المشعة على الأنهار الجليدية. لا يوجد يقين حول ما إذا كان يمثل خطرًا بيئيًا على نطاق واسع ، أو ما إذا كان يمثل مشكلة محلية على الأنهار الجليدية ، كما يقول كلاسون. "أنا بالتأكيد لا أريد أن أذهب وأكل المواد الموجودة على سطح الجليد ؛ إنها حقًا مشعة جدًا مقارنة بالرواسب البيئية الأخرى ". "ولكن إلى أي مدى تكون هذه مشكلة بمجرد أن تكون خارج مستجمعات المياه الجليدية ، فإننا لا نعرف."

عندما تجلس الرواسب على النهر الجليدي ، فمن غير المرجح أن تكون مشكلة للنظام البيئي وصحة الإنسان. ولكن مع ذوبان الأنهار الجليدية وتراجعها ، يتم إطلاق المزيد والمزيد من تلك المواد القديمة المخزنة على الجليد

هناك أسباب للقلق. المواد المشعة لها آثار سلبية موثقة جيدًا على الصحة. تخزن الأنهار الجليدية أيضًا كميات هائلة من المياه العذبة ، حيث يستخدم مليارات الأشخاص حول العالم المياه الذائبة للزراعة ومياه الشرب. مع ارتفاع درجة حرارة المناخ ، تتراجع الأنهار الجليدية أيضًا ، مما قد يؤدي إلى إطلاق الملوثات والرواسب المخزنة بتركيزات عالية.

"مع كل الذوبان الجليدي ، تتلامس مادة الكريكونيت هذه مع المياه الذائبة الجليدية. يشرح أوينز: "لقد بدأ الانكشاف الآن ويمكن تسليمه إلى النظام البيئي المصب". يقول إنه عندما تكون الرواسب على النهر الجليدي ، فمن غير المرجح أن تكون مشكلة للنظام البيئي وصحة الإنسان. ولكن مع ذوبان الأنهار الجليدية وتراجعها ، يتم إطلاق المزيد والمزيد من تلك المواد القديمة المخزنة على الجليد.

ويضيف كلاسون أنه ليس من الواضح أيضًا مقدار النشاط الإشعاعي الذي قد يكون موجودًا في النظام الجليدي. يشرح كلاسون: "بالإضافة إلى الترسب الجوي المباشر للنويدات المشعة ، فإن الكثير من النشاط الإشعاعي الذي نراه في كريوكونيت يذوب على الأرجح من الثلج والجليد القديم الذي ترسب منذ سنوات عديدة". "الجليد نفسه لديه مخزون من النشاط الإشعاعي غير مفهوم جيدًا."

إرث تشيرنوبيل الخفي

يقول أوينز إنه بمجرد أن تتدفق المادة المشعة إلى الأنهار ، فمن المرجح أن تضعف ، "لكننا لا نعرف". يوافق كلاسون. "بينما تكون التركيزات عالية حيث نقوم بأخذ عينات ، وفقًا للمخطط العام للأشياء ، بمجرد غسل كل هذه المواد أو ذوبان النهر الجليدي وترسيبها في البيئة ، فقد يتم تخفيفها إلى الحد الذي لا يزيد عن التركيزات التي ترى في البيئة بخلاف ذلك ". "إذن هذا ما نحتاج إلى اكتشافه بعد ذلك."

في المستقبل ، يأمل كلاسون في إجراء تحليل أكثر تفصيلاً لكمية الكريكونيت على الأسطح الجليدية ، باستخدام تقنيات مثل صور الطائرات بدون طيار عالية الدقة. سيسمح هذا للباحثين بتقدير مقدار النشاط الإشعاعي الذي قد يكون على نهر جليدي. يمكن أن يساعدنا رسم خرائط كريوكونيت على السطح مثل هذا ، ثم دمج المعلومات مع نماذج ذوبان الأنهار الجليدية ، في فهم كيفية إطلاق الرواسب والملوثات التي تحتويها في المستقبل.

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• أفلاطونايستريم. ذكاء بيانات Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• سك المستقبل مع أدرين أشلي. الوصول هنا.
• شراء وبيع الأسهم في شركات ما قبل الاكتتاب مع PREIPO®. الوصول هنا.
• المصدر https://physicsworld.com/a/trapped-in-ice-the-surprisingly-high-levels-of-artificial-radioactive-isotopes-found-in-glaciers/