الجيولوجيا البيئية

الهيدروجيولوجيا هي فرع من فروع الجيولوجيا يُعنى بدراسة توزيع وحركة المياه الجوفية في التربة والصخور المكونة لقشرة الأرض . ويُطبَّق علم الجيولوجيا البيئية في هذا المجال نظرًا للمشاكل البيئية الناجمة عن تلوث المياه الجوفية بسبب التعدين والزراعة والأنشطة البشرية الأخرى. ويُعرَّف التلوث بأنه تدهور حالة المياه الجوفية بفعل الحرارة أو البكتيريا أو المواد الكيميائية. ومن أبرز مصادر تلوث المياه الجوفية المصادر السطحية كالأسمدة، وتسربات المجاري، والجداول الملوثة، ومخلفات التعدين والمعادن. ^{[ 3 ]} ويتناول علم الجيولوجيا البيئية مشكلة تلوث المياه الجوفية من خلال وضع أهداف محددة عند رصدها.

وتشمل هذه الأهداف ما يلي:

• تحديد طبيعة التلوث ومدى انتشاره ودرجته،
• تحديد آلية الانتشار والمعايير الهيدرولوجية، حتى يتسنى اتخاذ التدابير المضادة المناسبة.
• الكشف عن التحركات في المناطق الحرجة والتحذير منها،
• تقييم فعالية التدابير المضادة الفورية المتخذة للتخفيف من آثار التلوث،
• تسجيل البيانات للتقييم طويل الأجل والامتثال للمعايير، و
• بدء عمليات رصد الأبحاث للتحقق من صحة النماذج والافتراضات التي تستند إليها التدابير المضادة الفورية.

علم التربة هو دراسة التربة كمورد طبيعي على سطح الأرض. ويُطبَّق علم الجيولوجيا البيئية في هذا المجال، إذ يُثير علماء التربة مخاوف بشأن الحفاظ على التربة والأراضي الصالحة للزراعة في ظل تزايد عدد سكان العالم، وارتفاع معدل استهلاك الفرد من الغذاء، وتدهور الأراضي . وتُعالج هذه المشكلات البيئية وتُخفَّف حدتها باستخدام الجيولوجيا البيئية من خلال مسوحات التربة. ^{[ 4 ]} تُقيِّم هذه المسوحات خصائص التربة، وتُستخدم في رسم الخرائط الجيولوجية، وتخطيط الأراضي الريفية والحضرية، لا سيما في مجالي الزراعة والغابات. تُعدّ مسوحات التربة جزءًا أساسيًا من تخطيط استخدام الأراضي ورسم خرائطها، إذ تُقدِّم رؤى ثاقبة حول استخدام الأراضي الزراعية. كما تُوفِّر مسوحات التربة معلومات حول أنظمة الزراعة المثلى وإدارة التربة، مما يُقلِّل من تدهور الأراضي، ويُمكِّن الزراعة من تحقيق أقصى إنتاجية ممكنة لتلبية الطلب المتزايد على الغذاء للفرد. ^{[ 1 ]}

تشمل تحقيقات مسح التربة ما يلي:

• قابلية التربة للتآكل ،
• عمق التربة،
• انحدار المنحدر،
• إمكانية الانكماش والتمدد،
• تواتر النتوءات الصخرية،
• إمكانية التملح
• استجابة النبات للأسمدة، و
• تجارب أصناف المحاصيل.

منذ العصر الحجري، حين بدأ الإنسان استخراج الصوان ، وهو يعتمد على هذه الممارسة، ويتزايد هذا الاعتماد على المعادن مع تطور المجتمعات. من سلبيات التعدين اقتصاره على المناطق الغنية بالمعادن والمجدية اقتصاديًا. كما أن مدة التعدين محدودة نظرًا لمحدودية الموارد المعدنية، فعند نضوب رواسبها، يتوقف التعدين فيها. ^{[ 1 ]} ورغم أن أنشطة التعدين الحديثة تستخدم وسائل عديدة للحد من الآثار البيئية السلبية، إلا أن التسربات العرضية واردة، ولم تكن ممارسات التخفيف والوقاية المناسبة شائعة في الممارسات التاريخية. وقد تؤدي هذه الحوادث إلى تلوث البيئة المحيطة بالمعادن الضارة المحتملة، ومكونات الرواسب الأخرى، والمواد الكيميائية أو المنتجات الثانوية الناتجة عن معالجة المعادن. ^{[ 6 ]} من الآثار البيئية الشائعة للتعدين: إزاحة الصخور التي تسمح بتسرب جزيئات الغبار الدقيقة إلى المياه السطحية، وتشويه المناظر الطبيعية المحلية، والكميات الكبيرة من النفايات، بعضها ذو تفاعلات كيميائية. ^{[ 7 ]} في نهاية المطاف، يتحدد تأثير التعدين على البيئة بعوامل عديدة، كحجم العملية ونوع التعدين. وقد ساهم علم الجيولوجيا البيئية في الحد من الآثار البيئية السلبية للتعدين، إذ استُخدم في الدعاوى القضائية المتعلقة به. ففي بعض الدول، كالبرازيل ^{[ 8 ]} وأستراليا ^{[ 9 ]} على سبيل المثال، ينص القانون على ضرورة إعادة تأهيل المواقع بعد توقف عمليات التعدين. وقبل أي عملية تعدين، لا بد من إجراء تقييم لتحليل الآثار البيئية المحتملة. ومن الإجراءات الأخرى المتخذة إعداد برنامج للإدارة البيئية يوضح آلية عمل المنجم. ويُعد تخطيط الأراضي جانبًا مهمًا في تحديد مدى ملاءمة الموقع للتعدين، إلا أن بعض التدهور البيئي أمر لا مفر منه. ويواصل علم الجيولوجيا البيئية جهوده للحد من الآثار السلبية للتعدين على البيئة الطبيعية. ^{[ 1 ]}

الموارد غير المتجددة ليست سوى نوع واحد من الموارد ، بينما النوعان الآخران هما الموارد المتجددة والمستدامة. الموارد غير المتجددة، مثل الوقود الأحفوري والمعادن ، محدودة ، وبالتالي لا يمكن تجديدها خلال حياة الإنسان، بل تُستنزف بمعدل مرتفع. ونظرًا لأهميتها في العديد من الاقتصادات، يُشكل هذا الأمر مشكلة مع استمرار العالم في تطوير التقنيات المستخدمة لاستغلال هذه الموارد. من الأدوار المهمة لهذه الموارد غير المتجددة تدفئة المنازل، وتزويد السيارات بالوقود، وبناء البنية التحتية. وقد استُخدم علم الجيولوجيا البيئية لمعالجة هذه المشكلة من خلال التنمية المستدامة لإعادة التدوير وإعادة الاستخدام . ^{[ 10 ]} إعادة التدوير هي عملية جمع المواد والمنتجات الاستهلاكية والصناعية القابلة لإعادة التدوير، ثم فرزها لمعالجتها وتحويلها إلى مواد خام، بهدف استخدام هذه المواد الخام لاحقًا في إنتاج منتجات جديدة. ^{[ 11 ]} يمكن تطبيق إعادة التدوير وإعادة الاستخدام على المستوى الفردي والصناعي. تهدف هذه الممارسات إلى تعظيم استخدام الموارد قدر الإمكان مع تقليل النفايات إلى أدنى حد. كما أنها تتولى إدارة التخلص من النفايات الصناعية والمنزلية، حيث تعمل على تقليل كمية النفايات التي يتم تصريفها في البيئة العالمية. ^{[ 12 ]}

تشمل إعادة الاستخدام والتدوير ما يلي:

• التسميد : هو التحلل البيولوجي للنفايات العضوية من الحدائق ومخلفات الطعام بهدف استخدامها كمحسن للتربة.
• إعادة التدوير الإبداعي : ​​زيادة قيمة وجودة المواد والمنتجات من خلال عملية إعادة التدوير.
• إعادة التدوير المجاني: إعطاء أو الحصول على سلع مجانية من الآخرين قبل شراء سلع جديدة.
• علم البيئة الصناعية : تفكيك القطع الأثرية الضخمة لتصبح مدخلات لعمليات جديدة

يتمثل نهج الجيولوجيا البيئية في التعامل مع تراجع الموارد غير المتجددة إلى جانب الكميات الكبيرة من النفايات التي تلوث الأرض في تقليل الاستخدام المسرف وإعادة التدوير كلما أمكن ذلك.

يُعدّ تخطيط استخدام الأراضي أمرًا بالغ الأهمية للحدّ من مخاطر الكوارث الطبيعية على الإنسان وبنيته التحتية، والأهم من ذلك، للحدّ من الأثر السلبي للنشاط البشري على البيئة الطبيعية. فالأرض والماء والهواء والمواد والطاقة تتأثر بشكلٍ كبير بالمستوطنات البشرية وإنتاج الموارد. ^{[ 13 ]} يجب البحث عن مواقع جديدة للتعدين والتخلص من النفايات والمواقع الصناعية، لأنها جميعًا تُشكّل جزءًا من المجتمع الصناعي. غالبًا ما يكون العثور على مواقع مناسبة والحصول على الموافقات اللازمة أمرًا صعبًا، إذ يجب إثبات وجود حواجز تمنع دخول الملوثات إلى البيئة.

غالباً ما تتضمن دراسة الموقع في تخطيط استخدام الأراضي مرحلتين على الأقل: دراسة توجيهية ودراسة تفصيلية. تُستقى المعلومات في الدراسة التوجيهية من الخرائط والبيانات المحفوظة الأخرى. أما المعلومات في الدراسة التفصيلية فتُستقى من خلال مسح استطلاعي ميداني ومراجعة استخدامات الأراضي التاريخية.

يشمل التحقيق التوجيهي ما يلي:

• التضاريس ، واستخدامات الأراضي والنباتات، والمستوطنات، والطرق والسكك الحديدية،
• المناخ : الهطول، ودرجة الحرارة، والتبخر، واتجاه وسرعة الرياح، بالإضافة إلى تواتر الرياح القوية.
• الظروف الهيدرولوجية والهيدروجيولوجية: الجداول والبحيرات والبرك، والينابيع، والآبار، واستخدام وجودة المياه السطحية والجوفية، والجريان السطحي، والتوازن المائي، وخصائص طبقات المياه الجوفية/الطبقات غير الموصلة للمياه، ومستوى المياه الجوفية، وتغذية المياه الجوفية وتصريفها.
• الجيولوجيا: التربة، والتركيبات الجيولوجية، وعلم الطبقات، وعلم الصخور.
• الجوانب البيئية: على سبيل المثال، المحميات الطبيعية، والمواقع الجيولوجية المحمية، ومناطق حماية المياه.

يشمل التحقيق المفصل ما يلي: ^{[ 2 ]}

• الجيولوجيا: سمك وامتداد الطبقات والوحدات الجيولوجية، الليثولوجيا، التجانس وعدم التجانس، ظروف التطبق والبنى التكتونية، الكسور، تأثير التجوية.
• المياه الجوفية : مستوى المياه الجوفية، ومحتوى الماء، واتجاه ومعدل تدفق المياه الجوفية، والتوصيل الهيدروليكي، وقيمة الخزان الجوفي.
• توصيف الموقع الجيوكيميائي: التركيب الكيميائي للتربة والصخور والمياه الجوفية، وتقدير احتباس الملوثات،
• الاستقرار الجيوتقني: يجب أن يكون الحاجز الجيولوجي قادراً على امتصاص الإجهاد الناتج عن وزن مكب النفايات أو كومة الخبث أو المبنى الصناعي.
• الأحداث الجيولوجية: الصدوع النشطة، الكارست، الزلازل، الهبوط الأرضي، الانهيارات الأرضية،
• الأنشطة البشرية: أضرار التعدين، والمباني، والمحاجر، وحفر الحصى، وما إلى ذلك، و
• تغيرات في جودة التربة والمياه الجوفية

يشمل علم الجيولوجيا البيئية رصد استخدام الأراضي وتخطيطه. تُعدّ خرائط استخدام الأراضي لتمثيل الاستخدام الحالي للأراضي إلى جانب الاستخدامات المستقبلية المحتملة. ويمكن استخدام خرائط الأراضي، مثل الخريطة الموضحة، للحد من الاستيطان البشري في المناطق المعرضة لمخاطر طبيعية محتملة كالفيضانات، وعدم الاستقرار الجيولوجي، وحرائق الغابات، وغيرها. ^{[ 13 ]} في خريطة الأراضي الموضحة، يُلاحظ وجود هامش من الأشجار والنباتات بين المستوطنات ونهر المسيسيبي للحد من خطر أضرار الفيضانات مع تغير منسوب مياه النهر.