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          解決津巴布韋的干旱問題:應用核科學了解地下水和河流動態

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          非洲最大的瀑布維多利亞瀑布一直是該地區干旱的受害者,而與其兩岸接壤的津巴布韋也在深受其害。(照片來源: Sammy Wong

          維多利亞瀑布的轟鳴聲在當地洛齊語中稱之為“Mosi-oa-Tunya”,即“咆哮的云霧”,但到2019年底,更像是涓涓細流。這個非洲最大的瀑布一直是該地區干旱的受害者,而與其兩岸接壤的津巴布韋也在深受其害。

          更頻繁、更劇烈和更不可預測的干旱奪走了津巴布韋居民和農民充足的清潔淡水,影響了糧食安全,威脅到45%的農村人口生計。城市地區也受到影響。津巴布韋嚴重依賴水電作為電力來源,其能源網因長期干旱而癱瘓,導致城鎮經常出現電力短缺和停電。

          為津巴布韋長期缺水問題尋找解決方案,包括依靠利用核技術制定地下水開采準則,需要充分了解地表水與地下水的相互作用以及津巴布韋的水資源。

          通過其技術合作計劃,原子能機構與津巴布韋大學、津巴布韋國家水務局、環境管理局和亥姆霍茲環境研究中心合作,正在尋求利用同位素水文學揭示津巴布韋地下水和河流系統如何相互作用。他們的研究結果將有助于津巴布韋更好地管理淡水資源,應對水污染,以及確保對津巴布韋人民的安全供水。

          “津巴布韋雨水主要降于11月至次年3月;一年中其他時間長期處于旱季。而且,最近,每五年才有兩次好雨。”津巴布韋大學建筑和土木工程系前主任AlexanderMhizha說,“因此,我們越來越不得不依賴地下水,但對含水層補給區和補給率的了解有限。培訓科學家和加強實驗室是更好地管理我們水供應的關鍵。”

          原子能機構負責津巴布韋計劃管理官員Anna Grigoryan說,原子能機構地區和國家項目重點關注在津巴布韋國內開展培訓和支持伙伴關系。“通過協調水務利益相關者之間應對干旱措施,津巴布韋決策者可以作出明智的選擇,并促進國家供水可持續管理。”

          對優質水的需求

          干旱造成的缺水不是唯一的問題;缺乏清潔用水日益嚴重。

          河水很容易受到污染,并且容易受到許多類型的污染物影響。原子能機構同位素水文學家Ioannis Matiatos說:“如果河被污染,污染會自動流向地下水,而這兩個水體并不相互隔離,因此了解它們如何相互作用極其重要,不僅在水量方面,而且在水質方面也是如此。”

          “通過使用氧和氫的穩定同位素以及天然存在的放射性同位素,如氚和氡-222進行水追蹤,我們可以更好地了解河流和地下水系統的復雜動態。”他說,這使科學家們能夠了解哪個水體受到污染,以及如何補充水體。

          在薩韋爾集水區,即原子能機構項目的重點地區,河水和地下水在提供清潔飲用水以及城市和農業用水方面都很重要。該集水區位于津巴布韋東部,在旱季降雨量有限,容易發生干旱。隨著人口的增長和經濟對農業的依賴,集水區的水需求在增長。

          對科學家進行同位素技術培訓

          為了更好地了解河水和地下水之間的關系,2018年,來自津巴布韋大學的同行們在埃塞俄比亞亞的斯亞貝巴大學接受了培訓,同年年底,在原子能機構維也納實驗室,Alexander Mhizha學會了如何評價地質、水文化學和水文數據,以及為研究場地設計現場取樣活動。

          2021年6月,來自德國萊比錫亥姆霍茲環境研究中心的專家為津巴布韋專家舉辦了為期五天的虛擬培訓班。學員們接受了同位素水文學基本原理的指導,特別強調了使用穩定和放射性示蹤劑作為調查地表水與地下水相互作用、地下水測年技術和含水層易受污染性的工具。

          萊比錫亥姆霍茲中心礦物學家、培訓班教員Michael Schubert說:“當地研究人員研究的同位素結果將有助于確定津巴布韋國家地下水管理系統需要應對的挑戰,進而使該國供水管理更加可持續。”

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