مقدمه:
همزمان با افزایش جمعیت در جهان، نیاز به آب سالم و قابل شرب نیز افزایش می‌یابد. از سوی دیگر منابع آبهای زیرزمینی به دلیل آلودگیها و تغییرات آب و هوایی در حال کاهش است، در نتیجه نگاه‌ها به سوی منابع آب های زیرزمینی که منابع حیاتی آب در مناطق خشک ونیمه خشک محسوب می‌شوند سوق یافته است.
درسال 1960 یونسکو برنامه بین المللی آبشناسی1(IHP) را اجرا کرد و سازمان جهانی هواشناسی2(WMO) برنامه جهانی آبشناسی3(OHP) را عملیاتی نمود. هدف این برنامه شبیه سازی، نمایش و اندازه‌گیری آب های سطحی و نزولات جوی است. شناخت و اندازه‌گیری آبهای زیرزمینی مشکل است و مقایسه آنها با آبهای سطحی به دلیل کمبود شناخت و نقشه‌های موجود سخت است. نتیجه سرمایه گذاری در این راه، بررسی آبهای زیرزمینی و مدیریت منابع باقیمانده است.
در طول دهه آخر قرن بیستم، افزایش آبهای زیرزمین باعث کاهش اهمیت بحران آب در مقیاس محلی، منطقه ای و حتی جهانی شد. استفاده از آب جهت آبیاری مزارع، منابع آب را تحت تنش قرار داد. در هر حال مدیریت منابع آب زیرزمینی به شناخت موقعیت منابع، نقشه، مدل، حجم و میانگین جایگزینی سالیانه و کیفیت شیمیایی آبهای زیرزمین نیازمند است. در مجموع، منابع آبهای خشکی کمتر می شود.
تلاش گسترده جهانی که جهت مدیریت منابع آب زیرزمین توسط تعدادی از آژانس‌ها صورت می پذیرد به برنامه جهانی تشخیص و نقشه برداری آبشناسی(4WHYMAP) موسوم است.
آبهای زیرزمینی
آبهای زیرزمینی نفوذ آب حاصل از بارندگیها در حوضه های آبخیز، منابع آب زیر زمینی( آبخوانها ) را در دشتهای تحت پوشش بوجود آورده اند. همانگونه که قبلا اشاره شد وقوع چند سال خشکسالی متوالی و کمبود شدید آب در منابع آب سطحی، علاوه بر کاهش نفوذ از آبهای سطحی به آبخوانها موجب باعث افزایش مصرف از آبهای زیر زمینی گردید که باعث افت سطح آب در آبخوانها شده است.
مدیریت منابع آب زیر زمینی با بهره گیری از فن آوری انرژی اتمی
کاربرد تکنیکهای ایزوتوپ اطلاعات ذیقیمتی از وضعیت منابع آب زیر زمینی بدست می دهد و جهت حرکت و منشاء آلاینده ها را از محیط های مختلف شناسایی می کند. این تکنیک در کاوش منابع آب زیرزمینی و استفاده منطقی آن بسیار موثر می باشد.
کاربرد تکنیکهای ایزوتوپ اطلاعات ذیقیمتی از وضعیت منابع آب زیر زمینی بدست می دهد و جهت حرکت و منشاء آلاینده ها را از محیط های مختلف شناسایی می کند. این تکنیک در کاوش منابع آب زیرزمینی و استفاده منطقی آن بسیار موثر می باشد.انرژی اتمی به عنوان گزینه مناسب (جایگزین انرژی برق) در فرآیند شیرین سازی آب کاربرد دارد.
●ایزوتوپها چه هستند و کاربرد آنها چیست؟
عناصری که اتم های آن ها دارای عدد جرمی یا جرم متفاوت باشند را ایزوتوپ می نامند. فراوانی طبیعی ایزوتوپ های عناصر تشکیل دهنده آب و آلاینده ها (هیدروژن، کربن، اکسیژن و نیتروژن) از فراوانترین ایزو توپها هستند. این ایزوتوپها ردیابهای طبیعی موثری هستند و می توان از آنها برای ردیابی منشا و جهت و سرعت حرکت آلاینده آبهای زیر زمینی استفاده کرد.ترسیم نقشه های کیفی تراکم ایزوتوپ ها بصورت نقاط روشنی روی نقشه نمایان می گردد.بدیهی است تمامی آلاینده های منابع آب از سطح زمین به منابع آب نفوذ می کنند.تکنیک ایزوتوپها در خاورمیانه در مطالعات آب رودخانه نیل و تاثیر آن بر منابع آب زیر زمینی حاشیه آن تا فاصله ۶۰ کیلومتری استفاده شده است. نفوذ آلایند ه ها در منابع زیرزمینی مصر و سودان قابل شناسایی است. حفاظت کیفی منابع آب با توجه به رشد فزاینده جمعیت و نیاز آبی در این مناطق از اهمیت ویژه ای برخوردار است . لذا سازمان جهانی انرژی اتمی ( IAEA ) با بهره گیری از فن آوری ایزوتوپها در قالب برنامه همکاری حفاظت کیفیت منابع آب زیرزمینی مورد استفاده در مصارف خانگی و کشاورزی، سرمایه گذاری به عمل آورده است.کاربرد ایزوتوپها هیدروژن، کربن و اکسیژن امکان شناسایی منشاء آلاینده را فراهم کرده است. همچنین ردیابی آلاینده ها تا فاصله ۶۰ کیلومتری منابع منشاء آلاینده را شناسایی نموده اند و در این راستا استراتژیهای موثر مدیریت منابع آب برای حفظ منابع آب شیرین (قدیم و جدید) به اجرا گذاشته شده است.همچنین با اندازه گیری ایزوتوپهای کربن در صحرای سوریه عمر منابع آب زیرزمینی را تعیین نموده (از یک سال تا ۴۰ هزار سال) و اندازه گیری ایزوتوپ هیدروژن در منابع قدیمی (فسیلی) نشان می دهد که آب و هوا از امروز سرد تر بوده است. همچنین اندازه گیری ایزوتوپها نشان می دهد در حال حاضر فرآیند تغذیه منابع بسیار کند می باشد.بهره گیری از دانش ایزوتوپها امکان پیش بینی ورود آلاینده ها را میسر می سازد. می دانیم آلاینده های منابع زیر زمینی ممکن است برای قرنهای متوالی در زیرزمین باقی بمانند و زدایش و حذف آلاینده های منابع زیرزمینی کاری پر هزینه و دشوار است.تکنیک ایزوتوپ می تواند نقاط آسیب دیده منابع زیرزمینی ناشی از ورود آلاینده ها را مشخص نموده و مسیر و سرعت حرکت آن را تعیین نماید. یکی از شاخصهای اصلی آلاینده ها تعیین غلظت و تراکم نیترات می باشد که ناشی از فعالیتهای کشاورزی نشت از زباله های خانگی و یا فعالیت های صنعتی است.با تعیین خصوصیات ایزوتوپهای نیتروژن شناسایی منشاء آلاینده (نیترات) ممکن می گردد با شناسایی منشاء آلاینده (نیترات) نسبت به حذف آلاینده ورودی به منابع آب برنامه ریزی صورت می گیرد. این تکنیک قادر است آلاینده های جدید و ناشناخته را شناسایی کند و هشدارهای لازم را برای متولیان توزیع آب تئوریزه نماید. این در حالی است که پارامترهای آزمونهای شیمیایی و بیولوژی قادر نیست علت تجمع و تراکم بسیاری از آلاینده ها را مشخص نماید.
●کاربرد انرژی اتمی تامین آب شرب
تکنیکهای اتمی همینطور در انتخاب راههای دیگر تامین آب بویژه در نقاط ساحلی که با معضل کمبود آب یا شوری آب روبرو هستند کار ساز می باشد.طبیعی ترین منابع آب جهان آب دریاها می باشند که همواره در دسترس بوده و هنوز سالم هستند. اما شوری آب دریا بایستی متعادل گردد تا قابل شرب باشد و عملیات شیرین سازی آب به انرژی زیادی محتاج است.انرژی اتمی می تواند جایگزین مناسبی برای سایر انرژیها باشد.مطالعات تامین آب در شمال امریکا نشان می دهد که راه اندازی آب شیرین کن هایی که با انرژی اتمی کار می کنند اقتصادی تر است.
سفره های آب زیر زمینی
با ورود آبهای جدیدتر و تجمع آنها در آن نقطه زیر زمینی ، بمرور یک انبار و مخزن زیرزمینی از آب تشکیل میشود که بعلت عبور از لایه های مختلف شن و ماسه و سنگهای متنوع دچار تغییراتی نیز شده اند .
این تغییرات از نوع کیفی است و در برخی جاها ممکن است باعث بهبود کیفی و تصفیه آب شده و در برخی نقاط نیز باعث تخریب کیفی و آلودگی آب گردد، و این نکته بستگی به کیفیت اولیه آب و لایه های واقع در مسیر حرکت آن دارد .
در نهایت پس از این تغییر و تحولات که ممکن است سالها بطول انجامد ، در زیر زمین مخزنی از آب تشکیل میشود که یه آن سفره آب زیرزمینی و یا آکیفر می گویند .
اگر در بالای این سفره تا سطح زمین یک لایه نفوذناپذیر قرار داشته باشد آن را سفره تحت فشار و اگر هیچ لایه ای نباشد آنرا سفره آزاد می نامند .
خوب ، انسانها در طول تاریخ با نگاه به همین عملکرد ساده نفوذ آب در زمین بوده که به وجود آب زیرزمینی پی بردند و وقتی ناگزیر از زندگی در اماکنی شدند که از وجود رودخانه ها و منابع آب سطحی دیگر محروم بودند ، برای تامین آب مورد نیاز خود ، آن را در دل زمین جستجو نمودند .
در مسیر همین جستجوها بود که افتخار حفر و بهره برداری از قنات نصیب ایرانیان سخت کوش گردید و ما بدان می بالیم .