إدارة الموارد المائيّة: بوليفيا تكشف الغطاء عن أسرار مستودع مياه جوفية باستخدام التكنولوجيا النووية

يرجع المستودع إلى أكثر من ألفي سنة: كان هذا أحد الأسرار المخزونة في ذرات المياه التي تتدفق في مستودع المياه الجوفية بورابوراني المخفي في باطن الأرض في بوليفيا.

في مناطق معينة من بوليفيا، يعتمد الناس على المياه المستمدة من مستودعات المياه الجوفية للعديد من أوجه الاستعمال. (الصورة من: لويز بوترتون/الوكالة الدولية للطاقة الذرية)

يرجع المستودع إلى أكثر من ألفي سنة: كان هذا أحد الأسرار المخزونة في ذرات المياه التي تتدفق في مستودع المياه الجوفية بورابوراني المخفي في باطن الأرض في بوليفيا. وعلى الرغم من أن مستودع بورابوراني يمد مدينتي إل آلتو وفياخا بالقرب من العاصمة لا باز بالمياه منذ قرون فلم يكن يعرف عنه سوى القليل. ولكن يجمع العلميون الآن، بمساعدة من التكنولوجيا النووية، تفاصيل رئيسية عن عمر المياه الموجودة في المستودع وجودتها ومصدرها. وتساعدهم هذه المعلومات على إيجاد سبل لحماية هذا المورد القيم واستدامة استخدامه.

وقالت باولا مانسيليا أورتونيو، أخصائية الهيدرولوجيا في وزارة البيئة والمياه: "بفضل استخدام النظائر، نكشف الستار عن أسرار مستودع مياهنا الجوفية. ونعلم الآن أن المياه الموجودة على أعماق ضحلة في المنطقة الشمالية من المستودع ملوثة للأسف. ونعلم أيضا أن جزءا من المياه في المنطقة الشرقية قد يبلغ عمره أكثر من ٢٠٠٠ سنة. ونعلم أيضا أن المياه الجوفية في جزء آخر من المستودع تأتي من مياه الأمطار التي تهطل في سلسلة جبال الأنديز."

وبورابوراني مصدر رئيسي للتنمية في المنطقة، حيث يعتمد أكثر من مليون نسمة على هذا المستودع الذي تبلغ مساحته ٣٠٠ كلم٢. وقالت باولا مانسليا أورتونيو: "تطورت المدينتان اقتصاديا بفضل بورابوراني". ويعتمد عليه عدد متزايد من السكان للاستعمال للأغراض اليومية، وتسحب منه الشركات كميات كبيرة لمواكبة التوسع الحضري، ويحتاجه المزارعون للحفاظ على محاصيلهم وحيواناتهم الزراعية.

وقد ساعدت الوكالة بوليفيا على إقامة مختبرها الأول للهيدرولوجيا النظيرية، ويقوم خبراء الوكالة منذ عام ٢٠١٢ بتدريب مجموعة من العلميين البوليفيين على استخدام التقنيات النظيرية في تقدير الموارد المائية وتحديد منشئها وعمرها وقابليتها للتلوث وحركتها وتفاعلاتها، فوق سطح الأرض وتحته على السواء. "تعطينا التقنيات النظيرية معلومات مفيدة لم نكن نحصل عليها من أساليب أخرى. وهذا يعطينا رؤية أوسع." هكذا قالت باولا مانسيليا أورتونيو.

وتتيح هذه القدرات المحسَّنة للعلميين الإجابة عن أسئلة لم يكن بوسعهم أن يعالجوها معالجة سليمة من قبل، وهي: كم عمر المياه ومن أين تأتي؟ وهل ما زالت نوعيتها جيدة؟ وكم تبقّى منها؟ وتساعد الأجوبة عن هذه الأسئلة على تقدم البحوث العلمية بشأن بورابوراني، وتؤدي إلى تحديد سياسات حماية وإدارة المياه بحيث تراعي إمكانيات المستودع المائي وحدوده.

ماذا درس العلميون وماذا وجدوا

يدرس العلميون البوليفيون عمر المياه لأنه يدل بالتقريب على الوقت اللازم لتجدّد موارد المستودع المائي - وهو في هذه الحالة آلاف السنين - ويساعد على تقدير حدود الإمدادات التي يوفرها المستودع. وبالمثل، يتحققون من وجود الملوثات لتحديد المخاطر التي تهدد المستودع والتي يمكن أن تخل باستخدامه مستقبلا. وفي بورابوراني، لم يُكتشف التلوث إلا في مساحة محدودة من المستودع، ويرجح أن يكون متعلقا باختلاط المياه النهرية بمياه المستودع.

وقال رفائيل كورتيز، المستشار لدى وزارة البيئة والمياه والمحاضر في جامعة سان آندريس: "الآن وقد عرفنا من أين تأتي المياه، يتعين علينا أن نحمي مصادر المستودع لضمان استدامتها وجودتها." وفي الخطوة التالية، يعتزم هو وفريقه من العلميين بناء مخططات لتغذية المياه اصطناعيا لضمان توافر إمداد مستقر من مياه الأمطار.

عالَمان

نتجت من العمل مع الوكالة فائدة أخرى لبوليفيا، وهي وجود فريق متعدد التخصصات من الكيميائيين والهيدرولوجيين.

وقال لويس أراغواس أراغواس، أخصائي الهيدرولوجيا النظيرية في شعبة العلوم الفيزيائية والكيميائية في الوكالة: "من خلال هذه المشاريع، نجمع معا خبراء من تخصصات مختلفة، من الهيدرولوجيين والكيميائيين. فالهيدرولوجي لا يدرس النظائر في العادة، والكيميائي لا يدرس الموارد المائية في العادة. وهم بفضل مشاريعنا يلتقون ويتبادلون درايتهم."

ويعمل الفريق الآن على تطبيق التقنيات النظيرية على مستودعات المياه الجوفية لمدينة أورورو وتكرار الدراسات ذاتها في مدن أخرى في بوليفيا. وتوجد في بوليفيا خمسة مستودعات مياه جوفية حضرية كبيرة رئيسية، ولكن لم تُدرس حتى الآن سوى ثلاثة منها. وقد أخذت الدراسات الهيدرولوجية التي أجريت مؤخرا بدعم من الوكالة تسترعي الانتباه في مؤتمرات على الصعيد الوطني، وأدخلت جامعات الآن مفهوم الهيدرولوجيا النظيرية في مناهجها الدراسية.

وقال كورتيز: "لقد نمونا مع كل مشروع. فقد حبونا ووقفنا على أقدامنا وتعلمنا المشي، وبدأنا الآن نركض."

purapurani-aquifer-ar-1140x519.jpg

What they studied and found

Bolivian scientists study the water’s age because it indicates roughly how long it takes the aquifer’s resources to replenish — in this case, thousands of years — and helps estimate the aquifer’s supply limits. Similarly, they check for contaminants to determine threats to the aquifer that could jeopardize its future use. At Purapurani, contamination has only been identified in a limited area of the aquifer and is likely related to river water mixing with aquifer water. 

“Now that we know where the water comes from, we have to protect the aquifer’s sources to ensure its sustainability and quality,” said Rafael Cortéz, Consultant for the Ministry of Environment and Water and lecturer at San Andrés University. As the next step, he and his team of scientists plan to build artificial water recharge schemes to guarantee a stable supply of rainwater.

Two worlds

Working with the IAEA has yielded another benefit to Bolivia: a multidisciplinary team of chemists and hydrologists.

“With these projects we are bringing together experts from different disciplines, hydrologists and chemists,” said Luis Araguás Araguás, isotope hydrologist in the IAEA’s Division of Physical and Chemical Sciences. “A hydrologist doesn’t usually study isotopes, and a chemist doesn’t usually study water resources. Thanks to our projects, they meet and exchange their expertise.”

The team is now working to apply isotopic techniques to the aquifers of the city of Oruro and to replicate the same studies in other cities of Bolivia. Bolivia has five main large urban aquifers, but only three have been studied so far. The recent hydrological studies supported by the IAEA are gaining attention in conferences at the national level and universities have now introduced the concept of isotope hydrology in their curricula.

“We’ve grown with each project,” Cortéz said. “We have crawled, stood up, learned to walk, and are now starting to jog.”

purapurani-aquifer-1140x640.jpg

While Bolivia's humid lower lands (jungle) host major groundwater basins, populated cities like La Paz, El Alto and Viacha are located on the highlands, where water is scarce. The three cities depend on the water from the 300 km2 Purapurani aquifer.