淡水資源比人們能夠看到的還要豐富。人們能夠看見(jiàn)的淡水資源是以河流、湖泊和冰川形式出現(xiàn)的，而隱藏在地下的淡水資源往往看不見(jiàn)。

地下水存在于土壤和沙石的空隙之中，儲(chǔ)存在含水層并在含水層中緩慢流動(dòng)。地下水占到地球淡水資源的99%，根據(jù)聯(lián)合國(guó)教育、科學(xué)及文化組織（教科文組織）的數(shù)據(jù)，世界上有近一半城市人口靠地下水解決用水問(wèn)題。鑒于氣候變化帶來(lái)的影響，這種對(duì)地下水的依賴預(yù)計(jì)會(huì)繼續(xù)增加。

國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)同位素水文學(xué)家Yuliya Vystavna解釋說(shuō)，降雨模式的波動(dòng)和極端天氣事件的頻率增加以及污染和集約化農(nóng)業(yè)帶來(lái)的挑戰(zhàn)，都會(huì)影響水資源的分布和可用性。這在非洲干旱和半干旱地區(qū)尤為重要，因?yàn)檫@些地區(qū)的蒸發(fā)率高，降雨量少，主要依賴地下水資源。她補(bǔ)充說(shuō)，“為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)和解決缺水問(wèn)題，我們需要了解水資源，并對(duì)水資源進(jìn)行可持續(xù)的管理”。

了解地下水的特征

北非是撒哈拉沙漠的所在地，是地球上最干燥的地區(qū)之一。斯法克斯國(guó)家工程學(xué)院地質(zhì)工程系主任兼突尼斯放射性分析與環(huán)境實(shí)驗(yàn)室成員Rim Trabelsi說(shuō)，突尼斯位于非洲大陸最北端，降雨量變化無(wú)常，是地中海地區(qū)水資源最少的國(guó)家之一?！斑@就是為什么地下水真的是突尼斯可持續(xù)發(fā)展的最可靠資源，人們?cè)絹?lái)越依賴地下水供應(yīng)?！?/p>

對(duì)地下水的使用增加突出表明，需要更好地了解地下水補(bǔ)給與排泄之間的聯(lián)系，即水從地表水流向地下水或從地下水流向地表水。Trabelsi說(shuō)：“地下水管理越來(lái)越重要，因?yàn)闅夂蚨嘧儗?dǎo)致地下水位全年都在下降，而且硝酸鹽污染帶來(lái)了水質(zhì)下降的風(fēng)險(xiǎn)或者因海水侵入導(dǎo)致鹽化問(wèn)題。”

通過(guò)研究水的同位素，科學(xué)家們可以為如何保護(hù)和管理水資源提供指導(dǎo)。水和其他物質(zhì)中天然存在的穩(wěn)定同位素的數(shù)量可用于揭示水的起源、運(yùn)動(dòng)、質(zhì)量和年齡，以及用來(lái)確定污染源。例如，可以通過(guò)測(cè)量特定同位素的濃度來(lái)測(cè)量水的年齡，而水的年齡可以從幾個(gè)月到幾百萬(wàn)年不等。地下水的年齡是預(yù)測(cè)是否存在污染物的關(guān)鍵，也是了解含水層補(bǔ)水速度的關(guān)鍵。

Trabelsi解釋說(shuō)，“年輕”地下水可能是通過(guò)降水形式補(bǔ)充的地表水，但也可能受到污染和氣候條件變化的影響，而“老”地下水需要更長(zhǎng)的補(bǔ)充時(shí)間，不太可能受到污染或氣候變化的影響。

分析能力不斷增長(zhǎng)

與很多科學(xué)領(lǐng)域一樣，同位素水文學(xué)工具和分析的應(yīng)用需要建設(shè)能力。

當(dāng)Hamid Marah在20世紀(jì)90年代開(kāi)始進(jìn)入摩洛哥水資源管理領(lǐng)域工作時(shí)，水樣本必須送到非洲以外的國(guó)家進(jìn)行分析。摩洛哥國(guó)家核能、科學(xué)和技術(shù)中心科學(xué)主任Marah說(shuō)，非洲實(shí)驗(yàn)室不具備分析穩(wěn)定同位素成分的能力?！坝捎谠幽軝C(jī)構(gòu)的支持，非洲大陸的能力多年來(lái)得到了提高，我們非洲現(xiàn)在有幾個(gè)實(shí)驗(yàn)室可以對(duì)同位素進(jìn)行可靠地分析?！?/p>

通過(guò)原子能機(jī)構(gòu)的技術(shù)合作計(jì)劃和協(xié)調(diào)研究項(xiàng)目，同位素水文學(xué)工具正在非洲各地得到推廣，使科學(xué)家們能夠可持續(xù)地開(kāi)采地下水資源。在過(guò)去十年里，包括水資源管理項(xiàng)目在內(nèi)的原子能機(jī)構(gòu)近一半的氣候變化適應(yīng)項(xiàng)目是在非洲進(jìn)行的。摩洛哥和突尼斯等國(guó)家在整個(gè)非洲大陸和中東地區(qū)的同位素技術(shù)應(yīng)用方面正在發(fā)揮主導(dǎo)作用。

自2009年以來(lái)，放射性分析與環(huán)境實(shí)驗(yàn)室和國(guó)家核能、科學(xué)和技術(shù)中心一直是“非洲地區(qū)核合作協(xié)定”的指定地區(qū)中心，國(guó)家核能、科學(xué)和技術(shù)中心在2015年成為專門負(fù)責(zé)水資源評(píng)定和管理的原子能機(jī)構(gòu)協(xié)作中心?！胺侵薜貐^(qū)核合作協(xié)定”是《非洲核科學(xué)技術(shù)研究、發(fā)展和培訓(xùn)地區(qū)合作協(xié)定》的簡(jiǎn)稱，是由非洲國(guó)家為加強(qiáng)和擴(kuò)大核科學(xué)技術(shù)對(duì)非洲大陸社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的貢獻(xiàn)而締結(jié)的一項(xiàng)政府間協(xié)定。放射性分析與環(huán)境實(shí)驗(yàn)室和國(guó)家核能、科學(xué)和技術(shù)中心定期對(duì)來(lái)自整個(gè)非洲和中東地區(qū)的科學(xué)家進(jìn)行培訓(xùn)，并為國(guó)家水文研究和原子能機(jī)構(gòu)支持的旨在解決與含水層和流域有關(guān)的水的可用性和水質(zhì)問(wèn)題的項(xiàng)目進(jìn)行了數(shù)千次的同位素分析。

例如，在2020年的一項(xiàng)研究中，放射性分析與環(huán)境實(shí)驗(yàn)室對(duì)取自突尼斯中西部含水層的地下水樣本進(jìn)行了化學(xué)和同位素測(cè)量分析。近幾十年來(lái)，灌溉農(nóng)業(yè)的擴(kuò)張和發(fā)展耗盡了地表水資源。這項(xiàng)研究有助于確定地下水是否適合飲用和灌溉，并確定了鹽度變化的來(lái)源。這項(xiàng)研究得到了原子能機(jī)構(gòu)一個(gè)協(xié)調(diào)研究項(xiàng)目的支持，研究報(bào)告于2021年6月發(fā)表在《農(nóng)業(yè)、生態(tài)系統(tǒng)與環(huán)境》雜志上。

在擬于2023年7月3日至7日在奧地利維也納舉行的國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)同位素水文學(xué)國(guó)際專題討論會(huì)上，將有機(jī)會(huì)更多地了解地下水資源及其在適應(yīng)和緩解氣候變化方面的作用。