摩洛哥国家核能、科学和技术中心 (CNESTEN) 在非洲和中东的同位素技术应用方面发挥着主导作用。(照片：CNESTEN)
淡水资源远比我们看到的要丰富。虽然淡水以河流、湖泊和冰川的形式可见，但地下淡水资源——隐藏在地球之下——却常常不为人知。
地下水存在于土壤、沙子和岩石的空间中，储存在含水层中并缓慢流过含水层。它占地球淡水的 99%，据联合国教育、科学及文化组织 (UNESCO) 称，世界上近一半的城市人口依赖它。鉴于气候变化的影响，这种对地下水的依赖预计会增加。
IAEA 的同位素水文学家 Yuliya Vystavna 解释说，降雨模式的波动和极端天气事件的频率，以及污染和集约化农业带来的挑战，影响着水资源的分布和可用性。这在非洲干旱和半干旱地区尤为重要，这些地区蒸发率高，降雨量少，并且在很大程度上依赖地下水资源。“为了应对这些挑战和水资源短缺，我们需要了解水资源并以可持续的方式管理它们，”她补充说。
揭示地下水特征
北非是撒哈拉沙漠的所在地，是地球上最干旱的地区之一。突尼斯地处非洲大陆最北端，降雨量多变，是地中海地区水资源最少的国家之一。斯法克斯国家工程学院 (ENIS) 的环境 (LARAE)。“这就是为什么地下水确实是突尼斯可持续发展最可靠的资源，而且人们越来越依赖地下水供应。”
地下水使用量的增加突出表明需要更好地了解地下水补给和排放之间的联系——水从地表水到地下水的流动，反之亦然。“地下水管理变得越来越重要，因为气候变化导致地下水位全年下降，而且硝酸盐污染或海水入侵造成的盐碱化会带来质量风险，”Trabelsi 说。
通过研究水的同位素，科学家可以为如何保护和管理这种资源提供指导。水和其他物质中天然存在的稳定同位素的数量用于揭示水的来源、运动、质量和年龄，以及识别污染源。例如，通过特定同位素的浓度测量的水龄范围可以从数月到数百万年不等。地下水年龄是预测污染物存在和了解含水层补充速度的关键。
Trabelsi 解释说，“年轻的”地下水可以通过降水的地表水进行补充，但也可能受到污染和气候条件变化的影响，而“老的”地下水需要更长的时间来补充，不太可能受到污染或受到变化的影响在气候中。
不断增长的分析能力
与许多科学领域一样，同位素水文学工具和分析的应用需要能力建设。
当 Hamid Marah 于 1990 年代首次开始在摩洛哥从事水资源管理领域的工作时，水样必须被送到非洲以外的国家进行分析。摩洛哥国家核能、科学和技术中心 (CNESTEN) 的科学主任 Marah 说，非洲没有能够分析稳定同位素成分的实验室。“多亏了原子能机构的支持，多年来非洲大陆的能力得到了增强，我们现在在非洲拥有几个可以可靠地分析同位素的实验室。”
通过国际原子能机构的技术合作计划和协调研究项目，同位素水文学工具正在整个非洲传播，使科学家能够可持续地利用地下水资源。在过去十年中，包括水资源管理项目在内的国际原子能机构气候变化适应项目中，几乎有一半发生在非洲。摩洛哥和突尼斯等国家在整个非洲大陆和中东的同位素技术应用方面发挥着主导作用。
自 2009 年以来，LARAE 和 CNESTEN 一直是 AFRA 地区指定中心，2015 年 CNESTEN 成为 IAEA 专注于水资源评估和管理的合作中心。AFRA全称African Regional Co-operative Agreement for Research, Development and Training related to Nuclear Science and Technology，是非洲国家为加强和扩大核科学技术对非洲社会经济发展的贡献而建立的政府间协议。非洲大陆。LARAE 和 CNESTEN 定期培训来自非洲和中东各地的科学家，并为国家水文研究和 IAEA 支持的项目进行了数千次同位素分析，这些项目旨在解决与含水层和盆地相关的水资源可用性和质量问题。
例如，在 2020 年的一项研究中，LARAE 对来自突尼斯中西部含水层的地下水样本进行了化学和同位素测量分析。近几十年来，灌溉农业的扩张和发展已经耗尽了地表水资源。该研究有助于确定地下水是否适合饮用和灌溉，并确定盐度变化的来源。该研究得到原子能机构通过协调研究项目的支持，于 2021 年 6 月发表在《农业、生态系统与环境》杂志上。
将于 2023 年 7 月 3 日至 7 日在奥地利维也纳举行的原子能机构国际同位素水文学专题讨论会上，将有机会更多地了解地下水资源及其在适应和减缓气候变化方面的作用。
