Аргентина применяет ядерные технологии для изучения водных ресурсов

«Мы пытаемся понять, как вода перемещается внутри горизонта, как она попадает в реки, и сколько ее осталось», — говорит изотопный гидролог Сандра Ибаньес (Университет Куйо, Мендоса), участвующая в проекте технического сотрудничества МАГАТЭ в Аргентине. МАГАТЭ поддерживает изотопно-гидрологические исследования во всем мире, направляя экспертов на места и обучая местных гидрологов использованию изотопных методов.

С начала 2016 года аргентинские изотопные гидрологи с помощью МАГАТЭ собирают и интерпретируют данные в двух стратегически важных регионах страны. Это делается для того, чтобы на основе полученной информации директивные органы разработали для этих регионов более точные гидрологические модели (т.е. модели управления водными ресурсами).

«В среднем на каждого жителя Аргентины приходится довольно много воды, но территориально она распределяется очень неравномерно, — говорит Даниэль Сисероне, руководитель отдела окружающей среды Национальной комиссии по атомной энергии (НКАЭ) Аргентины. — В некоторых регионах разница между бедностью и благополучием может определяться тем, регулярно ли восполняются запасы воды, которую мы ежедневно потребляем, истощаются ли ее источники и подвержена ли она загрязнению».

Скрытые запасы

Оба региона были отобраны для изучения неслучайно. В первом — засушливой долине Мендоса на западе страны — люди добывают пресную воду из водоносных горизонтов Успальята, Ягуарас и прочих, более мелких источников. Органы власти пытаются выяснить, не истощаются ли эти горизонты и выдержат ли они увеличение интенсивности водопользования.

«Вода нужна нам для всего: мы моем снаряжение, держим его в чистоте. Вода — это наш хлеб насущный, — говорит Серхио Сирауки, продающий снаряжение для каякинга и рафтинга в магазине на вершине горы в Успальяте. — Но мы понимаем, что ее запасы небесконечны, поэтому мы должны беречь ее, должны относиться к ней как к сокровищу».

Уже более года аргентинские изотопные гидрологи в сопровождении международных экспертов и экспертов МАГАТЭ странствуют по горам и равнинам Мендосы, собирая воду из колодцев, озер и рек. Возвращаясь в лаборатории, они интерпретируют результаты, чтобы получить более полную картину состояния водных ресурсов.

Располагая данными о скорости пополнения водоносных горизонтов, директивные органы могут более обоснованно устанавливать правила использования воды для пищевых, сельскохозяйственных и промышленных целей. Например, если становится известно, что поверхностные воды проникают в воды подземные, то правила относительно допустимых уровней загрязнения могут быть ужесточены.

«Когда появятся результаты, мы сможем принять решение о том, какую хозяйственную деятельность развивать в Мендосе», — говорит Хуан Андрес Пина, заместитель директора отдела подземных вод Главного управления Мендосы по вопросам ирригации.  

Второй исследуемый район — русло в Лос-Хигантесе, Кордова (примерно в 700 км к западу от Буэнос-Айреса), где находится старая горная выработка. Здесь осуществляется государственный проект по восстановлению окружающей среды, а изотопные гидрологи участвуют в нем, чтобы больше узнать о качестве подземных вод и о потенциальной опасности их загрязнения.

После закрытия двух урановых рудников ученые и власти внимательно следят за состоянием подземных вод во всем районе. В рамках проекта МАГАТЭ ученые наблюдают за чистотой и безопасностью воды, питающей водохранилище Сан-Роке, откуда снабжается город Кордова.

Концентрация урана в подземных водах безопасна, но ученые все равно стараются точно установить происхождение и схему движения подземных вод, включая зоны подпитки, их возраст, объем, поведение и подверженность будущему загрязнению. 

«Это междисциплинарное и межведомственное исследование поможет властям усовершенствовать концептуальную модель и гидрологическую схему этого района и эффективнее рекультивировать этот участок», — говорит Даниэль Мартинес, геолог и исследователь Национального совета научно-технических исследований (COCINET).   

Региональные проекты технического сотрудничества имеют большое значение для передачи знаний и технологий национальным и местным учреждениям, считает Рауль Рамирес Гарсиа, начальник секции Департамента технического сотрудничества МАГАТЭ:

«Полученные изотопными методами новые данные помогут контролировать водные ресурсы и позволят принимать такие решения, которые отвечают интересам социально-экономического развития жителей этих регионов».

Каждая молекула воды состоит из атомов водорода и кислорода, но не все они одинаковы: некоторые атомы легче, некоторые тяжелее.

«У природной воды разный набор изотопов водорода и кислорода, — объясняет изотопный гидролог МАГАТЭ Лусия Ортега. — У воды изотопный состав — такой же уникальный признак, как у людей отпечатки пальцев».

Когда вода испаряется с поверхности моря, в первую очередь в воздух поднимаются молекулы с легкими изотопами. Когда идет дождь, земли быстрее достигают молекулы с тяжелыми изотопами. Чем дальше облако перемещается внутрь суши, тем больше в осадках молекул с легкими изотопами.

«Когда вода падает на землю, она наполняет озера, реки и водоносные горизонты, — говорит Ортега. — Измеряя соотношение легких и тяжелых изотопов, мы можем оценить происхождение разных вод».

Кроме того, количественное содержание присутствующих в воде природных радиоактивных изотопов (трития и углерода-14), а также растворенных в воде изотопов инертных газов может использоваться для оценки возраста подземных вод — от нескольких дней до одного тысячелетия. Если же установлено, что возраст подземных вод составляет десятки тысяч лет, это означает, что обновляется такая вода очень медленно и что при неправильной добыче на ее восполнение могут потребоваться десятки тысяч лет.

«Именно так мы оцениваем качество, количество и устойчивость водных ресурсов», — говорит г-жа Ортега.