علوم الأرض والجيولوجيا

نظام “الفلورة بالليزر”

1996 المصبات البحرية لمياه الصرف الصحي

أ.د عادل رفقي عوض

KFAS

نظام الفلورة بالليزر علوم الأرض والجيولوجيا

يقول (A. R لامبرت) (من معهد الدراسات البحرية في متشيغان بالولايات المتحدة الأميركية) إن المشكلة في كل من الأنظمة أن أيا منها لا تعطي الثخانة (لبقع النفط أو لملوثات بدقة).

وهناك تقنية أخرى للاستشعار عن بعد هي الفلورة بالليزر Laser fluorosensor، ويشرح لامبرت ذلك قائلا إن ضوء الليزر الفوق بنفسجي يصطدم ببقع النفط (أو بالملوثات البحرية وبقايا الصرف الصحي فوق سطح البحر) التي يمتصها فيتفلور في الطيف المرئي.

ويضيف قائلا إن الفائدة تكمن في أن كافة الأجسام الأخرى تتفلور ولكن بأشكال مختلفة، بحيث يمكن التفريق بين النفط والطحالب والأشياء الخرى الطافية على الماء.

ويقول تينيسون أن (مديرية إدارة الفلترات) MMS ومؤسسة كندا للبيئة ستجرب قريبا نموذجا أوليا لمستشعر ليزري (Laser Sensor Prototype)

ويمكن الإفادة منه في كشف التلوث البحري والملوثات البحرية التي تعتبر مخلفات المنشآت الصناعية والحضرية مسؤولة عن نسبة (36)% منها.

 

تزودنا مؤشرات الجراثيم الغائطية بدليل لمراقبة مدى فعالية الجراثيم الممرضة الموجودة في مياه الصرف الصحي، والواصلة إلى مياه الشواطئ المستخدمة كمناطق سياحية، وتزودنا بأساس لأخذ القرار بواسطة إدارات أو سلطات الصحة العامة والمتعلقة بوجودة مياه البحار أو المحيطات المتلقية أو غيرها من مياه الأنهار والبحيرات التي تستقبل مياه الصرف الصحي.

وبالنتيجة فإن مؤشرات الجراثيم الغائطية تزود المصمم بالعوامل التي قد تحدد صلاحية نظم المصبات البحرية بيئيا كما وتساعد في تعديل وتوجيه التصميم.

ولكن المشكلة المميزة في استخدام أي كائن حي دقيق لأخذ القرار اليومي الهام هي أن النتائج تتأخر بحيث لا يمكن الحصول عليها إلا بعد يوم على الأقل من أخذ العينات.

 

 لهذا فإن هناك حاجة لتطوير مؤشرات تلويث جرثومية أخرى يمكن أن تستخدم للمراقبة الفعلية أو المباشرة لتلويث مياه السواحل بمياه الصرف الصحي.

لأجل السرعة والدقة في استخلاص نتائج قياسات التلوث، تم تطبيق نظام جديدة بالفلورة الطبيعية (Natural Fluorescene) في التحليل الجرثومي المخبري للعينات المأخوذة من مياه الشواطئ الساحلية في سيدني (Sydney) باستراليا حيث توجد 3 مصبات بحرية رئيسية لمياه الصرف الصحي، وذلك بعد إخضاعها مسبقا لمعالجة ابتدائية (Primary treatment) (الشكل رقم 1-4 من الجزء الأول من الكتاب) استخدمت أطوال موجات 280 نانومتر (nm)

وقد لوحظ انبعاث الفلورة من خليط مياه البحر المتلقية لمياه الصرف الصحي عند أطوال موجات 445 نانو متر (nm)، وكانت العلاقات الرياضية الترابطية الحاصلة للتعبير عن مؤشر الكثافات الجرثومية وفي فترة قصيرة في مياه السواحل عن طريق استخدام هذه الفلورة الطبيعية ممتازة.

 

وقد بينت الدراسات المطبقة في سيدني على نجاح هذه التجربة في إجراء القياسات بالفلورة الطبيعية في تحديد تراكيز مياه الصرف الصحي المنتشرة في مياه البحر عن طريق المصبات البحرية، وذلك في مواقع الانحلال في الحقل القريب (Near – Field) ومواقع الانحلال في الحقل البعيد لانتشار مياه الصرف الصحي.

وهذا ما يدل على توفر الفرص والإمكانيات لتطوير نظام القياسات بالفلورة ميدانيا كمؤشر سريع على التلوث الجرثومي في مياه البحر أو المحيطات المتلقية نتيجة وصول مياه الصرف الصحي إليها عن طريق المصبات البحرية أو غيرها، مما يسمح بإمكانية اعتماد هذه التكنولوجيا في برامج المراقبة الصحية لجودة مياه الشواطئ الساحلية بدلاً من الطرق التقليدية المعروفة أو كمكمل لها.

وتبشر تقانات الاستشعار عن بعض بامكانات كبيرة في المستقبل، إلا أن معظمها باهظ التكاليف وغير متوافرة، كما أن وثوقيته ما زالت غير مؤكدة، وغالبا ما نحتاج إلى العين البشرية للتأكد من (الرؤية الآلية) ويعلق على ذلك (M. D كندي) (مدير شعبة مجابهة خطر المواد في NOAA) الذي شهد فشل الاستشعار عن بعد في مضيق برنس ويلياس قائلا: (إن التقانة ليست بما فيه الكفاية. ولا بد من الانتظار طويلا فهي ما زالت تحتاج إلى التطوير).

 

كما لاحظنا تعتبر تكنولوجيا الاستشعار عن بعد من أهم دعائم التقدم العلمي والبحثي في مجالات علمية كثيرة، فباستخدام المرئيات الفضائية يمكن تغطية الجزء الأكبر من الدراسات الطبيعية للإقليم وأهمها الملامح المورفولوجية والجيموفورلوجية والتركيب الجيولوجي للطبقات إلى جانب التعرف على الموارد الطبيعية في الإقليم ودراسة الموقف البيئي العام والتعرف على مصادر التلوث.

ودراسة خطر التلوث الصناعي بالمدينة ومتابعته كمرحلة لاتخاذ خطط جديدة تهدف إلى استبعاد التمركز الصناعي خارج نطاق المدينة.

وأخيرا تنبغي الإشارة إلى أن الخبراء والمتخصصين يشيرون باستمرار إلى أن الاستشعار عن بعد في مجالاته المختلفة لا يغني إطلاقا عن الدرسات الميدانية، ولكن هذا لا يعني عدم الإفادة منه كتقدم وتطور علمي ونوعي.

 

استنتاجات

تقدم تجارب تتبع الأثر التقليدية للمهندس الصحي إمكانية تطوير أسس اتخاذ القرار حول تصاميم المصبات الشاطئية المتطورة.

كما تقدم هذه التجارب المعلومات التي يمكن الحصول عليها من طرائق مسح أخرى، وعلى الرغم من أنه يمكن التقليل من كمية قياسات التيارات الكلاسيكية عند إجراء تجارب تتبع الأثر، فإنه لا يجب التخلي عنها كلية. ولكل مسح يمكن جمع عدة تقنيات مختلفة وتصميمها بدقة.

إن تجارب تتبع الأثر بواسطة النظائر الإشعاعية لا تحتاج إلى تقنيات مميزة وحديثة جدا، وبالإمكان الحصول على تجهيزات كشف اقتصادية وتشغيلها لدى الحاجة، كما أن تركيب التجهيزات على مختلف القوارب لم يسبب أية صعوبات.

وهكذا يمكننا اعتبار تجارب التتبع الشاطئي بسيطة وتقدم إلى جانب ذلك مسحا مجديا يمكن الاعتماد عليه لهذا الغرض العلمي المحدد.

 

ورغم أن تكنولوجيا الاستشعار عن بعض ينظر إليها على أنها ثمرة من ثمار العلم الحديث والمتقدم لتشعب مجالات الافادة منها، إذ أن المرئيات الفضائية أصبحت قادرة على أن تغطي الجزء الأكبر من الدراسات الطبيعية للاقليم وتدرس الموقف البيئي العام.

وتتعرف على مصادر التلوث وتشير إلى مواقعها وأحجام أخطارها، إلا أنه لا يزال الشك قائما في مدى وثوقيتها العلمية ناهيك عن الكلفة الباهظة التي تقتضيها تقنيات الاستشعار عن بعد، وهذا ما يطرح بقوة العودة إلى الدراسات الميدانية الخاصة بمسح الملوثات البحرية مع الإفادة من الاستشعار عن بعد كاتجاهات جديدة في التقنية البيئية.

 

ملخص

تقدم هندسة تتبع الأثر (الهندسة الاستشفافية) خبرات متنامية في مجال دراسة توزع الملوثات وانتشارها بدءا من الأساليب التقليدية لتتبع أثر الملوثات وانتهاء برصد تتبع أثر الملوثات بالقوارب والطائرات والعوامات وغيرها.

تفيد دراسة منهجية ووسائل إطلاق مواد تتبع الأثر بعد خلطها بمياه البحر وملاحقة انتشارها فوق سطحه لحظة بلحظة وسرعة التيارات البحرية في استقصاء نقل الحمولات الطافية وإمكانية التوصل إليها عن طريق دراسة تتبع الأثر وشرحنا أفضلية هذه الطريقة على طريقة قياس التيارات.

إن للرياح أثراً مهما في جرف العوامات بالعلاقة مع تحديد الأسلوب العلمي لتصحيح هذه الانحرافات الواقعية المحتملة.

وقد اعتبرنا أن حالة تناثر والانحلال مياه الصرف تطابق حالة الحمل الحراري والتشتيت، وان حالة التشتيت التي تستنتج من دراسات تتبع الأثر تعني عمليا ناتج عمليتي الانتشار الدوامي المضطرب والحمل الحراري النسبي.

 

ومن النظريات المتعددة للتشتيت والتي تحتاج إلى تعديل بغرض تحقيق التوافق بينها وبين الشروط الأوقيانوغرافية للبحر ركزنا على نظرية تشتيت مستنبطة تجريبيا بعد تطبيقها في مدينة داكار بالسنغال.

وأشرنا إلى التجربة الدانمركية (كالوندبورغ) وأهم الأسس التي يقوم عليها البحث في التجربتين والمفاضلة بينهما. ومن ثم قدمنا لتجربة تتبع أثر تقوم على استخدام تقنية التكامل العددي وأسسها.

وكان لا بد أن نذكر تقنيات الاستشعار عن بعد المستخدمة لهذه الغاية بما يتبع لها من نظام الفلورة بالليزر والفلورة الطبيعية. وكل ذلك يمكن أن يساعد المهندس الصحي في تطوير أسس اتخاذ قراره الصائب لتصميم أفضل المصبات البحرية المتطورة كفاءة.

مجلة العلوم
‫‪الهرمونات الجنسية  تفسر سبب إصابة الرجال أكثر بالفيروس
قلم:       ميريديث وادمان
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
في يناير ذكرت إحدى أولى النشرات العلمية عن المصابين بفيروس كورونا المستجد  Novel coronavirus في ووهان بالصين، أن ثلاثة من كل أربعة أدخلوا المستشفى كانوا ذكورًا. ومنذ ذلك الوقت أكدت بيانات من مختلف أنحاء العالم أن الرجال يواجهون خطرًا أكبر للإصابة بمرض شديد أو الوفاة، وأن الأطفال مستَثْنَوْن بشكل كبير. مؤخرًا، توصل العلماء الذين يبحثون في الكيفية التي يؤدي  الفيروس بها إلى الوفاة ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪دراسات كبيرة تذوي آمال عقار الهيدروكسي كلوروكوين
قلم:      كاي كوبفرشميدت
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
تغطية مجلة ساينس Science لأخبار كوفيد-19 يدعمها مركز بوليتزر Pulitzer Center.
عبر ضباب مزاعم الاستغلال، والأمل، والمبالغة في الدعاية، والتسييس الذي يكتنف الدواء هيدروكسي كلوروكوين Hydroxychloroquine، دواء لعلاج الملاريا Malaria الذي أعلن عنه كعلاج لمرض كوفيد-19 COVID-19، تبدأ حاليا الصورة العلمية بالتجلي.
الهيدروكسي كلوروكوين الذي أثنى عليه رؤساء كمعجزة شفائية محتملة ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪الإشكاليات الطبية لمرض كوفيد 19
. جمال المطر اختصاصي في أمراض الأذن والأنف والحنجرة، الكويت
تعد الكائنات الحية الدقيقة والفيروسات من العوامل الممرضة الشائعة للإنسان، ويتميز بعضها عن بعض بعدد من الخصائص والسمات. فبعض الفيروسات يصيب النباتات وبعضها يصيب الحيوانات، وهناك أنواع تصيب الإنسان مسببة له أمراضاً متنوعة مثل متلازمة عوز نقص المناعة المكتسبة الإيدز، والتهاب الكبد الفيروسي، والحصبة. ويشهد العالم حاليا أول جائحة يسببها فيروس كورونا الذي ينتمي إلى فصيلة فيروسات واسعة ... (قراءة المقال)
‫‪مجرة درب التبانة و جيرانها
لسلام عليكم .. في كثير من حلقات البرنامج السابقة تكلمنا عن اهم عناصر المجموعة الشمسية التي نعيش فيها من كواكب و أقمار و كيوكبات و احزمة .. و انتهينا بشرح عن بلوتو و حدود المجموعة الشمسية .. ولكن هذه المجموعة تقع و تدور ضمن كيان و محيط اكبر .. و هي المجرة التي نعيش فيها و تحوي الملايين و الملايين من النجوم المشابهة لشمسنا و غيرها من الشموس و نطلق عليها درب التبانة .. في هذه الحلقة سنسافر في رحلة كونية بعيدة نتعرف فيها على بنية المجرة و مكوناتها ... (قراءة المقال)
أخبار العلوم
‫‪التعديل الوراثي التخلّقي يصل إلى الحمض النووي الريبي
قلم: كين غاربر، في شيكاغو بولاية إلينوي
ترجمة: صفاء كنج
انتقلت فكرة تأثير الواسمات الكيميائية في الجينات على تعبيرها الخارجي دون تغيير تسلسل الحمض النووي اختصاراً: الحمض DNA من كونها مسألة مفاجئة في الماضي إلى أن صارت مادة مقبولة تُدرس في الكتب.
ظاهرة التعديل الوراثي التخلقي Epigenetics، وصلت إلى الحمض النووي الريبي المرسال اختصاراً: الجزيء mRNA، وهو الجزيء الذي يحمل المعلومات الوراثية من الحمض النووي إلى مصانع تصنيع البروتين في ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪هل تنجح هيئة الخدمات الصحية في مشروع تتبع الاتصالات الذي تعده؟
جرّب الفرع الرقمي لهيئة الخدمات الصحية الوطنية اختصاراً: الفرع NHSX تطبيقا App سيخبرك ما إذا خالطت أي شخص ظهرت عليه أعراض كوفيد -19. ولكن ما هي التكلفة المترتبة على خصوصيتك جراء ذلك؟
إن أحد التحديات الكبيرة التي تطرحها مكافحة فيروس كوفيد-19 COVID-19 هو أنه معدٍ قبل ظهور أي أعراض على الأشخاص المصابين به. ويمكن أن يساعد تتبع الأشخاص الذين اختلطوا بالمصاب على الحد من انتشار الفيروس، من خلال معرفة عدد الأشخاص الذين ربما نقل إليهم المريض ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪أبرز ما احتواه أكبر معرض تكنولوجي في العالم
نذ إطلاقه أول مرة في عام 1967، قدم المعرض CES لمحة عن المستقبل. ففي عام 2001 كشف بيل غيتس Bill Gates النقابَ عن نظام تشغيل ألعاب الفيديو الجديد إكس بوكس Xbox من مايكروسوفت Microsoft وفي عام 2003 كانت أقراص Blu-ray DVD هي الاختراع الثاني المهم، على الرغم من أنها لم تنتشر لاحقاً. وفي عام 2013، كُشِفَ عن Oculus Rift لأول مرة للصحافيين في زاوية صغيرة من قاعات العرض المترامية الأطراف.
وهذه المرة هيمنت أجهزة التلفاز على أحدث الإلكترونيات في ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪النظائر المشعة وفوائدها الطبية
لمهندس أمجد قاسم
ترتبط كلمة الإشعاعات لدى كثير من الناس بالأخطار والكوارث النووية، إلا أن الحقيقة تدحض بعض تلك المزاعم، فعلى الرغم من أخطار بعضها، فإن لكثير من تلك الإشعاعات دوراً مفيداً للإنسان، وقدمت خدمات جليلة على امتداد نحو قرن من الزمن. علماً أنه في كل لحظة تخترق أجسامنا آلاف الأنواع من الأشعة، ولم يعرف الإنسان ماهيتها حتى وقت قريب نسبياً، بعد أن تنبه عدد من الباحثين لها، وجرى الكشف عن أنواعها وهويتها وفوائدها وأضرارها.
الإشعاع ... (قراءة المقال)
‫‪سؤال وجواب مع عالمة بالكواكب النجمية
. هانا ويكفورد Dr. Hanna Wakeford: أستاذة محاضرة في مجال الفيزياء الفلكية من جامعة بريستول، حيث تجري أبحاثها عن الأغلفة الغازية للكواكب النجمية باستخدام تلسكوب هابل الفضائي.
- كيف تستخدمين تلسكوب هابل الفضائي في استكشاف الأغلفة الغازية للكواكب النجمية خارج المجموعة الشمسية Exoplanets؟
نستخدم التلسكوب هابل لننظر إلى تلك الكواكب عندما تعبر أمام نجومها. وإذا كان لأحدها غلاف غازي، فإن ضوء النجم سيعبر من خلاله قبل وصوله إلى هابل. وسيتعرض ... (قراءة المقال)
‫‪مجرة درب التبانة و جيرانها
لسلام عليكم .. في كثير من حلقات البرنامج السابقة تكلمنا عن اهم عناصر المجموعة الشمسية التي نعيش فيها من كواكب و أقمار و كيوكبات و احزمة .. و انتهينا بشرح عن بلوتو و حدود المجموعة الشمسية .. ولكن هذه المجموعة تقع و تدور ضمن كيان و محيط اكبر .. و هي المجرة التي نعيش فيها و تحوي الملايين و الملايين من النجوم المشابهة لشمسنا و غيرها من الشموس و نطلق عليها درب التبانة .. في هذه الحلقة سنسافر في رحلة كونية بعيدة نتعرف فيها على بنية المجرة و مكوناتها ... (قراءة المقال)