Complex interactions between climate change, sanitation, and groundwater quality: a case study from Ramotswa, Botswana
Interacciones complejas entre cambio climático, saneamiento y calidad del agua subterránea: un estudio de caso de Ramotswa, Botswana
Interactions complexes entre changement climatique, assainissement et qualité des eaux souterraines: un cas d’étude à Ramotswa, Botswana
Interações complexas entre mudanças climáticas, saneamento e qualidade das águas subterrâneas: estudo de caso de Ramotswa, Botswana
气候变化、卫生设施和地下水水质之间的复杂相互作用:博茨瓦纳拉莫茨瓦的一个研究案例
Résumé
Groundwater quantity and quality may be affected by climate change through intricate direct and indirect mechanisms. At the same time, population growth and rapid urbanization have made groundwater an increasingly important source of water for multiple uses around the world, including southern Africa. The present study investigates the coupled human and natural system (CHANS) linking climate, sanitation, and groundwater quality in Ramotswa, a rapidly growing peri-urban area in the semi-arid southeastern Botswana, which relies on the transboundary Ramotswa aquifer for water supply. Analysis of long-term rainfall records indicated that droughts like the one in 2013-2016 are increasing in likelihood in the area due to climate change. Key informant interviews showed that due to the drought, people increasingly used pit latrines rather than flush toilets. Nitrate, fecal coliforms, and caffeine analyses of Ramotswa groundwater revealed that human waste leaching from pit latrines is the likely source of nitrate pollution. The results in conjunction indicate critical indirect linkages between climate change, sanitation, groundwater quality, and water security in the area. Improved sanitation, groundwater protection and remediation, and local water treatment would enhance reliable access to water, de-couple the community from reliance on surface water and associated water shortage risks, and help prevent transboundary tension over the shared aquifer.
La cantidad y la calidad del agua subterránea pueden verse afectadas por el cambio climático a través de intrincados mecanismos directos e indirectos. Al mismo tiempo, el crecimiento de la población y la rápida urbanización han convertido al agua subterránea en una fuente de agua cada vez más importante para usos múltiples en todo el mundo, incluso en el sur de África. El presente estudio investiga el sistema humano y natural acoplado (CHANS) que vincula el clima, el saneamiento y la calidad del agua subterránea en Ramotswa, un área periurbana de rápido crecimiento en la parte semiárida del sudeste de Botswana, que depende del acuífero transfronterizo de Ramotswa para el suministro de agua. El análisis de los registros de precipitaciones a largo plazo indicó que las sequías como la ocurrida en 2013–2016 están aumentando con probabilidad en la zona debido al cambio climático. Las entrevistas con informantes clave mostraron que, debido a la sequía, las personas usaban cada vez más letrinas de pozo en lugar de inodoros. Los análisis de nitratos, coliformes fecales y cafeína del agua subterránea de Ramotswa revelaron que la lixiviación de desechos humanos de las letrinas de pozo es la fuente probable de contaminación por nitratos. Los resultados en conjunto indican vínculos indirectos críticos entre el cambio climático, el saneamiento, la calidad del agua subterránea y la seguridad del agua en el área. Mejoras en el saneamiento, protección y remediación del agua subterránea y el tratamiento local de agua mejorarían el acceso confiable al agua, desvincularían a la comunidad de la dependencia de las aguas superficiales y los riesgos asociados de escasez de agua, y ayudarían a prevenir la tensión transfronteriza sobre el acuífero compartido.
La qualité et la quantité des eaux souterraines peuvent être impactées par le changement climatique par le biais de mécanismes directs et indirects complexes. Dans le même temps, la croissance démographique et l’urbanisation rapide ont fait des eaux souterraines une ressource de plus en plus importante pour de multiples usages à travers le monde, y compris en Afrique australe. La présente étude examine le système couplé homme-environnement (Coupled Human and Natural System ou CHANS) qui lie le climat, l’assainissement et la qualité des eaux souterraines de Ramotswa, une zone périurbaine à croissance rapide dans la région semi-aride du sud-est du Botswana dont l'approvisonnement en eau dépend de l'aquifère transfrontalier de Ramotswa. L'analyse des données pluviométriques à long terme a montré que le risque de sècheresse comme celle de 2013–2016 a tendance à augmenter dans cette région du fait du changement climatique. Des entretiens avec des acteurs clés montrent qu’en raison de la sécheresse, les gens utilisent de plus en plus les latrines à fosse plutôt que les toilettes à chasse d’eau. Les analyses des eaux souterraines de Ramotswa en nitrates, coliformes fécaux et caféine révélent que les rejets anthropiques depuis les latrines sont la principale source de pollution par les nitrates. L’ensemble des résultats indique le lien indirect crucial entre climat, assainissement, qualité des eaux souterraines et sécurité en eau dans cette région. L’amélioration de l’assainissement, la protection et la restauration des eaux souterraines, et le traitement local de l’eau devraient permettre d’assurer un accès sûr à l’eau, de diminuer la dépendance de la communauté à l’eau de surface avec ses risques de coupured'eau, et d’aider à prévenir les tensions transfrontalières liés à cet aquifère partagé.
A qualidade e quantidade das águas subterrâneas podem ser afetadas por mudanças climáticas através de mecanismos intricados diretos e indiretos. Ao mesmo tempo, o crescimento da população e a rápida urbanização tem proporcionado um crescimento da importância das águas subterrâneas como fonte de água para usos múltiplos ao redor do mundo, incluindo o sul da África. O presente estudo investigou sistemas humanos e naturais acoplados (CHANS) ligando o clima, saneamento e qualidade das águas subterrâneas em Ramotswa, da área periurbana de rápido crescimento no sudeste semiárido de Botswana, que confia no aquífero transfronteiriço Ramotswa para abastecimento de água. Análises do registro da precipitação de longo prazo indicam que secas como a de 2013–2016 estão aumentando em probabilidade na área devido as mudanças climáticas. Entrevistas com informantes chave mostraram que, devido à seca, as pessoas usam cada vez mais latrinas de cova, em vez de vasos sanitários. Analises de nitrato, coliformes fecais e cafeína das águas subterrâneas do Ramotswa revelam que a lixiviação de resíduos das latrinas é a provável fonte de poluição por nitrato. Os resultados combinados indicam ligações indiretas críticas entre a mudança climática, saneamento, qualidade das águas subterrâneas e segurança hídrica na área. Aumentar o saneamento, proteção e remediação das águas subterrâneas e tratamento local de água aumentaria o acesso confiável à água, desacoplaria a comunidade da dependência de águas superficiais e dos riscos de escassez de água associados, e ajudaria a evitar a tensão transfronteiriça sobre o aquífero compartilhado.
地下水水质和水量可通过复杂的直接和间接机理受到气候变化的影响。同时,世界上、包括南部非洲人口增长和快速的城市化使地下水日益成为众多用途的重要水源。博茨瓦纳半干旱东南部的拉莫茨瓦是一个快速发展的城市边缘地区,该地区依靠跨边界的拉莫茨瓦含水层供水,本研究调查了这一地区连接气候、卫生设施及地下水水质的耦合人类和自然系统。长期的降雨记录分析表明,由于气候变化,象2013–2016年间的干旱在此地区发生的可能性日益增长。和关键信息提供者的面谈显示,由于干旱,人们越来越多地使用蹲坑厕所而非冲水马桶。拉莫茨瓦地下水中的硝酸盐、粪便大肠杆菌以及咖啡因分析结果揭示,从蹲坑厕所渗漏出的人类排泄物可能是硝酸盐污染的来源。同时结果还表明,该地区气候变化、卫生设施、地下水水质和水安全之间存在着关键的间接联系。改进的卫生设施、地下水保护和修复以及当地的水处理将使人们获取可靠的水源、并且使社区依赖地表水和相关的水短缺风险分离,以及有助于预防共享含水层的跨界紧张态势。
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