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核技术如何有助于衡量和适应气候变化?

2021-08-06 09:28     来源:IAEA     核技术稳定同位素技术放射性同位素国际原子能机构

(图片:A. Vargas/IAEA)

核技术和同位素技术可以帮助我们更好地了解我们生活的世界。我们使用这些技术收集的数据可以改进基于科学的政策制定,包括与气候变化相关的政策制定。我们可以使用各种核技术研究土地和水系统,以评估气候变化对环境的影响。

这些技术和工具可有效监测二氧化碳 (CO 2 )、一氧化二氮 (N 2 O) 和甲烷 (CH 4 )等温室气体排放,了解海洋、山脉及其生态系统的环境变化,并制定适应因方法气候模式变化而加剧的食物和水短缺的方法。

“世界各国越来越认识到利用核技术应对气候变化面临的各种挑战的价值。他们正在亲身发现原子能机构所推广的技术是多么有益,”原子能机构副总干事兼核科学与应用司司长纳贾特·莫赫塔尔说。

使用同位素技术收集用于识别、监测和管理温室气体排放源的数据,以了解它们与陆地、海洋和整个大气中发生的变化之间的关系。

什么是同位素?

每种化学元素的原子都具有特征数量的质子、中子和电子。

质子数相同但中子数不同的原子是同位素,它们的化学性质几乎相同,但质量和物理性质不同。有稳定同位素,它们不发射辐射,还有不稳定的放射性同位素。


不同的核技术被用于测量同位素的数量和比例,并追踪它们在环境中的起源、历史、来源和相互作用。通过这些测量,专家可以更好地了解各种生态系统的功能。

减少农业排放

四分之一的温室气体排放源自农业,包括通过牲畜和化学肥料释放 CH 4和 N 2 O——就导致全球变暖而言,这种气体的效力比二氧化碳强 300 倍。过量的肥料转化为 N 2 O 不仅会导致全球变暖,还会污染土壤和淡水。核技术有助于评估 温室气体排放的数量和质量。

同位素可以帮助确定植物吸收的肥料量,从而减少施肥量和释放的 N 2 O量。

加强作物生产

气候变化已导致许多国家出现极度干旱的状况,因此了解干旱如何影响这些新条件下作物的生长并帮助寻找节水方法变得非常重要。

同位素用于评估土壤中水的状态和运动,以了解在不断变化的条件下可以生产出多强的作物。它们帮助社区适应干旱条件并成功使用更便宜、更有效的方法,如滴灌。

通过加速基因变化的自然过程,伽马射线和 X 射线辐射被用于植物突变育种,以开发抗旱、抗盐、抗病虫害的新作物品种。对种子和其他植物材料进行处理以诱导类似于自发突变的遗传变化,从而产生更适合气候变化的高产品种和作物。

研究海洋

海洋吸收了大气中释放的四分之一的二氧化碳,使存储在海洋中的二氧化碳比大气中的多50倍。二氧化碳含量的增加会导致海洋酸化,这会影响不适应酸性条件的海洋生物,影响整个生态系统、食物链,并最终影响依赖海洋的社区的生计。当水变得太酸时,环境就会对生物体造成破坏。

核和同位素技术用于研究海洋和海洋酸化。它们有助于评估海洋储存碳的能力、酸化对海洋生物的影响、海洋酸度的过去变化以及对未来气候情景的影响。稳定和天然存在的放射性同位素用于了解碳的循环,包括有机物的来源和归宿。

有了这种认识,科学家和政策制定者就可以更好地应对变化并保护海洋中的生命。

可以在此处找到有关用于了解海洋的不同技术的更多信息。

了解水资源储备

气候变化影响全球雨水的来源和分布,导致河流流量和地下水补给的变化。同位素水文学用于了解地下水含水层是如何补充的,以及它们对气候变化的脆弱程度。这些数据有助于保护和保存地下水系统。

同位素水文学检查水中氢和氧的同位素组成。由于水的同位素组成在雨的时间和水源位置方面是独一无二的,该技术可以追踪水的来源,因此可以保护其来源。

其他同位素用于确定不同含水层系统中水的年龄。通过评估水的年龄,科学家可以了解如何最好地管理供水以确保其长期可持续性。

国际原子能机构的作用是什么?

• 原子能机构利用核科学技术帮助各国监测、减缓和适应气候变化。它就如何保护和恢复环境以及传播研究和信息以帮助制定政策提供指导。

• 粮农组织/原子能机构粮食和农业核技术联合中心致力于开发和进一步改进核技术和同位素技术,以加强农业生产和保护自然资源,而原子能机构则在世界各地建设专家使用这些技术的能力。

• 国际原子能机构维持海洋酸化国际协调中心,推进海洋酸化科学的能力建设和全球交流。

• 原子能机构的环境实验室利用核和同位素技术更好地了解全球碳循环,研究海洋的碳储存能力及其对未来气候情景的影响。

• 原子能机构与世界计量组织合作,运营全球降水同位素网络,其中包含同位素水文学方面的科学建议、后勤和技术支持。


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