מים בסלע

01.09.2003
 
פרופ' בריאן ברקוביץ. מים מלוחים, מים מתוקים
 
בית החלומות של רבים מאיתנו ניצב על שפת הים כמשבי הבריזה חולפים מבעד לחלונות. מעטים יחסית זוכים להגשים את החלום הזה, אבל בכל זאת, רוב ניכר של אוכלוסיית העולם מצטופף באזורי החוף ומשתמש במאגרי מי התהום הסמוכים לים לשתייה, להשקיה ולרחצה. הצריכה המוגברת של מי התהום המתוקים באיכות גבוהה היא אחת הבעיות המורכבות בתחום מדעי הסביבה. מומחים צופים שבשנת 2025  תגדל צריכת המים לחקלאות ב-20%, לתעשייה ב-50%, ואילו הצריכה הפרטית צפויה לעלות בשיעור של 80%. תחזיות אל מציבות אתגרים מדעיים וטכנולוגיים מורכבים בכל הקשור להבטחת אספקה שוטפת של מים ראויים לשימוש.
 
מי התהום המתוקים נאגרים בעומק הקרקע בשכבות הקרויות "אקוויפרים", המורכבות מסלעים נקבוביים, או שכבות חול, המתפקדים כמעין ספוג. חלק משמעותי ממאגרי המים האלה מצוי באזורי החוף, שבהם, כאמור, מצטופפת רוב אוכלוסיית העולם. במאגרים אלה מצוי מי התהום בשיווי משקל עם מי הים, כך שבדרך כלל מי הים אינם חודרים למאגרי המים המתוקים. אבל, שאיבת יתר מהבארות, למילוי צרכיה של אוכלוסייה צפופה, עלולה לשנות את מצב העניינים הזה. כאשר שואבים כמויות גדולות מדי של מים מתוקים, עלולים המים המלוחים להישאב אל החלל שנוצר, וכך הםעלולים לחדור למערכת מי התהום. בלוס אנג'לס, במישור החוף של ישראל ובאזורים המאוכלסים בצפיפות בדרום אסיה, מתמקדים מדענים רבים בניסיונות למצוא דרכים להגנה יעילה על מאגרי מי התהום המתוקים. קבוצת חוקרים, בראשות פרופ' בריאן ברקוביץ מהמחלקה למדעי הסביבה וחקר האנרגיה במכון ויצמן למדע, הראתה באחרונה, שמלבד הסכנה של חדירת מים מלוחים למי התהום, אורבות למאגרים התת-קרקעיים של נוזל החיים סכנות נוספות.
 
במשך שנים רבות סברו רוב המדענים שמלבד המלח, שום מזהמים אורגניים המצויים במי הים לא חודרים למי התהום. הסברה הזאת נבעה מכמה הנחות יסוד ותיקות. הראשונה מביניהן אומרת, שמכיוון שחומרים אורגניים מזהמים אינם מומסים בקלות במי ים, הם יצופו על פני המים, כמו כתם שמן, או ישקעו לקרקעית הים. לפיכך, מי הים ישאירו את החומרים האלה מאחור בעת שהם חודרים אל החללים הקטנים במערכת התת-קרקעית של מי התהום המתוקים. ההנחה השנייה אומרת, שגם חומרים אורגניים שמתמוססים במי הים לא יחדרו בדרך זו אל מי התהום המתוקים (לכן האמינו חוקרים רבים שחומרים אורגניים שנמצאו במי התהום הגיעו לשם בדרך קרקעית, כלומר, בזיהום יבשתי).
 
אבל פרופ' בריאן ברקוביץ וחברי קבוצת המחקר שלו העמידו את התפיסה הזאת בספק. בסדרת ניסויים שביצעו הראו המדענים, שמזהמים אורגניים מסוגלים לעבור ממי הים המלוחים אל מאגרי מי התהום המתוקים. מתברר, שההפרש בריכוז המלח בין מי הים למים המתוקים פועל כמעין משאבה טבעית המעבירה חומרים שונים מגוף מים אחד לשני. חברי קבוצת המחקר שביצעו את הניסויים האלה הם החוקר הבתר-דוקטוריאלי ד"ר ישי דרור, ד"ר ברונו ירון שעבד בעבר במרכז המחקר החקלאי על-שם וולקני, ותלמידת המחקר טל אמיתי מהמחלקה למדעי הסביבה ולחקר האנרגיה של מכון ויצמן למדע.
 
בשלב הראשון הראו החוקרים, שעל אף העובדה שהמזהמים מתמוססים במי ים במידה פחותה, בכל זאת הם מגיעים לריכוז גבוה בהשוואה למה שהיה ידוע עד כה. המדענים גילו, שפעילות הערבוב המתמדת המתבצעת כתוצאה מתנועת הגלים יכולה לגרום להיווצרות תערובת של טיפות זעירות של מזהמים אורגניים במים. תערובת כזאת עשויה לפעול בדרך דומה לזו של תמיסה אמיתית. עובדה זו מאפשרת למזהמים לחדור עם המים המלוחים לחללים הקטנים של הסלע הנקבובי, או של שכבת החול שבהם נשמר מאגר מי התהום המתוקים.
 
בסדרת ניסויים שנייה בחנו המדענים את ההנחה שלפיה מתחולל מעבר של חומרים אורגניים ממי הים המלוחים אל מי התהום המתוקים דרך אזור המגע שבין שני גופי המים האלה. המדענים הציבו שתי מערכות ניסוי, שכל אחת מהן הייתה בנויה ממכל זכוכית בעל שני תאים המופרדים באמצעות מכשול של חול. במערכת הראשונה מילאו תא אחד במים מתוקים נקיים, ואילו התא השני הכיל תערובת של מי מלח בתוספת קוקטייל של חמישה חומרים (מזהמים אורגניים המצויים בפסולת תעשייתית). במערכת הניסוי השנייה הושמו בתא הראשון מים מתוקים נקיים, ובתא השני מים מתוקים מזוהמים.
 
כעבור זמן מה, שבו עמדו המערכות האלה ללא הפרעה, נבדקה תכולת המים הנקיים בשתי המערכות. נמצא, שבמערכת שבה, מצדה השני של שכבת החול, היו מי מלח מזוהמים, עברה כמות גדולה של מזהמים אל תא המים המתוקים. במערכת השנייה, שבה גם המים המזוהמים היו מתוקים, עברה לתא המים הנקיים כמות קטנה בהרבה של מזהמים.
 
לתגלית הזאת עשויות להיות השלכות חשובות על הסכנות הפוטנציאליות למאגרים של מי שתייה, אך פרופ' ברקוביץ מזהיר שאלה הם ממצאים ראשוניים בלבד, שהופקו בניסויים שבוצעו במעבדה. להערכתו, תידרש שנה של הכנות לפני שהמדענים יחלו לחפש הוכחות להתפשטות של מזהמים אל תוך מאגרי מים אמיתיים.
 

משאבות מלח

 
תופעת הקטנת שיעור המסיסות עם העלייה בריכוז המלח התגלתה לראשונה בשנת 1889, אך פרופ' ברקוביץ אומר שמעולם לא השתמשו בה כדי לבדוק את יחסי הגומלין בין מי מלח למים מתוקים. תופעה זו מתבטאת בכך שמולקולות המלח מתארגנות יחד עם מולקולות המים במבנה שכמעט לא מותיר מקום למולקולות של החומרים המזהמים. תכונה זו של מי המלח דוחפת את הטיפות הזעירות של החומר המזהם אל מחוץ למי המלח, אל המים המתוקים, שהם נוחים יותר לקלוט את החומר הזר.

לשיתוף:

 

 

 

 

פודקאסטים
אינסטגרם