地下水提供了全世界一半的飲用水。氣候變化對(duì)地下水源的影響正在嚴(yán)重影響包括納米比亞在內(nèi)的許多國(guó)家的可用性和質(zhì)量。專(zhuān)家表示，隨著 2019 年宣布進(jìn)入干旱緊急狀態(tài)，且天氣條件越來(lái)越極端，年降雨量可能不足以補(bǔ)充地下水資源。越來(lái)越多的人涌入首都溫得和克和沿海城市居住和遷往沿海城市，這加劇了納米比亞維持供水的努力。
國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)、納米比亞農(nóng)業(yè)、水和土地改革部和德國(guó)地球科學(xué)與資源研究所正在合作調(diào)查納米比亞的水資源，以保護(hù)它們并確保全年供水充足。該項(xiàng)目將使用同位素水文學(xué)技術(shù)(見(jiàn)下面的科學(xué)專(zhuān)欄)來(lái)監(jiān)測(cè)地下水資源，并評(píng)估氣候變化的影響和該國(guó)西南部主要含水層的水變化。
納米比亞農(nóng)業(yè)、水和土地改革部的水文地質(zhì)學(xué)家安娜·考普科·戴維 (Anna Kaupuko David) 說(shuō)：“使用同位素評(píng)估我們的地下水資源對(duì)我們?cè)谌珖?guó)維持可靠的水源至關(guān)重要。” 面對(duì)她的國(guó)家可能發(fā)生的毀滅性干旱，Kaupuko David 希望使用同位素技術(shù)來(lái)評(píng)估該國(guó)目前的計(jì)劃是否足夠。“如果我們?cè)庥龈珊担瑴氐煤涂撕畬訉⒊蔀槲覀兂鞘械膽?yīng)急供水，至少可以持續(xù)三年。然而，目前尚不清楚以這種方式使用含水層將如何影響其未來(lái)，我們一直在嘗試使用來(lái)自大壩的地表水為干旱時(shí)期補(bǔ)充水。但隨著人口不斷增長(zhǎng)，這永遠(yuǎn)不夠，”她說(shuō)。
IAEA 同位素水文學(xué)家 Ioannis Matiatos 說(shuō)，同位素水文學(xué)技術(shù)是評(píng)估地下水資源的成熟工具，可能是納米比亞干旱問(wèn)題的解決者。“在國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)，我們一直與來(lái)自世界各地的專(zhuān)家密切合作，利用環(huán)境同位素提高淡水資源的可用性和可持續(xù)性。”
評(píng)估含水層
含水層對(duì)人類(lèi)活動(dòng)和自然變化都很敏感，原子能機(jī)構(gòu)已使用同位素水文學(xué)工具評(píng)估污染的可用性和影響，包括在玻利維亞和 南非。但是氣候的偏差會(huì)對(duì)納米比亞的含水層產(chǎn)生什么影響?
通過(guò)同位素了解該國(guó)夏季多雨季節(jié)和干燥冬季降雨分布的演變，將表明在氣候變化導(dǎo)致干旱的情況下，地下水的可用性如何改變。Matiatos 說(shuō)，通過(guò)提高對(duì)地下水動(dòng)態(tài)的了解，納米比亞的專(zhuān)家將能夠更好地管理水資源并避免像 2019 年那樣的水資源緊急情況。
虛擬能力建設(shè)
盡管新冠大流行推遲了原子能機(jī)構(gòu)專(zhuān)家按計(jì)劃訪問(wèn)納米比亞的時(shí)間，但實(shí)際上合作仍在繼續(xù)。
2021 年 5 月底推出的在線培訓(xùn)課程幫助參與者了解如何使用同位素水文學(xué)來(lái)準(zhǔn)確評(píng)估和管理地下水。“培訓(xùn)課程教我們?nèi)绾斡?jì)劃實(shí)地考察和收集穩(wěn)定同位素樣本，以及收集高質(zhì)量樣本進(jìn)行分析所需的注意事項(xiàng)和設(shè)備，”Kaupuko David 說(shuō)。“我們期待即將到來(lái)的德國(guó)獎(jiǎng)學(xué)金，我們希望在那里了解更多關(guān)于分析樣本和從數(shù)據(jù)中獲取可操作信息的信息。”
該研究將首先從 Kuiseb 含水層中取樣，該含水層因向沃爾維斯灣和斯瓦科普蒙德等不斷發(fā)展的城鎮(zhèn)供水而承受極大壓力。這些樣本的結(jié)果將用于預(yù)測(cè)氣候變化對(duì)國(guó)家地下水資源的未來(lái)影響，并指導(dǎo)保護(hù)和治理活動(dòng)。
“同位素的使用是適應(yīng)氣候變化的一個(gè)非常重要的領(lǐng)域。通過(guò)技術(shù)援助和有針對(duì)性的能力建設(shè)，原子能機(jī)構(gòu)正在不斷建立伙伴關(guān)系和橋梁，以協(xié)調(diào)應(yīng)對(duì)干旱緊急情況并確保各國(guó)能夠以可持續(xù)的方式管理水資源，”負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)與納米比亞通過(guò)原子能機(jī)構(gòu)的技術(shù)合作計(jì)劃。今年早些時(shí)候，納米比亞和國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)簽署了一項(xiàng)協(xié)議，為含水層項(xiàng)目設(shè)定了框架。這項(xiàng)合作建立在先前與該國(guó)在利用核技術(shù)創(chuàng)造新作物品種方面的成功項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，并確保放射性物質(zhì)的安全運(yùn)輸。
科學(xué)
使用環(huán)境同位素追蹤地下水來(lái)源和流動(dòng)
水體自然帶有獨(dú)特的同位素特征。通過(guò)使用這些特征，可以在其整個(gè)存在周期中追蹤水的來(lái)源和運(yùn)動(dòng)。激光光譜分析儀用于檢查地下水樣品并根據(jù)水分子中存在的穩(wěn)定同位素來(lái)解釋它們。
其他天然存在的同位素可以在含水層中找到，例如碳 14 ( 14 C)——一種常用于確定化石和考古標(biāo)本年代的放射性同位素。通過(guò)測(cè)量水樣中的14 C 含量，科學(xué)家可以估計(jì)地下水的年齡高達(dá) 40,000 年。其他同位素，如氚(氫 3)和被發(fā)現(xiàn)為溶解惰性氣體的同位素——氦 3、氦 4、氬 39 和氪 81，是強(qiáng)大的工具，使科學(xué)家能夠?qū)哪贻p到非常古老的地下水進(jìn)行年代測(cè)定系統(tǒng)。
這些信息使水專(zhuān)家了解采樣地下水的性質(zhì)、歷史和流量，并幫助他們校準(zhǔn)和改進(jìn)預(yù)測(cè)含水層對(duì)氣候變化響應(yīng)的地下水?dāng)?shù)值模型。
