يساعد استخدام أدوات التتبع البيئي وتقنيات هيدرولوجيا النظائر على تحديد موارد المياه الجوفية والسطحية. وقد ساعد استخدام التقنيات النووية في تحسين إدارة الموارد المائية في العديد من البلدان حول العالم. تؤدي سمات نظائر الانحلال الطبيعي، المعروفة باسم النظائر المشعة، إلى تطبيقات متعددة على جوانب متنوعة من الحياة المعاصرة .
استخدام وتأثير النظائر المشعة في البيئة
تعد مقتطفات البيئية التتبعات المشعة أو أجهزة الاستشعار الإشعاعية مركبات كيميائية تحتوي على ذرة واحدة على الأقل من النظائر المشعة. تعد أجهزة الاستشعار الإشعاعي جزءا من مجموعة من أجهزة التتبع البيئية التي يمكن استخدامها، ولكنها تلعب دورا هاما في اكتشاف وتحليل الملوثات، وذلك لأنه يمكن بسهولة اكتشاف كميات صغيرة جدا من النظائر المشعة، وبالتالي تبقى بقايا النظائر ذات العمر القصير في البيئة. يستخدم أخصائيو الهيدرولوجيا أجهزة الاستشعار الإشعاعية لتحديد مرور وسرعة الملوثات التي تتنقل في المياه الجوفية لتقييم مستوى التلوث .
استخدام وتأثير النظائر المشعة في المياة
المياه الصالحة للشرب ضرورية للحياة، ومع ذلك، فإن المياه العذبة في كثير من أنحاء العالم شحيحة، وفي مناطق أخرى أصبحت هذه المياه نادرة. يُعد توفير مياه نقية ومستدامة أمرًا حيويًا لأي تطور جديد، سواء كان ذلك في المستوطنات الزراعية أو الصناعية أو الإنسانية .
تستخدم الهيدرولوجيا النظائر لتحليل الموارد المائية باستخدام التباين الطبيعي. يمكن لمصدر معين للمياه أن يحتوي على نظائر طبيعية أو اصطناعية، وهذه النظائر قد تكون مستقرة أو غير مستقرة. تستخدم النظائر المشعة لتحديد عمر المياه، بينما تستخدم النظائر المستقرة لتحديد تاريخ المصدر وظروف هطول الأمطار وخصائص الخلط التفاعل في المسطحات المائية ذات الصلة وعمليات التلوث والتبخر. تسمح النتائج بالتخطيط والإدارة المستدامة لهذه الموارد المائية. بالنسبة للمياه السطحية، يمكن للنتائج أن تقدم معلومات حول التسربات عبر السدود وقنوات الري وديناميات البحيرات والخزانات ومعدلات التدفق وتصريف الأنهار ومعدلات الترسيب. يمكن لمجسات النيوترون قياس رطوبة التربة بدقة شديدة، مما يتيح إدارة أفضل للأراضي المتأثرة بالملوحة، خاصة فيما يتعلق بالري .
استخدامات النظائر المشعة في البيئة
الكربون 14 (C-14) هو نظير مشع لعنصر الكربون ويتكون في الجو العلوي بفعل الإشعاع الناتج عن الشمس. يتم امتصاصه في النباتات من خلال التمثيل الضوئي وفي المياه الجوفية عن طريق تفاعلات ما بين مياه التغذية وثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي أثناء إعادة تعبئة المياه. عندما يموت النبات أو الحيوان، لا يتم تبادله مع البيئة ويبدأ في التحلل مع مرور الوقت .
تأثير النظائر المشعة على التلوث البيئي
تستخدم تقنيات النظائر المشعة بأشكال مختلفة للسيطرة على التلوث البيئي. يتم وصف التطورات والاتجاهات الحالية في اليابان في تحليل العناصر البيئية مثل الهواء والماء على النحو التالي: تحليل محتوى الكبريت في الوقود باستخدام تقنيات النظائر المشعة، وتحليل الكروماتوجرافي بالغاز باستخدام الكشف اللوني الإلكتروني، وتحليل طاقة تألق الأشعة السينية بتقنية تشتت الطاقة، وتفعيلها. يتم استخدام مقياس الكبريت بتقنية النظائر المشعة بشكل متزايد بسبب سهولة التشغيل والتشغيل السريع والدقة، ولكنه يواجه بعض المشاكل. يستخدم الكشف اللوني الإلكتروني لتحليل الضباب الدخاني الكيميائي .
في تحليل مضان الأشعة السينية ، يتم استخدام المواد المشعة المختومة بدلا من أنابيب الأشعة السينية. يعتبر تحليل تفعيل الغبار المعلق في الغلاف الجوي فعالا للغاية. يعد تحليل تنشيط المياه الملوثة أمرا مرغوبا فيه، ولكن التعامل المسبق ضروري لتسهيل الإشعاع .