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原子能机构支持改善受气候变化影响的纳米比亚的含水层管理

2021-08-11 10:51     来源:IAEA     国际原子能机构放射性同位素同位素分析

纳米比亚是撒哈拉沙漠以南最干旱的非洲国家。纳米比亚夹在纳米布和喀拉哈里沙漠之间,只有 5 条永久性河流,容易发生干旱,淡水资源有限。(照片:Ivars Krutainis)

地下水提供了全世界一半的饮用水。气候变化对地下水源的影响正在严重影响包括纳米比亚在内的许多国家的可用性和质量。专家表示,随着 2019 年宣布进入干旱紧急状态,且天气条件越来越极端,年降雨量可能不足以补充地下水资源。越来越多的人涌入首都温得和克和沿海城市居住和迁往沿海城市,这加剧了纳米比亚维持供水的努力。

国际原子能机构、纳米比亚农业、水和土地改革部和德国地球科学与资源研究所正在合作调查纳米比亚的水资源,以保护它们并确保全年供水充足。该项目将使用同位素水文学技术(见下面的科学专栏)来监测地下水资源,并评估气候变化的影响和该国西南部主要含水层的水变化。

纳米比亚农业、水和土地改革部的水文地质学家安娜·考普科·戴维 (Anna Kaupuko David) 说:“使用同位素评估我们的地下水资源对我们在全国维持可靠的水源至关重要。” 面对她的国家可能发生的毁灭性干旱,Kaupuko David 希望使用同位素技术来评估该国目前的计划是否足够。“如果我们遭遇干旱,温得和克含水层将成为我们城市的应急供水,至少可以持续三年。然而,目前尚不清楚以这种方式使用含水层将如何影响其未来,我们一直在尝试使用来自大坝的地表水为干旱时期补充水。但随着人口不断增长,这永远不够,”她说。

IAEA 同位素水文学家 Ioannis Matiatos 说,同位素水文学技术是评估地下水资源的成熟工具,可能是纳米比亚干旱问题的解决者。“在国际原子能机构,我们一直与来自世界各地的专家密切合作,利用环境同位素提高淡水资源的可用性和可持续性。”

评估含水层

含水层对人类活动和自然变化都很敏感,原子能机构已使用同位素水文学工具评估污染的可用性和影响,包括在玻利维亚和 南非。但是气候的偏差会对纳米比亚的含水层产生什么影响?

通过同位素了解该国夏季多雨季节和干燥冬季降雨分布的演变,将表明在气候变化导致干旱的情况下,地下水的可用性如何改变。Matiatos 说,通过提高对地下水动态的了解,纳米比亚的专家将能够更好地管理水资源并避免像 2019 年那样的水资源紧急情况。

虚拟能力建设

尽管新冠大流行推迟了原子能机构专家按计划访问纳米比亚的时间,但实际上合作仍在继续。

2021 年 5 月底推出的在线培训课程帮助参与者了解如何使用同位素水文学来准确评估和管理地下水。“培训课程教我们如何计划实地考察和收集稳定同位素样本,以及收集高质量样本进行分析所需的注意事项和设备,”Kaupuko David 说。“我们期待即将到来的德国奖学金,我们希望在那里了解更多关于分析样本和从数据中获取可操作信息的信息。”

该研究将首先从 Kuiseb 含水层中取样,该含水层因向沃尔维斯湾和斯瓦科普蒙德等不断发展的城镇供水而承受极大压力。这些样本的结果将用于预测气候变化对国家地下水资源的未来影响,并指导保护和治理活动。

“同位素的使用是适应气候变化的一个非常重要的领域。通过技术援助和有针对性的能力建设,原子能机构正在不断建立伙伴关系和桥梁,以协调应对干旱紧急情况并确保各国能够以可持续的方式管理水资源,”负责协调与纳米比亚通过原子能机构的技术合作计划。今年早些时候,纳米比亚和国际原子能机构签署了一项协议,为含水层项目设定了框架。这项合作建立在先前与该国在利用核技术创造新作物品种方面的成功项目的基础上,并确保放射性物质的安全运输。

科学

使用环境同位素追踪地下水来源和流动

水体自然带有独特的同位素特征。通过使用这些特征,可以在其整个存在周期中追踪水的来源和运动。激光光谱分析仪用于检查地下水样品并根据水分子中存在的稳定同位素来解释它们。

其他天然存在的同位素可以在含水层中找到,例如碳 14 ( 14 C)——一种常用于确定化石和考古标本年代的放射性同位素。通过测量水样中的14 C 含量,科学家可以估计地下水的年龄高达 40,000 年。其他同位素,如氚(氢 3)和被发现为溶解惰性气体的同位素——氦 3、氦 4、氩 39 和氪 81,是强大的工具,使科学家能够对从年轻到非常古老的地下水进行年代测定系统。

这些信息使水专家了解采样地下水的性质、历史和流量,并帮助他们校准和改进预测含水层对气候变化响应的地下水数值模型。


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