ד"ר מירי צלוק

זיהום ממבט ראשון

חישה מרחוק היפרספקטרלית היא טכנולוגיה חדשנית למיפוי שטחים נרחבים. מה אפשר למצוא בעזרתה? ממזהמי קרקע ועד מחצבים יקרים

3 באוקטובר 2015

 

במדינה הקטנה והצפופה שלנו, קרקע היא אחד המשאבים היקרים ביותר. קיים צורך נואש לעתודות קרקע לבנייה, בעיקר באזורים עירוניים, אך יש גם בעיה קשה: אזורים גדולים במאות אתרים ברחבי הארץ הם מזוהמים. המקורות לזיהום הקרקע בארץ רבים: תחנות דלק, מפעלי תעשייה, בסיסי צבא נטושים, אתרי פסולת ותעשיות ביטחוניות‏. החומרים המזהמים מגיעים לא רק מהמפעלים עצמם אלא גם מדליפות במערכת הביוב שבה זורמים השפכים התעשייתיים שלהם. סוגי המזהמים השכיחים הם סוגי דלק שונים, פחמימנים ארומטיים, חומרי הדברה ומתכות כבדות שלכולם השפעה חמורה על האדם.

האם הקרקע נקייה ממזהמים? היוועצו בספקטרומטר שלכם! צילום ישראל מהאוויר: Jim Greenhill, flickr
האם הקרקע נקייה ממזהמים? היוועצו בספקטרומטר שלכם! צילום ישראל מהאוויר: Jim Greenhill, flickr

 

הרעלים האלה יכולים להיכנס לגוף באמצעות בליעה, מגע בעור או שאיפה והם גורמים למגוון בעיות בריאותיות, החל בכאבי ראש, דרך בעיות נוירולוגיות והורמונליות ועד סרטן. לעתים, מזהמי קרקע גם מחלחלים למי התהום ומסכנים את עתודות המים העיקרית של ישראל.

אך איך נדע אם הקרקע מזוהמת? מיפוי מאות אלפי הדונמים של הקרקעות המזוהמות ברחבי ישראל אינה משימה פשוטה כלל. סקר קרקעות הוא תהליך ארוך ומורכב שעלותו מגיעה למאות אלפי שקלים. תהליך כזה כולל סקר היסטורי, איסוף פיזי של דגימות מהקרקע ושליחתן לאנליזה במעבדה. במידת הצורך נערך גם דיגום של הגז בקרקע ושל מי התהום.

מכיוון שדיגום מספק מידע רק על הנקודות הספציפיות שבהן נאספה הקרקע ולא על סביבתן, עלולות לקרות טעויות מסוכנות. דוגמה אחת היא שכונת בית הכרם בירושלים, שם תכננה העירייה פרויקט מגורים גדול רק כדי לגלות בדיעבד שהקרקע באזור מזוהמת בצורה מסוכנת.

קסם מרוחק

יש גם דרך אחרת לזהות זיהומים. טכנולוגיות הדמיה חדישות מאפשרות למדוד זיהום קרקע בשטחים נרחבים, בצורה מדויקת, במהירות וללא מגע יד אדם. איך זה נעשה? כל חומר מחזיר את אור השמש (או בשפת הפיזיקאים – אנרגיה אלקטרומגנטית) באורכי גל שונים. למשל, עלי העציץ שבמרפסת מחזירים יותר אור באורך גל ירוק ולכן זה הצבע שרואים.

כל עצם פולט אור באורכי גל שונים, כך נראים פני השטח ב-Hatteras Island שבצפון קרוליינה. צילום: NOAA's National Ocean Service, flickr
כל עצם פולט אור באורכי גל שונים, כך נראים פני השטח ב-Hatteras Island שבצפון קרוליינה. צילום: NOAA's National Ocean Service, flickr

מדידה מדויקת של גלי האור הנפלטים מחומר כלשהו מאפשרת לדעת מהו הרכבו המדויק. העיניים שלנו עושות זאת כל הזמן, אך הן קולטות רק בטווח אור צר יחסית והן מורכבות מקולטנים של שלושה אורכי גל בלבד. מִכשור היפרספקטרלי, לעומת זאת, יכול למדוד את האור בעשרות ואף מאות אורכי גל, וכל גל נושא עמו סיפור אחר.

אורכי גל אלה מאפשרים לא רק זיהוי של סוגי המזהמים בקרקע אלא גם את מדידת הריכוז של כל אחד מהם. שיטה זו נקראת חישה מרחוק: חישה – מדידה של גופים, מרחוק – בלי לבוא במגע ישיר איתם אלא באמצעות מדידת האור הנפלט או המוחזר מהם. בעזרת חישה מרחוק היפרספקטרלית אפשר לעשות קסמים.

אז יש כאן זהב?

פרופ' איל בן דור מהחוג לגאוגרפיה וסביבת האדם באוניברסיטת תל אביב הוא מהחוקרים המובילים בעולם לחישה מרחוק היפרספקטרלית. אחד היישומים העיקריים של הטכנולוגיה הזאת שבהם הוא משתמש היא הבנה ומיפוי של קרקעות. לכל סוג קרקע יש "טביעת אצבע" ייחודית של אורכי הגל שהיא מחזירה. כך, מכשירים היפרספקטרליים יכולים לזהות אלפי סוגים של קרקעות ואת החומרים שמהם הן מורכבות. כך גם אפשר למדוד את זיהום הקרקע בנפט, בדלקים אחרים, בחומרים נדיפים ובמתכות כבדות.

הירוק הזה עלול להסתיר תחתיו חומרים מסוכנים רבים שפוגעים בבריאות האדם. צילום: israeltourism, flickr
הירוק הזה עלול להסתיר תחתיו חומרים מסוכנים רבים שפוגעים בבריאות האדם. צילום: israeltourism, flickr

הספקטרומטר, הוא מכשיר המדידה, יכול לזהות אתרים מזוהמים בזמן אמת בלי שיהיה צורך לשלוח דגימה למעבדה. אפשר לחבר את המכשיר למטוס קל או אפילו לכלי טיס בלתי מאויש (כטב"ם) ולסרוק שטחים נרחבים. היתרון הוא לא רק בדיוק ובמהירות, אלא גם בכך שהשטח נסרק באופן רציף ולא רק בנקודות בודדות.

ישראל ואיטליה מפתחות כעת לוויין בשם SHALOM שיישא מכשיר היפרספקטרלי ושיאפשר מיפוי נרחב אפילו יותר. באמצעות טכנולוגיה זו אפשר למדוד אינספור תכונות של הקרקע, כולל קרומים ביולוגיים ופיזיקליים על הקרקע, לחות וריכוז מלחים. קרקעות רבות בארץ סובלות ממליחות גבוהה הפוגעת בתוצרת החקלאי, ופרופ' בן דור עובד עם חקלאים כדי לזהות קרקעות פגועות כך שיוכלו לטפל בהן מבעוד מועד.

זה עוד לא הכול. טיסות מדידה היפרספקטרליות עוזרות לזהות מהאוויר מינרלים בעלי ערך ובתוך זמן קצר אפשר למפות מחצבים יקרים של מדינה שלמה. יישומים נוספים רבים של הטכנולוגיה כוללים מדידת זיהום אוויר, גילוי הזרמת שפכים לים, מיפוי שטחים טבעיים ואף זיהוי מוקדם של עקה בצמחים. בזכות הפוטנציאל העצום של חישה מרחוק ליישומים סביבתיים, מהירות התפעול והעלות הנמוכה יחסית, בשנה האחרונה המשרד להגנת הסביבה מוביל מהלך לקידום השימוש בטכנולוגיות חישה מרחוק לצרכיו.

פרופ' איל בן דור הציג את עבודתו בוועידה השנתית למדע וסביבה 2015

 

חפשו מומחים נוספים בתחום