السياق التاريخي: من تشيرنوبيل إلى فوكوشيما

وقد أدى تطبيق المعالجة البيولوجية للتلوث الإشعاعي إلى كارثة فوكوشيما، وبعد حادث تشيرنوبيل في عام ١٩٨٦، قام الباحثون الأوروبيون السوفيات واللاحقون باختبار أساليب بيولوجية لتخفيف حدة الاختلاف في التربة ذات الصبغة الشديدة التلوث، كما أن التجارب في منطقة الاستبعاد حول حافظة النباتات قد درست زيادة في حجم المحاصيل مثل الرواسب واللوبين والخردل، فضلا عن الوساطة التي أجريت في شكلها في شكل فواكات السائل المشعة(جية)

The Scale of the Contamination Problem

The initial explosions and meltdowns at Units 1, 2, and 3 propelled volatile fission products into the atmosphere. Subsequent precipitation deposited radiocesium across an estimated 13,000 km2 of land, with almost 75% of the fallout on forested hillsides adjacent to farmed valleys. Early surveys by the International Atomic Energy agencies[FLT:]

وقد تركزت عملية الإصلاح التقليدية على تجريد التربة السطحية الملوثة ونقلها إلى حاويات ذات سقف وسيط مرن، وتخزينها في مرافق تخزين مؤقتة بالقرب من المصنع، وحتى عام 2023، كان أكثر من 14 مليون متر مكعب من التربة المزروعة في انتظار التخلص النهائي، وقد اعترفت وزارة البيئة بأن حرق المواد العضوية المنخفضة المستوى وإعادة استخدام التربة المعالجة لأغراض مشاريع الهندسة المدنية خطوات ضرورية، ومع ذلك فإن القبول العام لا يزال منخفضاً.

المعالجة البيولوجية: رد بيولوجي

ويُسْخر الإصلاح البيولوجي القدرات الأيضية لل الكائنات المجهرية، أو الفطريات، أو النباتات، أو إنزيماتها لتحلل أو تحول أو تُخلّص من الملوثات البيئية، وعندما يُطبَّق هذا المصطلح على التلوث الإشعاعي، كثيراً ما يتحول من النواة الذرية إلى نواة نووية لا يمكن أن تُحطَّم بيولوجياً إلى من حيث التطهير [:]

In[Fukushima’s soils, two principal mechanisms are targeted. The first is biosorption, where heavy metal and radionuclide ions adhere to the surface of microbial or fungal cell wall through ion exchange, complexation with carboxyl and phosphate groups, or passive adsorption.

وبالإضافة إلى البكتيريا، يمكن للمرح الفطري والمزلاج المشبع أن يعيد توزيع الأسمنت في مصفوفة التربة، حيث أن بعض الأحماض العضوية ذات الوزن المنخفض والتي تصب جزئياً في أحواض الأسيجة من الطين، بينما تلخص بعضها الآخر في تركيبات الخلايا المائلة التي تقاوم التحلل، بينما تنمو هذه العمليات في شكل فراغ واحد، يمكن أن تؤدي إلى خفض المعمل بصورة جماعية

الاستراتيجيات الرئيسية للوساطة الأحيائية في سول فوكوشيما

وتستفيد حافظة التكنولوجيا في فوكوشيما من عقود من البحوث التي أعقبت حادث تشيرنوبيل، والتي تكيفت مع المناخ المختلط والتربة المشتقة بركانيا في المنطقة، وليس هناك أي طريقة واحدة تهيمن عليها؛ وبدلا من ذلك، يختار الممارسون قائمة من النُهج في الموقع والموقع حسب استخدام الأراضي وكثافة التلوث والقيود الزمنية، وتورد الفروع التالية تفاصيل الاستراتيجيات الأولية التي يجري نشرها أو اختبارها في الميدان.

In Situ Biostimulation

In situ biostimulation involves injectent solutions, electron acceptors, or growth factors directly into the contaminated soil to waken the native microbial community. For cesium, the strategy often combines a carbon source like molasses with potassium-limiting conditions. because cesium competes with potmasium for transport channels, reducing the available potassanism to upreg

معالجة الفيوتو مع متراكمي الهيبراكو

Phytoremediation employs that accumult radionuclides from the soil, after which the contaminated biomass can be harvested nium modest amounts

التطويق الأحيائي مع أجهزة التكرير المتحركة

Inddaugmentation introduces laboratory-selected or genetically modified organisms that possess an exceptional affinity for cesium. Strains of Bacillus in isolated cdot of

الوساطة

IncesLT:0]Mycoremediation leverages the extensive hyphal networks of fungi to explore soil pores and mobilize immobilized cemorrtic fungi as [Fzer:2]

مفاعلات بيولوجية مبتذلة

أما فيما يتعلق بـ " المادة " ، فإن استخدام المواد ذات القدرة على إحداث الاحترار، فيمكن أن يؤدي إلى زيادة الضغط على التربة، وتصل إلى مستويات عالية من إنتاج الطاقة، وتصل إلى ما يلي:

المزايا والملاءمة لفوكوشيما

وتتفق تكنولوجيات المعالجة الأحيائية مع العديد من الحقائق العملية والسياسية لاسترداد فوكوشيما، وتتجنب آثار الكربون الثقيلة المرتبطة بحفر ونقل وحرق ملايين الأطنان من التربة، ويمكن للمتعاقدين المحليين استخدام العديد من التقنيات باستخدام المعدات الزراعية المتاحة بالفعل في المنطقة، مما يخلق فرص العمل في المدن المأهولة، ويحافظ الحفز الأحيائي والوساطة على تركيب التربة على نحو بالغ الأهمية، ويحافظ على التنوع البيولوجي البالغ الصغر.

ومن العوامل الحاسمة الأخرى فعالية التكاليف، فقد أنفقت الحكومة اليابانية بالفعل أكثر من ثلاثة تريليون ين على إزالة التلوث؛ أما الأساليب البيولوجية التي تُكلف أقل من 10 إلى 30 في المائة للهكتار الواحد من إزالة التربة السطحية، فيمكن أن تحقق وفورات كبيرة في الميزانية إذا ما تم نشرها على نطاق المشهد الطبيعي، وعلاوة على ذلك، فإن السرعة التدريجية للوساطة البيولوجية تسمح بإدارة التكيف: يمكن رصد التربة والنباتات سنويا، وتعديل العلاجات بناء على بيانات عن الحرق الفعلي من خلال عمليات المسح الإشعاعي.

ومن المهم أن يؤدي الإصلاح البيولوجي إلى توليد الكتلة الحيوية للنباتات الملوثة بتدفق النفايات أو إلى أجساد فاكهة الفطريات التي يمكن تخفيضها بدرجة أكبر، حيث يركِّز الترميد على الساتيوم في حجم صغير من الرماد، ويمكن عندئذ تثبيته من الناحية الكيميائية عن طريق الخلط بين الأسمنت أو الزجاج، ويمكن أن يتجاوز معامل الحد من التربة الخام إلى المنتج النهائي المنشط 000 1، مما يقلل بدرجة كبيرة من البصمة الدائمة للتصريف الفضائي.

التحديات وواجهة البحوث

ورغم النتائج المبشرة بالمختبرات والطيار، فإن توسيع نطاق المعالجة الأحيائية إلى المناطق الجبلية، والشتاء البارد، وأنماط التلوث المتباينة في فوكوشيما ليست مباشرة، إذ أن أربعة تحديات رئيسية تهيمن على برامج البحوث الحالية.

1 - السمية المشعة لل الكائنات المجهرية [FLT:] التربة القريبة من المصنع لا تحتوي فقط على 137 Cs بل تشمل أيضاً مساحات الفولطيوم - 90، وميادين الغامض الخارجية التي يمكن أن تحفز على إحداث انفصال في الأنواع الحساسة من التراب(4).

(أ) 2.قوية تركيبة الإسبيوم على الطينيات.] The vermiculite and weathertite prevalent in Fukushima soils have an extraordinary affinity for cesium, effectively drag it out of the soil solution and locking it ind interlayers. Most microorganisms can only access solved soil solution

3 - تقلبات درجة الحرارة الموسمية ] Fukushima Prefecture experiences snowfall and sub-zero temperatures from December through March, during which biological activity nearly ceases. Even fast-groature plants and fungi have a narrow window of 150-180 days pertempt year to perform. Extending the effective treatment season through the use of cold-toler microorgan

4 - إن القبول الاجتماعي والعقبات التنظيمية. المزارعون والمقيمون يحظون بالحذر من إدخال ميكروبات غير أصلية أو كائنات معدّلة جينياً في مجالات قد تنمو مرة أخرى، بل إن تطبيق تعديلات عضوية حكيمة مثل المزرعة أو المتشرد يمكن أن يواجه مقاومة إذا رأى الجمهور أن هناك خطراً على التعبئة اللغوية المسببة للاختلال.

التكامل مع العلاج المادي والكيميائي

ويتفق معظم الخبراء على أن المعالجة البيولوجية لن تكون حلا قائما بذاته، بل ستستخدم كجزء من سلة من التقنيات، وفي حقول الرصيف التي يُقصد بها العودة المبكرة إلى الزراعة، يبدأ بروتوكول مشترك بتخريد ميكانيكي لأعلى 3-4 سم من التربة، ويعقبه تيار عميق لتقليل أي سم من الأسمدة المتبقية، ثم يؤدي التحفيز الأحيائي مع سماد البوتاسيوم إلى قمع المزيد من المتناول.

وبالنسبة للمناطق الحرجية التي يكون فيها إزالة التربة غير عملي، فإن سلسلة مقترحة تضيف شكلاً ثابتاً من الكربون الذي ينتج عن تحلل نفايات الخشب إلى أرضية الغابات، بينما يؤدي نشاط المسح الأحيائي في منطقة اليافعة إلى تخفيض تراكمي بنسبة 30 في المائة في التربة، مع إحداث موائل في البكتيريا المتراكمة في المناطق المزروعة بالغاز.

(أ) تقدم في التمزق الكيميائي - التراكم الأحيائي [FLT:] النظم التي تتيح استخدام مادة الـ[FLT] في إطار التنظيف، وتُستخدم في أول مرة في إطار برامج التنظيف التراكمي (FLT) التي تُستخدم في إنتاج مادة الـ (HiFus)

التعاون الدولي ونقل المعارف

وقد استفاد الفوكشيما استفادة كبيرة من تجربة تشيرنوبيل، ولا سيما من الدراسات التي أجريت في بيلاروس وأوكرانيا والتي تم فيها اختبار الصبغة والأوعية الخردل في اليابان، حيث تُظهر نتائج الاختبارات الأولية للغاز في التربة، والتي تُجرى حالياً في شكل نماذج متزامنة من مشروع " الاختزال " ، والتي تُظهر فيها نماذج متزامنة للأنواع المصغرة من التراب، والتي تُعدُّل الثنائي ([FLT:])

التوقعات المستقبلية

وتتوخى خريطة طريق وزارة البيئة لاستعادة مقاطعة فوكوشيما تخفيف القيود المفروضة على الوصول تدريجياً إلى المناطق المتعذرة العودة بحلول أواخر عام 2020، ومن المتوقع أن يكون الإصلاح البيولوجي قد نضج من الطيارين التجريبيين إلى إجراءات تشغيل موحدة مصدقة يمكن إدراجها في العقود الحكومية إلى جانب أهداف التطهير وغسل التربة().

وفي المختبر، يفتح علماء في شبكة " ريكن " ، وهي تعمل على تطوير سلالة من Escherichia coli ، وتُظهر هذه الحواجز الملزمة في إطار المادة المحتوية على الإسيوم، وتُنتج عنها حواجز متجانسة في مجال الرش، وتُنتج عنها بدائل متجانسة في إطار " البكتيريا " .

إن التعليم العام وعلم المواطنين سيؤديان دورا لا غنى عنه في النجاح الطويل الأجل، إذ أن مشاريع مثل " محطة صحة التربة في فوكوشيما " التي تديرها جامعة طوكيو تشرك طلاب المدارس الثانوية المحلية في قياس تصاعد التربة، والكتلة الحيوية المجهرية، ومستويات الإشعاع في قطع الأراضي المعالجة، والبيانات التي تجمعها تبث مسارات الإنعاش، وتحلل العلوم، وتعطي السكان إحساسا ملموسا بوكالات مياههم.

ولن يمسح الإصلاح البيولوجي تركة فوكوشيما بين عشية وضحاها، ولكن هذه التكنولوجيات، بالعمل مع الطبيعة بدلاً من أن تكافحها، تعد مساراً لإعادة الترميم، يكون لطيفاً من الناحية الإيكولوجية، ويمكن الدفاع عنه اقتصادياً، ويتفق في نهاية المطاف مع قيم المجتمع الذي يسعى إلى التعايش مع أرضه، وبما أن البحوث تواصل صقل اتحادات الميكروبيات ونظم المغذيات وشراكات بين الكائنات الحية في النباتات والفونغوس، فإن التربة المهجورة تتحول إلى التربة.