在干旱的科威特北部，科學(xué)家們將一根取樣管放入一口干涸的井中，一直深入到井底的淺層地下水體中。作為國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)關(guān)于科威特有限的天然淡水資源研究項(xiàng)目的一部分，科學(xué)家們正在對(duì)這些在地下埋藏了數(shù)千年的水進(jìn)行分析。研究團(tuán)隊(duì)正在利用同位素分析技術(shù)，研究二氧化碳濃度對(duì)雨水和地下水的影響，并深入了解水質(zhì)變化情況。

在非洲和西亞的許多地區(qū)，地下水是一種稀缺資源。降雨量減少、氣溫升高以及需求增長(zhǎng)，正加劇對(duì)這些地區(qū)的含水層的壓力。在原子能機(jī)構(gòu)的支持下，各國(guó)正在應(yīng)用同位素水文學(xué)這一核技術(shù)追蹤水的來(lái)源、年齡和流動(dòng)情況，以更可持續(xù)地管理地下水資源。

“同位素水文學(xué)為我們提供了水分子的‘指紋’?！痹幽軝C(jī)構(gòu)同位素水文學(xué)處處長(zhǎng)Jodie Miller表示，“借助這種指紋，我們能夠評(píng)價(jià)地下水以降水形式落下至今已有多長(zhǎng)時(shí)間。”

利用核技術(shù)評(píng)估地下水污染

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作為原子能機(jī)構(gòu)近期一項(xiàng)協(xié)調(diào)研究項(xiàng)目的一部分，科威特與阿爾及利亞、摩洛哥和突尼斯合作，利用氦-4、氪-81等惰性氣體同位素對(duì)深層古地下水（即那些已在地下留存數(shù)千年、幾乎沒(méi)有現(xiàn)代補(bǔ)給的古老地下水）進(jìn)行年代測(cè)定，并對(duì)附近石油活動(dòng)可能造成的污染進(jìn)行了評(píng)估。這項(xiàng)研究幫助確定了此類(lèi)地下水是否適合長(zhǎng)期持續(xù)使用，這是長(zhǎng)期水資源規(guī)劃的關(guān)鍵一步。

“通過(guò)利用惰性氣體和放射性碳開(kāi)展的研究，確定了科威特地下水的年齡約為3.6萬(wàn)年。”科威特科學(xué)研究院的研究科學(xué)家Chidambaram Sabarathinam表示，“這些信息有助于我們確定地下水的密集補(bǔ)給期，為可持續(xù)管理這些不可再生水源的長(zhǎng)期規(guī)劃提供支持?！?/p>

在阿爾及利亞、利比亞和突尼斯共有的面積達(dá)100萬(wàn)平方公里的西北撒哈拉含水層系統(tǒng)中，應(yīng)用氪-81等惰性氣體揭示，該系統(tǒng)中的大部分地下水年齡已超過(guò)15萬(wàn)年。相關(guān)國(guó)家正采取協(xié)調(diào)措施，保護(hù)這一地區(qū)最重要的共有水資源之一，并確保其得到審慎利用，為子孫后代留存。

在科威特，幾乎所有飲用水都通過(guò)海水淡化生產(chǎn)，而天然地下水仍是一項(xiàng)重要儲(chǔ)備，尤其是在緊急情況期間或供應(yīng)中斷時(shí)。惰性氣體和穩(wěn)定同位素已被用于檢測(cè)地下水是否受到該國(guó)油田逸散氣體的污染。自2000年以來(lái)，原子能機(jī)構(gòu)通過(guò)其技術(shù)合作計(jì)劃，為同位素水文學(xué)和水資源管理方面的能力建設(shè)提供了支持，包括助力科威特科學(xué)研究院建立實(shí)驗(yàn)室，以開(kāi)展同位素分析和地下水勘測(cè)工作。

管理有限的水資源

在突尼斯，地下水支撐著該國(guó)的大部分農(nóng)業(yè)。降雨量減少和需求增加正不斷消耗地下水儲(chǔ)備。對(duì)此，突尼斯采取的應(yīng)對(duì)措施是管理含水層補(bǔ)給，即將多余的地表水儲(chǔ)存到地下，以供干旱時(shí)期使用。原子能機(jī)構(gòu)正與突尼斯科學(xué)家合作，利用同位素技術(shù)追蹤補(bǔ)給水源在地下留存的時(shí)間，以及從補(bǔ)給點(diǎn)流出的距離。

“環(huán)境同位素在突尼斯地下水資源管理中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用?！蓖荒崴顾狗怂箛?guó)家工程學(xué)院教授兼實(shí)驗(yàn)室主任Kamel Zouari表示，“這些同位素技術(shù)對(duì)于評(píng)估復(fù)雜的多層含水層系統(tǒng)尤為有效，在超干旱地區(qū)更是如此?！?/p>

建設(shè)地方能力

在吉布提，地表水資源匱乏且干旱頻發(fā)，因此將地下水納入水資源管理戰(zhàn)略至關(guān)重要。2023年，在原子能機(jī)構(gòu)技術(shù)合作計(jì)劃的支持下，吉布提建成了首個(gè)國(guó)家同位素水文實(shí)驗(yàn)室。該設(shè)施實(shí)現(xiàn)了水樣分析的現(xiàn)代化，提高了該國(guó)保護(hù)供水和應(yīng)對(duì)干旱的能力。這座實(shí)驗(yàn)室的成功，為該地區(qū)其他能力建設(shè)工作提供了范例。

監(jiān)測(cè)水質(zhì)

同位素水文學(xué)也在助力各國(guó)評(píng)估其地下水質(zhì)量。在摩洛哥和突尼斯，同位素技術(shù)被用于追蹤地下水中硝酸鹽污染的來(lái)源和傳播途徑，特別是來(lái)自農(nóng)業(yè)徑流和城市污水的污染。在約旦，同位素被用于測(cè)定深層地下水中的天然放射性，為飲用水安全相關(guān)決策提供信息。

填補(bǔ)關(guān)鍵缺口

隨著非洲和西亞地區(qū)水資源短缺問(wèn)題日益加劇，對(duì)基于科學(xué)的水資源管理的需求愈發(fā)迫切。在原子能機(jī)構(gòu)的支持下，該地區(qū)各國(guó)正在建立培訓(xùn)計(jì)劃、實(shí)驗(yàn)室，并不斷完善必要的工具和專(zhuān)門(mén)知識(shí)，以便就水資源的使用方式和時(shí)機(jī)做出明智決策。這些活動(dòng)是原子能機(jī)構(gòu)旨在支持干旱地區(qū)可持續(xù)用水的地區(qū)技術(shù)合作項(xiàng)目的一部分。

原子能機(jī)構(gòu)的Miller表示：“在水資源管理中應(yīng)用核技術(shù)，有助于社區(qū)規(guī)劃一個(gè)更加有水資源安全保障的未來(lái)，從每一滴水做起，進(jìn)而能在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮作用?！?/p>

“核技術(shù)在水資源管理中的應(yīng)用有助于社區(qū)逐步實(shí)現(xiàn)更加可持續(xù)的水資源，從每一滴水做起，進(jìn)而能在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮作用?！痹幽軝C(jī)構(gòu)副總干事兼技術(shù)合作部部長(zhǎng)劉華表示。