الخبراء الكويتيون يستخدمون التكنولوجيا النووية لدراسة البيئة البحرية

في مواجهة تغير المناخ والنشاط الصناعي المتزايد، يستخدم العلماء في الكويت العلوم النووية للتصدي للتحديات التي تواجه البيئة البحرية، بمساعدة الوكالة الدولية للطاقة الذرية.

تتفقد لمياء المُسَلَّم، باحثة كبيرة مشارِكة بمعهد الكويت للأبحاث العلمية، مستوى الأس الهيدروجيني في الأحواض، الذي يتم التحكم فيه من خلال نظام مُقدَّم من الوكالة. (الصورة من: دين كالما/الوكالة الدولية للطاقة الذرية)

الكويت — في مواجهة تغيُّر المناخ والنشاط الصناعي المتزايد، يستخدم العلماء في الكويت العلوم النووية للتصدي للتحديات التي تواجه البيئة البحرية، بمساعدة الوكالة الدولية للطاقة الذرية.

وقال نادر العوضي، المفوَّض التنفيذي للتعاون الدولي في معهد الكويت للأبحاث العلمية إنَّ "الكويت تواجه تأثير تغيُّر المناخ، وتحمُّض المحيطات، والتلوث الناجم عن صناعة النفط والشحن، وأنشطة القوى وتحلية المياه"، وأضاف أن هذه العوامل تؤثر أيضاً في البيئة البحرية. وقال إن "الكويت تغطي طائفة واسعة من التقنيات لدراسة البيئة البحرية، ويُعدُّ تطبيق التكنولوجيا النووية من بين الطرق الأساسية".

تحمض المحيطات: المشكلة الأخرى التي يتسبب فيها ثاني أكسيد الكربون

أصبحت تُجرى دراسات بشأن الكائنات البحرية المختلفة في مرفق واسع النطاق لإجراء البحوث على تحمض المحيطات أنشئ نتيجة لزيادة كميات ثاني أكسيد الكربون الداخلة في المحيطات. وقال سيف الدين إقبال الدين، وهو كبير علماء بحوث في معهد الكويت للأبحاث العلمية، إن الخبراء يجرون قياسات منتظمة لمستويات درجة الحرارة ودرجة حموضة الماء، وينظرون في الكيفية المحتملة لاستجابة الحياة البحرية لهذه التغيرات في العقود القادمة.

وقال إن التأثيرات المحتملة لتحمّض المحيطات واحترارها تشمل التدهور أو الفقدان التام للموائل الحرجة مثل القاعيات العشبية البحرية والشعاب المرجانية. وتستخدم التقنيات النووية والنظيرية لفهم الظروف السابقة لاحترار المحيطات وتحمضها، والتنبؤ باستجابات الكائنات البحرية في المستقبل، مثل بلح البحر والمحار والشعاب المرجانية، في ظل الظروف المتغيرة.

وتوفر مياه الخليج مختبراً طبيعياً وبيئة مثالية لدراسة الكيفية التي قد تتكيف بها الحياة البحرية مع تغير المحيطات. وسلط سيف الدين الضوء على أنه "على الرغم من التقلبات الكبيرة في درجات الحرارة من ٨ درجات مئوية إلى ٣٦ درجة مئوية، فإن الشعاب المرجانية لا تزال على قيد الحياة،". إلا أنها، في الوقت ذاته، أصبحت أكثر هشاشة بسبب تحمض المحيطات. وتركز الدراسات الجارية في إطار مشروع تابع للوكالة على تأثير تحمض المحيطات على تكلس الأنواع المرجانية الرئيسية.

ومن مجالات البحث الهامة الأخرى تقييم امتصاص الرواسب البحرية للنشاط الإشعاعي والملوثات البحرية في ظل تحمض المحيطات. وبيَّن سيف الدين أن قاع البحر عبارة عن مستودع للملوثات وبه قدر أكبر من التلوث عن مياه البحر.

نُظُم الإنذار المبكر

يعد استخدام نُظُم الإنذار المبكر لتقييم مستويات الإشعاع مجالاً آخر مهماً للبحث. وقال سيف الدين إن خبراء الكويت أنشؤوا، بالتعاون مع الوكالة، شبكة لتقييم الإشعاع البحري، تقارن مستويات الإشعاع بالمستويات الإشعاعية الأساسية التي أُرسيت في التسعينيات، وأضاف أنه يتم إجراء تقييمات منتظمة للتحقق من أي تأثير على البيئة البحرية. وتُظهِر البيانات أن مستويات النشاط الإشعاعي طبيعية، وأن الحياة البحرية مأمونة.

وكواشف أشعة غاما منشورة في البحر في مجموعة من المواقع، وتُجرى دراسات بشأن المياه الداخلة إلى الخليج للكشف، بالإضافة إلى القياسات والنمذجة الهيدروديناميكية، وتقييم ما إذا كان هناك أي نشاط إشعاعي يمكن أن يؤثر على تحلية مياه البحر، وهو مصدر إمدادات المياه العذبة في البلاد. ويشمل دعم الوكالة، الذي يُقَدَّم من خلال برنامجها للتعاون التقني، توفير معدات مختبرية وتدريب العاملين على قياس طيف أشعة غاما وطيف أشعة ألفا، اللذان يستخدمان لقياس النشاط الإشعاعي في البيئة البحرية.

وتتعلق مشاريع أخرى تدعمها الوكالة برصد الملوثات في البيئة البحرية، وكيف تغيرت هذه الملوثات منذ حرب الخليج الأولى في عام ١٩٩٠.

كما تستخدم التكنولوجيا النووية في مجال سلامة المأكولات البحرية، على سبيل المثال، لرصد السموم الحيوية التي تنتجها الطحالب المجهرية، والمعروفة باسم تكاثر الطحالب الضارّة. ويمكن أن تؤدي عوامل مثل درجة حرارة المياه السطحية، أو حركة الرياح والمياه، أو الحركة الطبيعية للمياه الغنية بالمغذّيات نحو السطح أو تراكم الصرف الزراعي نحو البحر إلى تكاثر الطحالب، والتي يمكن أن تشمل في بعض الأحيان أنواعاً سامّة. ثم تدخل هذه السموم في السلسلة الغذائية وتشكل خطراً على الناس وتهدد سبل عيش المجتمعات التي تعتمد على مصائد الأسماك.

وهذا هو الموطن الذي يفيد فيه استخدام التقنيات النووية مثل اختبار قياس ارتباط اللجينات الموسومة إشعاعيّاً بالمستقبلات (انظر مربع العلوم) لتعقب السموم الحيوية الناتجة عن تكاثر الطحالب الضارّة. وستُستَخدم هذه التقنية، في إطار مشروع تدعمه الوكالة، للكشف عن السموم في المأكولات البحرية. وقال سيف الدين إن هذه المعلومات ستكون مهمة للغاية من أجل التأهب للأخطار، وستكون بمثابة تحذير مبكر.

Ocean acidification: the other CO2 problem

With the establishment of a large-scale facility to carry out research on the acidification of oceans – a result of increased amounts of carbon dioxide entering the ocean, – investigations are conducted on different marine organisms. Experts are making regular measurements of temperature and water acidity levels, and looking at how marine life is likely to respond to such changes in coming decades, said Saif Uddin Iqbal Uddin, a senior research scientist at KISR.

Potential impacts of ocean acidification and ocean warming include the degradation or complete loss of critical habitats, such as sea grass beds and coral reefs, he said. Nuclear and isotopic techniques are utilized to understand past conditions of ocean warming and acidification, and to predict future responses of marine organisms, such as mussels, oysters and corals, under changing conditions.

The Gulf waters provide a natural lab and ideal environment to study how marine life might adapt to ocean changes. “Despite huge temperature fluctuations from 8 degrees Celsius to 36, corals are surviving,” he highlighted. At the same time, they are becoming more brittle due to ocean acidification. Under an IAEA project, studies focus on the effect of ocean acidification on calcification of key coral species.

Another important research area is the evaluation of the uptake of radioactivity and marine pollutants by marine sediments under ocean acidification. The seabed is a repository of contaminants and it has more pollution load than seawater, explained Saif Uddin.

Early warning systems

The use of early warning systems to assess radiation levels is another important area of research. In cooperation with the IAEA, Kuwait’s experts have established a marine radioactive assessment network, which compares the radiation levels to baseline radioactive levels established in the 1990s, said Saif Uddin, adding that regular assessments are undertaken to check any impact on the marine environment. Data demonstrates that radioactivity levels are normal, and marine life is safe.

Gamma ray detectors are deployed at sea in an array of locations and studies are conducted on water entering the Gulf to detect and, in conjunction with hydrodynamic measurements and modelling, evaluate if there is any radioactivity which can impact seawater desalination, which is the source of freshwater supply in the country. The IAEA support, delivered through its technical cooperation programme, includes providing laboratory equipment as well as training of staff in gamma and alpha spectrometry, all of which are used to measure radioactivity in the marine environment.

Other IAEA supported projects relate to the monitoring of pollutants in the marine environment and how these have changed since the first Gulf war in 1990.

Nuclear technology is also used for seafood safety, for example, to monitor biotoxins produced by microscopic algae, known as harmful algal blooms (HABs). Factors such as surface water temperature, the circulation of wind and water, the natural movement of nutrient rich waters towards the surface or the accumulation of agricultural run-off into the sea can trigger algal blooms, which can sometimes include toxic species. These toxins then enter the food chain and present a danger for people and threaten the livelihood of communities depending on fisheries.

This is where using nuclear techniques such as the receptor binding assay (see Science box) to track biotoxins from HABs is useful. Under an IAEA supported project, this technique will be utilized for the detection of toxins in seafood. This information will be very important for hazard preparedness and as early warning, Saif Uddin said.