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利用同位素技術(shù)繪制和分析薩赫勒地區(qū)地下水資源

源自《國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)通報(bào)》
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班吉大學(xué)研究人員從中非共和國(guó)的一口井里提取水樣。(圖/國(guó)際原子能機(jī)構(gòu) L. Gil)

雖然在過(guò)去幾十年里發(fā)生了一系列的干旱,降雨量一直很低,但薩赫勒地區(qū)仍是隱藏著豐富的地下水體的家園。

人口增長(zhǎng)導(dǎo)致的水需求增加以及氣候變化和土地利用對(duì)水資源造成的不確定性,引發(fā)了如何確保用于飲用、食品生產(chǎn)和衛(wèi)生的清潔水的安全和充分供應(yīng)問(wèn)題。對(duì)于像薩赫勒這樣的半干旱地區(qū),擁有找到更多地下水供應(yīng)的正確科學(xué)工具可能意味著可長(zhǎng)期獲得清潔的水。

通過(guò)2012年開(kāi)始的一個(gè)國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)技術(shù)合作項(xiàng)目,阿爾及利亞、貝寧、布基納法索、喀麥隆、中非共和國(guó)、乍得、加納、馬里、毛里塔尼亞、尼日爾、尼日利亞、塞內(nèi)加爾和多哥的科學(xué)家接受了水取樣和同位素分析的培訓(xùn),以便對(duì)地下水供應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查。該項(xiàng)目覆蓋了該地區(qū)五個(gè)主要跨界含水層系統(tǒng)的區(qū)域:伊萊梅登含水層系統(tǒng)、利普塔科-古爾馬-上沃爾塔系統(tǒng)、塞內(nèi)加爾-毛里塔尼亞盆地、乍得湖盆地和陶德利盆地。

歷時(shí)四年,在旱季和雨季,從不同含水層采集了2000多個(gè)水樣。

“通過(guò)使用同位素和化學(xué)示蹤劑,科學(xué)家能夠收集有關(guān)地下水來(lái)源、流動(dòng)型式、停留時(shí)間和更新速率的重要信息,”從事該項(xiàng)目的突尼斯斯法克斯國(guó)家工程學(xué)院教授、實(shí)驗(yàn)室主任 Kamel Zouari說(shuō)?!翱茖W(xué)家還確定了淺層和深層含水層之間以及含水層和地表水之間的水力相互作用。這些信息已編入每個(gè)流域的專用數(shù)據(jù)庫(kù)中?!?/p>

這些研究活動(dòng)形成了對(duì)薩赫勒地區(qū)覆蓋面積達(dá)500萬(wàn)平方公里的地下水的首次全面概述?!耙话銇?lái)說(shuō),位于不同共享流域的含水層系統(tǒng)往往大量?jī)?chǔ)備著優(yōu)質(zhì)水,可以滿足大多數(shù)的人類需求,” Zouari說(shuō)。

一般來(lái)說(shuō),位于不同共享流域的含水層系統(tǒng)往往大量?jī)?chǔ)備著優(yōu)質(zhì)水,可以滿足大多數(shù)的人類需求。
突尼斯斯法克斯國(guó)家工程學(xué)院教授、實(shí)驗(yàn)室主任 Kamel Zouari

利用數(shù)據(jù)制定水管理辦法

每個(gè)國(guó)家的科學(xué)家提出了國(guó)家報(bào)告,供其水資源管理部門作為決策的基礎(chǔ)。例如,在加納北部,地下水化學(xué)和同位素組分的常規(guī)監(jiān)測(cè)揭示了以前被忽視的補(bǔ)給機(jī)制和污染源。

加納水資源委員會(huì)地下水部門負(fù)責(zé)人Enoch Asare說(shuō):“通過(guò)使用水的穩(wěn)定同位素(氧-18和氫-2),我們發(fā)現(xiàn)地下水與大氣有關(guān),這意味著它的來(lái)源是局部降水?!彼f(shuō),氚分析顯示,地下水在過(guò)去50年一直為含水層補(bǔ)給水?!暗?15被用來(lái)確定白沃爾特河流域部分地區(qū)的硝酸鹽污染源,表明污染主要來(lái)自人畜廢物?!迸卸ㄈ驹从兄诋?dāng)局保護(hù)水源,因?yàn)樗沂玖说叵滤谌绾蔚玫窖a(bǔ)給,這是確保地下水可持續(xù)性的關(guān)鍵。

地下水能否滿足人類需求取決于其數(shù)量、質(zhì)量和補(bǔ)給率。為了正確評(píng)估其可持續(xù)性,特別是考慮到現(xiàn)有或計(jì)劃的抽水活動(dòng),需要提供有關(guān)地下水來(lái)源和年齡的信息。

“預(yù)計(jì)該項(xiàng)目的活動(dòng)將進(jìn)一步增強(qiáng)利益相關(guān)者更好地了解加納水文地質(zhì)系統(tǒng)的能力,從而制定政策,保護(hù)地下水資源的開(kāi)采,確保隨時(shí)有水可用,” Asare說(shuō)。

2018年開(kāi)始了一個(gè)進(jìn)一步整合薩赫勒地區(qū)國(guó)家地下水資源管理的后續(xù)項(xiàng)目。它將采用由貝寧、喀麥隆、加納、尼日爾和尼日利亞牽頭的“原子能機(jī)構(gòu)加強(qiáng)水供應(yīng)項(xiàng)目”的方法,以確定國(guó)家水文信息的差距,制定適當(dāng)?shù)哪芰ㄔO(shè)計(jì)劃。

“原子能機(jī)構(gòu)加強(qiáng)水供應(yīng)項(xiàng)目”方法包括差距分析和利益相關(guān)者協(xié)商、制定地下水管理最佳策略以及確定要投入的基本技術(shù)能力。

已建立的國(guó)家機(jī)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)將有助于利用同位素水文學(xué)和常規(guī)技術(shù)更好地表征、管理和監(jiān)測(cè)地下水資源。

本文登載于《國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)通報(bào)》2019年4月刊《水》

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