1 сентября 2022

Борьба с засухой в Зимбабве: изучение динамики грунтовых вод и рек с помощью прикладных методов ядерной науки

На местном языке лози водопад Виктория называют «Моси-оа-Тунья», или «гремящий дым». Однако к концу 2019 года гремящий водопад был больше похож на капающую струйку. Самый большой водопад Африки стал жертвой засухи в регионе. От этого пострадало и Зимбабве, расположенное на его берегах.

Засухи становятся более частыми, интенсивными и непредсказуемыми, лишая жителей страны и фермеров необходимого запаса чистой и пресной воды, влияя на продовольственную безопасность и ставя под угрозу средства к существованию 45% сельского населения. Страдают и городские районы. Поскольку энергетические сети Зимбабве сильно зависят от гидроэнергетики, длительная засуха наносит им огромный ущерб, в результате чего в городах и поселках часто возникают перебои и дефицит электроэнергии.

Решение постоянных проблем водоснабжения Зимбабве предполагает рассмотрение возможности использования ядерных методов при разработке руководств по забору подземных вод. Эта задача требует хорошего понимания характера взаимодействия между поверхностными и подземными водами, а также особенностей водных ресурсов страны.

В рамках своей программы технического сотрудничества МАГАТЭ, работая совместно с Университетом Зимбабве, Национальным управлением водного хозяйства Зимбабве, Агентством по управлению окружающей средой и Центром экологических исследований им. Гельмгольца, стремится установить посредством использования изотопной гидрологии, как между собой взаимодействуют подземные воды и речные системы страны. Их результаты помогут стране лучше управлять своими пресноводными ресурсами, бороться с загрязнением воды и обеспечивать безопасное водоснабжение населения.

«Большая часть осадков в Зимбабве выпадает в период с ноября по март; на остальное время года приходится очень длинный сухой сезон. А в последнее время хорошие дожди идут только два года из каждых пяти, — отметил Александр Мхижа, в прошлом руководитель факультета строительства и гражданского проектирования Университета Зимбабве. — Поэтому нам все больше приходится полагаться на подземные воды, но знания о зонах и темпах пополнения водоносных горизонтов ограничены. Профессиональная подготовка наших ученых и укрепление потенциала лабораторий играют ключевую роль в повышении эффективности управления водными ресурсами».

«Региональные и национальные проекты МАГАТЭ направлены на организацию обучения и поддержку партнерств внутри стран, — отметила Анна Григорян, сотрудник МАГАТЭ по вопросам управления программами для Зимбабве. — Путем координации мер реагирования на засуху, принимаемых сторонами, ответственными за водоснабжение, директивные органы Зимбабве могут принимать обоснованные решения и содействовать устойчивому управлению водоснабжением страны».

Потребность в качественной воде

Нехватка воды из-за засух далеко не единственная проблема: все более остро стоит вопрос нехватки чистой воды.

Речная вода подвержена загрязнению и доступна для множества различных загрязнителей.

«Если река загрязнена, то загрязнение автоматически проникает в подземные воды. Поскольку эти два водных резервуара не изолированы друг от друга, чрезвычайно важно понять, как они взаимодействуют, не только в плане количества воды, но и в плане ее качества», — отметил Иоаннис Матиатос, изотопный гидролог МАГАТЭ.

По его словам, «путем отслеживания воды с помощью стабильных изотопов кислорода и водорода и встречающихся в природе радиоактивных изотопов, таких как тритий и радон-222, можно лучше понять сложную динамику речных и подземных водных систем».

Это позволяет ученым установить, какой водоем загрязнен и как его пополнить.

В пределах водосборного бассейна реки Саве, который является основной зоной реализации проекта МАГАТЭ, важную роль в обеспечении чистой водой для питья, а также для городского и сельскохозяйственного использования играет как речная вода, так и подземные воды. В сухой сезон в этом водосборном бассейне, расположенном в восточной части Зимбабве, выпадает ограниченное количество осадков, что делает его подверженным засухе. В связи с ростом населения и экономики, зависящей от сельского хозяйства, растет и спрос на воду в этом водосборном бассейне.

Обучение ученых изотопным методам

Для того чтобы лучше понять взаимосвязь между речной водой и подземными водами, в 2018 году специалисты из Университета Зимбабве прошли обучение в Университете Аддис-Абебы в Эфиопии, а в конце того же года в лабораториях МАГАТЭ в Вене. Александр Мхижа научился оценивать геологические, гидрохимические и гидрологические данные, а также планировать полевую кампанию по отбору проб для исследуемых участков.

В июне 2021 года эксперты из Центра экологических исследований им. Гельмгольца в Лейпциге, Германия, провели пятидневный виртуальный учебный курс для специалистов из Зимбабве. Участники получили знания об основных принципах изотопной гидрологии, при этом особое внимание было уделено использованию стабильных и радиоактивных индикаторов в качестве инструментов для изучения взаимодействия поверхностных и подземных вод, методов определения возраста подземных вод и уязвимости водоносных горизонтов к загрязнению.

«Изотопные результаты, полученные местными исследователями, помогут выявить проблемы, которые необходимо решить национальной системе управления подземными водами Зимбабве, и, соответственно, позволят управлять водоснабжением страны более устойчивым образом», — отметил Михаэль Шуберт, минералог из Центра экологических исследований им. Гельмгольца в Лейпциге и один из преподавателей курса.