利用核與同位素解決方案應對水資源短缺

在干旱的科威特北部，科學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。作為國際原子能機構關于科威特有限的天然淡水資源研究項目的一部分，科學家們正在對這些在地下埋藏了數千年的水進行分析。研究團隊正在利用同位素分析技術，研究二氧化碳濃度對雨水和地下水的影響，并深入了解水質變化情況。

在非洲和西亞的許多地區，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，正加劇對這些地區的含水層的壓力。在原子能機構的支持下，各國正在應用同位素水文學這一核技術追蹤水的來源、年齡和流動情況，以更可持續地管理地下水資源。

“同位素水文學為我們提供了水分子的‘指紋’。”原子能機構同位素水文學處處長Jodie Miller表示，“借助這種指紋，我們能夠評價地下水以降水形式落下至今已有多長時間。”

作為原子能機構近期一項協調研究項目的一部分，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深層古地下水（即那些已在地下留存數千年、幾乎沒有現代補給的古老地下水）進行年代測定，并對附近石油活動可能造成的污染進行了評估。這項研究幫助確定了此類地下水是否適合長期持續使用，這是長期水資源規劃的關鍵一步。

“通過利用惰性氣體和放射性碳開展的研究，確定了科威特地下水的年齡約為3.6萬年。”科威特科學研究院的研究科學家Chidambaram Sabarathinam表示，“這些信息有助于我們確定地下水的密集補給期，為可持續管理這些不可再生水源的長期規劃提供支持。”

在阿爾及利亞、利比亞和突尼斯共有的面積達100萬平方公里的西北撒哈拉含水層系統中，應用氪-81等惰性氣體揭示，該系統中的大部分地下水年齡已超過15萬年。相關國家正采取協調措施，保護這一地區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海水淡化生產，而天然地下水仍是一項重要儲備，尤其是在緊急情況期間或供應中斷時。惰性氣體和穩定同位素已被用于檢測地下水是否受到該國油田逸散氣體的污染。自2000年以來，原子能機構通過其技術合作計劃，為同位素水文學和水資源管理方面的能力建設提供了支持，包括助力科威特科學研究院建立實驗室，以開展同位素分析和地下水勘測工作。

在突尼斯，地下水支撐著該國的大部分農業。降雨量減少和需求增加正不斷消耗地下水儲備。對此，突尼斯采取的應對措施是管理含水層補給，即將多余的地表水儲存到地下，以供干旱時期使用。原子能機構正與突尼斯科學家合作，利用同位素技術追蹤補給水源在地下留存的時間，以及從補給點流出的距離。

“環境同位素在突尼斯地下水資源管理中發揮著至關重要的作用。”突尼斯斯法克斯國家工程學院教授兼實驗室主任Kamel Zouari表示，“這些同位素技術對于評估復雜的多層含水層系統尤為有效，在超干旱地區更是如此。”

在吉布提，地表水資源匱乏且干旱頻發，因此將地下水納入水資源管理戰略至關重要。2023年，在原子能機構技術合作計劃的支持下，吉布提建成了首個國家同位素水文實驗室。該設施實現了水樣分析的現代化，提高了該國保護供水和應對干旱的能力。這座實驗室的成功，為該地區其他能力建設工作提供了范例。

同位素水文學也在助力各國評估其地下水質量。在摩洛哥和突尼斯，同位素技術被用于追蹤地下水中硝酸鹽污染的來源和傳播途徑，特別是來自農業徑流和城市污水的污染。在約旦，同位素被用于測定深層地下水中的天然放射性，為飲用水安全相關決策提供信息。

隨著非洲和西亞地區水資源短缺問題日益加劇，對基于科學的水資源管理的需求愈發迫切。在原子能機構的支持下，該地區各國正在建立培訓計劃、實驗室，并不斷完善必要的工具和專門知識，以便就水資源的使用方式和時機做出明智決策。這些活動是原子能機構旨在支持干旱地區可持續用水的地區技術合作項目的一部分。

原子能機構的Miller表示：“在水資源管理中應用核技術，有助于社區規劃一個更加有水資源安全保障的未來，從每一滴水做起，進而能在促進經濟發展中發揮作用。”

“核技術在水資源管理中的應用有助于社區逐步實現更加可持續的水資源，從每一滴水做起，進而能在促進經濟發展中發揮作用。”原子能機構副總干事兼技術合作部部長劉華表示。