Spatiotemporal Dynamics and Health Risk Assessment of Gross Beta Radioactivity in a Tropical Reservoir: Insights from Phase Partitioning and Long-Term Monitoring

تحمل كل قطرة ماء نشربها تاريخاً صامتاً مكتوباً في الذرات التي تحتويها. بعض هذه الذرات مشعة طبيعياً، وهي بقايا من تكوين الأرض التي تلاشت ببطء على مدى مليارات السنين. يطلق العلماء على هذه المواد اسم المواد الطبيعية المشعة، أو (NORM). وبينما تثير كلمة "النشاط الإشعاعي" في الأذهان غالباً صور الحوادث الصناعية أو الأسلحة النووية، فإن هذه الآثار الطبيعية موجودة في كل مكان، نجدها في التربة، والصخور، والمياه التي تتدفق فوقها. بالنسبة للأشخاص الذين يديرون مياه الشرب لدينا، فإن التحدي لا يكمن في القضاء على هذه الآثار الطبيعية تماماً — وهو أمر مستحيل — بل في فهم مستوياتها وضمان بقائها بعيدة جداً عن العتبة التي قد تضر بصحة الإنسان. ويتطلب هذا فهماً عميقاً لكيفية حركة المياه عبر المناظر الطبيعية، وكيف تلتقط هذه الجسيمات غير المرئية، وما إذا كانت محطات المعالجة التي تنقي مياهنا قادرة بالفعل على إزالتها.

في جنوب تايوان الاستوائي، حيث نحتت الجبال الطبيعة وتغمرها الأمطار الموسمية الغزيرة، انطلق فريق من الباحثين لرسم خريطة لهذا العالم غير المرئي. لقد ركزوا على خزان "مودان" (Mudan Reservoir)، وهو مصدر حيوي لمياه الشرب لخمس عشرة منطقة في الإقليم. أراد العلماء الإجابة على سؤال بسيط ولكنه حاسم: كيف يغير المطر الغزير في فصل الصيف كمية الإشعاع الطبيعي في الخزان؟ لعقود من الزمن، كان هناك افتراض شائع في علوم المياه وهو أن الملوثات تصبح أكثر تركيزاً عندما تنخفض مستويات المياه خلال المواسم الجافة، تماماً مثل الملح الذي يتبقى خلف بركة بعد تبخر الماء. ومع ذلك، في مكان يتسم بالعواصف العنيفة والجريان السطحي الهائل، اشتبه الباحثون في أن القصة قد تكون مختلفة. لقد قضوا ما يقرب من أربع سنوات، من عام 2022 إلى 2025، في جمع مئات العينات المائية لمعرفة ما إذا كانت الأمطار الغزيرة تتدفق فعلياً بمزيد من المواد المشعة إلى الماء، أم أن الماء يقوم ببساطة بتخفيفها.

أنشأ الفريق شبكة من عشر محطات لأخذ العينات، تتراوح من المركز العميق للخزان إلى أعلى الجداول الجبلية التي تغذيه. قاموا بجمع المياه كل بضعة أشهر، متتبعين كيف تتغير مستويات "نشاط بيتا الإجمالي" — وهو مقياس لإجمالي الإشعاع الناتج عن جميع الجسيمات الباعثة لبيتا — بمرور الوقت. وما وجدوه قلب الفكرة التقليدية حول تركيز المواسم الجافة؛ فبدلاً من العثور على أعلى المستويات عندما تكون المياه منخفضة وساكنة، اكتشف الباحثون أن الإشعاع يصل إلى ذروته خلال الموسم الموسمي الصيفي. في شهر يوليو، عندما يجلب الرياح الموسمية الجنوبية الغربية أمطاراً غزيرة وإعاصير، ارتفع متوسط الإشعاع في الماء إلى أعلى نقطة له. وكانت القراءات الأكثر كثافة تأتي من أحد الروافد العليا، حيث جرفت الأمطار التربة والصخور من الجبال مباشرة إلى الخزان. وأظهرت البيانات أن الأمطار الغزيرة لم تخفف الإشعاع، بل عملت كعملية غسل قوية، تجرف المواد المشعة طبيعياً من الأرض إلى إمدادات المياه.

بمجرد وصول الماء إلى الخزان، احتاج العلماء إلى فهم الشكل الذي تتخذه هذه المواد المشعة. هذا التمييز بالغ الأهمية لأن الآلات المستخدمة لتنقية مياه الشرب مصممة لالتقاط الجسيمات الصلبة، مثل الأتربة أو الطين، لكنها غالباً ما تسمح للمواد الكيميائية المذابة بالمرور من خلالها. ولاختبار ذلك، أخذ الباحثون عينات ومرروها عبر غشاء دقيق جداً يحجز الجسيمات الصلبة الصغيرة. ووجدوا أن ما يقرب من 99 بالمائة من المواد المشعة قد مرت عبر المرشح مباشرة. وهذا يعني أن الإشعاع لم يكن عالقاً بالتربة أو الرمل؛ بل كان مذاباً في الماء نفسه، على الأرجح في شكل أيونات صغيرة أو مرتبط بجسيمات غروية مجهرية أصغر من أن يتم التقاطها بواسطة المرشحات القياسية. وقد فسر هذا الاكتشاف ملاحظة محيرة في محطة معالجة المياه المحلية: وهي أن المياه الخارجة من المحطة كانت مطابقة تقريباً في إشعاعها للمياه الداخلة إليها. فعمليات المحطة القياسية، والتي تشمل خلط المواد الكيميائية لتجميع الجسيمات معاً ثم ترشيحها، لم تكن مصممة ببساطة لإزالة المواد المذابة.

على الرغم من أن محطة المعالجة لم تستطع إزالة هذه الجسيمات المذابة، إلا أن التقييم النهائي لسلامة المياه كان مطمئناً. فقد حسب الباحثون خطر الصحة المحتمل على شخص بالغ يشرب هذه المياه يومياً لمدة عام كامل. واستخدموا نهجاً تحفظياً، بافتراض أن كل الإشعاع يأتي من نظير واحد شديد السمية يُعرف باسم "سترونشيوم-90"، وهو أكثر خطورة بكثير من الخليط الطبيعي الموجود فعلياً في الخزان. وحتى مع هذا الافتراض الذي يمثل أسوأ السيناريوهات، فإن أقصى جرعة قد يتلقاها الشخص في السنة كانت 2.01 ميكروسيفرت فقط. ولوضع ذلك في السياق، فإن المبدأ التوجيهي الدولي لسلامة مياه الشرب يسمح بما يصل إلى 100 ميكروسيفرت سنوياً. إن الخطر الفعلي من خزان "مودان" أقل بنحو مرتبتين عشريتين من الحد المسموح به من قبل منظمة الصحة العالمية. إن المياه نظيفة جداً، من حيث الإشعاع، لدرجة أن أكثر الأمطار الموسمية تطرفاً لم تدفع المستويات لتتجاوز 5.5 بالمائة فقط من الحد القانوني الوطني.

تخلص الدراسة إلى أنه بينما تزيد الأمطار الموسمية مؤقتاً من كمية الإشعاع الطبيعي في الماء، إلا أن الخزان يظل مصدراً آمناً للإمدادات البلدية. فالمستويات الخلفية الطبيعية منخفضة ببساطة بحيث لا تشكل تهديداً، حتى عندما تكون في أعلى مستوياتها. ولهذا الاكتشاف تطبيق عملي لمديري المياه: لا داعوة للاستثمار في تقنيات متقدمة ومكلفة مثل التناضح العكسي لإزالة هذه الجسيمات الطبيعية المحددة، حيث أن النظام الحالي كافٍ بالفعل لحماية الصحة العامة. إن المياه آمنة للشرب، والرقصة غير المرئية للإشعاع الطبيعي، التي تحركها الفصول والجبال، تستمر دون أن تشكل خطراً على الناس الذين يعتمدون عليها.