لماذا تزرع نباتات عباد الشمس في مواقع الكوارث النووية والإشعاعية؟
هل سبق لك أن لعبت لعبة Plants vs.Zombies؟ في اللعبة، يقوم صاحب المنزل بزراعة أزهار عباد الشمس كخط دفاعي أول ضد هجوم الزومبي. قد يبدو الأمر سخيفًا، لكن تبيّن أنه اختيار حكيم، ليس لمواجهة الزومبي فحسب، بل لمواجهة آثار الكوارث النووية!
في عام 1996، عندما أصبحت أوكرانيا دولة غير نووية، تم زرع نباتات عباد الشمس في قاعدة صواريخ في البلاد بهذه المناسبة التاريخية.
منذ ذلك الحين، أصبح عباد الشمس رمزًا لعالم خالٍ من الأسلحة النووية. لكن هذا ليس كل ما في الأمر، فعباد الشمس ليس مجرد نبتة رمزية، إنما تم اكتشاف أن زراعته بعد وقوع حادث نووي قد يساعد في تنظيف المناطق الملوثة بالإشعاعات، في ظل الظروف المناسبة.
بعد الانهيار في محطة تشيرنوبيل للطاقة في أوكرانيا والذي أطلق أكثر من 100 عنصر مشع في البيئة، تم زرع زهور عباد الشمس بأعداد كبيرة لسحب النظائر المشعة من المواقع المتأثرة بالتساقط – وهو نهج يعتمد على مبدأ المعالجة النباتية، والذي يستخدم النباتات لتطهير البيئة.
وُلد مشروع عباد الشمس في تشيرنوبيل في عام 1994 عندما زرعت شركة مقرها نيوجيرسي عباد الشمس على طوف عائم لامتصاص النظائر المشعة من الماء.
تم إجراء الاختبار في بركة مساحتها 75 مترًا مربعًا تقع على مسافة كيلومتر واحد من مفاعل تشيرنوبيل.
وقد لوحظ أن النباتات تمتص بشكل انتقائي إشعاعيًا النظائر المشعة (137Cs) و (90Sr) من الماء، وأشارت النتائج إلى أنه تم إزالة حوالي 95 ٪ من النويدات المشعة في غضون عشرة أيام.
بينما بقيت غالبية 137C في الجذور، انتقل معظم 90Sr إلى البراعم. لم يقم عباد الشمس باستقلاب النويدات المشعة. تم حرقها والتخلص من النفايات المشعة المتبقية بأمان.
نشأت الحياة على الأرض عندما كانت مستويات الإشعاع أعلى بكثير مما هي عليه اليوم. استجابة لذلك، تطورت النباتات بطرق مكنتها من البقاء في ظروف معاكسة، لذلك ليس من المستغرب أن بعض النباتات التي طورت أنظمة معقدة تسمح بامتصاص وإزالة المواد السامة وحتى المشعة.
تتمتع أزهار عباد الشمس بالقدرة على امتصاص كميات كبيرة جدًا من العناصر السامة في أنسجتها، مثل 137Cs و 90Sr والتي تم العثور عليها في المواقع الملوثة إشعاعًا (التربة والبرك) حول محطة الطاقة.
بسبب هذه القدرة المعززة لامتصاص المعادن، يُطلق على عباد الشمس اسم المُراكم المفرط Hyperaccumulators.
لا تستطيع جميع النباتات البقاء على قيد الحياة بعد امتصاص السموم؛ الكثير منها لا يستطيع درء التسمم والموت.
ومع ذلك، فإن الكتلة الحيوية الضخمة لعباد الشمس وقدرته على النمو بسرعة تسمح له بعزل الملوثات ومواصلة النمو.
تحاكي بعض النظائر النووية العناصر الغذائية التي يمتصها عباد الشمس عادة من التربة.
السيزيوم، على سبيل المثال، يحاكي البوتاسيوم الضروري لعملية التمثيل الضوئي بينما يوازي السترونتيوم كيمياء الكالسيوم اللازمة للنمو والتطور الهيكلي للنبات.
أثناء البحث عن هذه العناصر الغذائية، يمتص النبات بسهولة السيزيوم والسترونشيوم الذي يحاكي هذه العناصر.
لنباتات عباد الشمس قدرة كبيرة على نقل الملوثات من الجذر إلى الجذع، أي أن الملوثات المشعة الممتصة تتركز في الكتلة الحيوية للنبات، ويتم تحويلها إلى أشكال قائمة على الكربون.
يمكن التخلص من الكتلة الحيوية القابلة للحصاد من عباد الشمس الناضجة عن طريق الانحلال الحراري، وهي عملية يتم فيها حرق الكربون العضوي في النبات تاركًا وراءه نفايات مشعة. ويمكن تحويل النفايات المشعة إلى زجاج عن طريق التزجيج لتخزينها بأمان تحت الأرض.
هناك دائمًا فرصة لالتهام النباتات المفرطة التراكم من قبل الحيوانات أو الطيور وانتشار التلوث عبر السلسلة الغذائية.
لهذا السبب، يتم قطف عباد الشمس عادةً قبل أن يبدأ في حمل البذور لأن الهدف هو حصاد الكتلة الحيوية التي تحتوي على الملوثات.
بمجرد بدء الإزهار وإنتاج البذور، لا تنمو النباتات كثيرًا بشكل نباتي، أي أن إنتاج الأنسجة القابلة للحصاد لتخزين هذا الملوث أقل بكثير.
بالنسبة لتشيرنوبيل، في حين أظهر تطهير المياه باستخدام عباد الشمس نتائج إيجابية، لم يكن تنظيف التربة بنفس الفعالية.
منذ أن تم تنفيذ طرق المعالجة بعد بضع سنوات من التداعيات، ارتبطت العناصر المشعة بجزيئات التربة مما أعاق استخلاصها.
تمت زراعة عباد الشمس أيضًا في فوكوشيما باليابان بعد زلزال قوي تسبب في حدوث تسونامي أدى إلى واحدة من أسوأ الكوارث النووية في محطة فوكوشيما دايتشي للطاقة النووية في عام 2013.
مع ذلك، لم تُعتبر الجهود المبذولة لتنفيذ المعالجة النباتية باستخدام عباد الشمس ناجحة وكان لها اختلاف ملحوظ عن نتيجة تشيرنوبيل التي يمكن أن تُعزى إلى أن فوكوشيما استخدمت صنفًا من عباد الشمس ليس لديه قدرات لسحب المواد الإشعاعية.
كان لهذا الفشل آثار كبيرة من حيث تسليط الضوء على أهمية غربلة أنواع النباتات المستخدمة للمعالجة النباتية لتكون فعالة.
فالنباتات العلاجية يجب أن تتحمل تركيزات عالية من الملوث بينما تتراكم كمية كبيرة من الملوث المستهدف في أنسجتها.
ويجب أن تنمو بسرعة ولديها قدرة إنتاج عالية للكتلة الحيوية. الخردل الحقلي والقطيفة وقطينة الديوك هي بعض النباتات الأخرى التي تم استخدامها للمعالجة النباتية.
نظرًا لأن الإشعاع بعد الكوارث النووية غالبًا ما يقع على البوصات العلوية من التربة، من أجل تطهير التربة، فقد حاولت اليابان طريقة أخرى تتمثل في حفر النفايات النووية من التربة لإزالة الطبقات العليا من حيث استقرت الملوثات.
تم تعبئة التربة السامة المحفورة في أكياس بلاستيكية ثم تخزينها للتخلص منها خارج الموقع. هذه المهمة لم تكن باهظة الثمن فحسب، بل إنها شديدة الخطورة لأنها انطوت على نقل المواد الملوثة إلى موقع مختلف، مما زاد من مخاطر التلوث الثانوي.
بينما يبدو أن معالجة مواقع الكوارث النووية باستخدام عباد الشمس نهج واعد، إلا أن هناك العديد من المتغيرات التي تؤثر على استخراج الملوثات بواسطة النبات.
بالنسبة للمبتدئين، لا تمتلك أزهار عباد الشمس تقاربًا متساويًا لجميع المعادن مما يعني أن عباد الشمس غير قادر على تنظيف المواقع الملوثة تمامًا بنفسه، ويجب زراعته باستخدام مدخرات مفرطة أخرى لها تفضيلات معدنية مختلفة.
بالإضافة إلى ذلك، تحقق المعالجة النباتية أفضل النتائج في المواقع التي يكون عمق التلوث فيها ضحلًا.
عوامل أخرى مثل خصائص النفايات المشعة، والتركيز المستهدف النويدات المشعة في النفايات تؤثر أيضا على العملية.
سبب آخر للتحقيق في المعالجة النباتية باستخدام عباد الشمس هو أن المواد النباتية المحصودة يمكن استخدامها لاحقًا لإنتاج الطاقة.
المعالجة النباتية هي عملية تستغرق وقتًا طويلاً، ومع ذلك، يمكن جعل الوقت المطلوب لإزالة التلوث منتجًا اقتصاديًا من خلال استخدام الكتلة الحيوية الملوثة من عباد الشمس لإنتاج الوقود الحيوي الذي يمكن أن يقلل بدوره من تكلفة العلاج.
مواجهة الكوارث النووية بعباد الشمس!
في عام 1996، عندما أصبحت أوكرانيا دولة غير نووية، تم زرع نباتات عباد الشمس في قاعدة صواريخ في البلاد بهذه المناسبة التاريخية.
منذ ذلك الحين، أصبح عباد الشمس رمزًا لعالم خالٍ من الأسلحة النووية. لكن هذا ليس كل ما في الأمر، فعباد الشمس ليس مجرد نبتة رمزية، إنما تم اكتشاف أن زراعته بعد وقوع حادث نووي قد يساعد في تنظيف المناطق الملوثة بالإشعاعات، في ظل الظروف المناسبة.
التعافي بالنباتات في تشيرنوبل
بعد الانهيار في محطة تشيرنوبيل للطاقة في أوكرانيا والذي أطلق أكثر من 100 عنصر مشع في البيئة، تم زرع زهور عباد الشمس بأعداد كبيرة لسحب النظائر المشعة من المواقع المتأثرة بالتساقط – وهو نهج يعتمد على مبدأ المعالجة النباتية، والذي يستخدم النباتات لتطهير البيئة.
وُلد مشروع عباد الشمس في تشيرنوبيل في عام 1994 عندما زرعت شركة مقرها نيوجيرسي عباد الشمس على طوف عائم لامتصاص النظائر المشعة من الماء.
تم إجراء الاختبار في بركة مساحتها 75 مترًا مربعًا تقع على مسافة كيلومتر واحد من مفاعل تشيرنوبيل.
وقد لوحظ أن النباتات تمتص بشكل انتقائي إشعاعيًا النظائر المشعة (137Cs) و (90Sr) من الماء، وأشارت النتائج إلى أنه تم إزالة حوالي 95 ٪ من النويدات المشعة في غضون عشرة أيام.
بينما بقيت غالبية 137C في الجذور، انتقل معظم 90Sr إلى البراعم. لم يقم عباد الشمس باستقلاب النويدات المشعة. تم حرقها والتخلص من النفايات المشعة المتبقية بأمان.
كيف يستطيع نبات عباد الشمس التخلص من الآثار الإشعاعية في الأرض؟
نشأت الحياة على الأرض عندما كانت مستويات الإشعاع أعلى بكثير مما هي عليه اليوم. استجابة لذلك، تطورت النباتات بطرق مكنتها من البقاء في ظروف معاكسة، لذلك ليس من المستغرب أن بعض النباتات التي طورت أنظمة معقدة تسمح بامتصاص وإزالة المواد السامة وحتى المشعة.
تتمتع أزهار عباد الشمس بالقدرة على امتصاص كميات كبيرة جدًا من العناصر السامة في أنسجتها، مثل 137Cs و 90Sr والتي تم العثور عليها في المواقع الملوثة إشعاعًا (التربة والبرك) حول محطة الطاقة.
بسبب هذه القدرة المعززة لامتصاص المعادن، يُطلق على عباد الشمس اسم المُراكم المفرط Hyperaccumulators.
لا تستطيع جميع النباتات البقاء على قيد الحياة بعد امتصاص السموم؛ الكثير منها لا يستطيع درء التسمم والموت.
ومع ذلك، فإن الكتلة الحيوية الضخمة لعباد الشمس وقدرته على النمو بسرعة تسمح له بعزل الملوثات ومواصلة النمو.
تحاكي بعض النظائر النووية العناصر الغذائية التي يمتصها عباد الشمس عادة من التربة.
السيزيوم، على سبيل المثال، يحاكي البوتاسيوم الضروري لعملية التمثيل الضوئي بينما يوازي السترونتيوم كيمياء الكالسيوم اللازمة للنمو والتطور الهيكلي للنبات.
أثناء البحث عن هذه العناصر الغذائية، يمتص النبات بسهولة السيزيوم والسترونشيوم الذي يحاكي هذه العناصر.
لنباتات عباد الشمس قدرة كبيرة على نقل الملوثات من الجذر إلى الجذع، أي أن الملوثات المشعة الممتصة تتركز في الكتلة الحيوية للنبات، ويتم تحويلها إلى أشكال قائمة على الكربون.
يمكن التخلص من الكتلة الحيوية القابلة للحصاد من عباد الشمس الناضجة عن طريق الانحلال الحراري، وهي عملية يتم فيها حرق الكربون العضوي في النبات تاركًا وراءه نفايات مشعة. ويمكن تحويل النفايات المشعة إلى زجاج عن طريق التزجيج لتخزينها بأمان تحت الأرض.
هناك دائمًا فرصة لالتهام النباتات المفرطة التراكم من قبل الحيوانات أو الطيور وانتشار التلوث عبر السلسلة الغذائية.
لهذا السبب، يتم قطف عباد الشمس عادةً قبل أن يبدأ في حمل البذور لأن الهدف هو حصاد الكتلة الحيوية التي تحتوي على الملوثات.
بمجرد بدء الإزهار وإنتاج البذور، لا تنمو النباتات كثيرًا بشكل نباتي، أي أن إنتاج الأنسجة القابلة للحصاد لتخزين هذا الملوث أقل بكثير.
عباد الشمس في مفاعل فوكوشيما
بالنسبة لتشيرنوبيل، في حين أظهر تطهير المياه باستخدام عباد الشمس نتائج إيجابية، لم يكن تنظيف التربة بنفس الفعالية.
منذ أن تم تنفيذ طرق المعالجة بعد بضع سنوات من التداعيات، ارتبطت العناصر المشعة بجزيئات التربة مما أعاق استخلاصها.
تمت زراعة عباد الشمس أيضًا في فوكوشيما باليابان بعد زلزال قوي تسبب في حدوث تسونامي أدى إلى واحدة من أسوأ الكوارث النووية في محطة فوكوشيما دايتشي للطاقة النووية في عام 2013.
مع ذلك، لم تُعتبر الجهود المبذولة لتنفيذ المعالجة النباتية باستخدام عباد الشمس ناجحة وكان لها اختلاف ملحوظ عن نتيجة تشيرنوبيل التي يمكن أن تُعزى إلى أن فوكوشيما استخدمت صنفًا من عباد الشمس ليس لديه قدرات لسحب المواد الإشعاعية.
كان لهذا الفشل آثار كبيرة من حيث تسليط الضوء على أهمية غربلة أنواع النباتات المستخدمة للمعالجة النباتية لتكون فعالة.
فالنباتات العلاجية يجب أن تتحمل تركيزات عالية من الملوث بينما تتراكم كمية كبيرة من الملوث المستهدف في أنسجتها.
ويجب أن تنمو بسرعة ولديها قدرة إنتاج عالية للكتلة الحيوية. الخردل الحقلي والقطيفة وقطينة الديوك هي بعض النباتات الأخرى التي تم استخدامها للمعالجة النباتية.
نظرًا لأن الإشعاع بعد الكوارث النووية غالبًا ما يقع على البوصات العلوية من التربة، من أجل تطهير التربة، فقد حاولت اليابان طريقة أخرى تتمثل في حفر النفايات النووية من التربة لإزالة الطبقات العليا من حيث استقرت الملوثات.
تم تعبئة التربة السامة المحفورة في أكياس بلاستيكية ثم تخزينها للتخلص منها خارج الموقع. هذه المهمة لم تكن باهظة الثمن فحسب، بل إنها شديدة الخطورة لأنها انطوت على نقل المواد الملوثة إلى موقع مختلف، مما زاد من مخاطر التلوث الثانوي.
هل ينجح عباد الشمس دائمًا في علاج آثار الكوارث النووية؟
بينما يبدو أن معالجة مواقع الكوارث النووية باستخدام عباد الشمس نهج واعد، إلا أن هناك العديد من المتغيرات التي تؤثر على استخراج الملوثات بواسطة النبات.
بالنسبة للمبتدئين، لا تمتلك أزهار عباد الشمس تقاربًا متساويًا لجميع المعادن مما يعني أن عباد الشمس غير قادر على تنظيف المواقع الملوثة تمامًا بنفسه، ويجب زراعته باستخدام مدخرات مفرطة أخرى لها تفضيلات معدنية مختلفة.
بالإضافة إلى ذلك، تحقق المعالجة النباتية أفضل النتائج في المواقع التي يكون عمق التلوث فيها ضحلًا.
عوامل أخرى مثل خصائص النفايات المشعة، والتركيز المستهدف النويدات المشعة في النفايات تؤثر أيضا على العملية.
سبب آخر للتحقيق في المعالجة النباتية باستخدام عباد الشمس هو أن المواد النباتية المحصودة يمكن استخدامها لاحقًا لإنتاج الطاقة.
المعالجة النباتية هي عملية تستغرق وقتًا طويلاً، ومع ذلك، يمكن جعل الوقت المطلوب لإزالة التلوث منتجًا اقتصاديًا من خلال استخدام الكتلة الحيوية الملوثة من عباد الشمس لإنتاج الوقود الحيوي الذي يمكن أن يقلل بدوره من تكلفة العلاج.
اسم الموضوع : لماذا تزرع نباتات عباد الشمس في مواقع الكوارث النووية والإشعاعية؟
|
المصدر : قسم الحيوان والطيور و النباتات
