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核技术如何有助于测量和适应气候变化?

2021-10-08 08:52     来源:IAEA     核技术放射性同位素稳定同位素

(图片:(A. Vargas/原子能机构)

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。我们通过这些技术收集的数据可以改进基于科学的决策,包括与气候变化相关的决策。我们可以利用各种核技术研究陆地系统和水系统,以评价气候变化对环境的影响。

这些技术和工具能够有效地监测二氧化碳(CO2)、一氧化二氮(N2O)和甲烷(CH4)等温室气体排放,了解海洋、山脉及其生态系统的环境变化,以及制定方法来适应因天气模式变化而加剧的粮食和水短缺。

“世界各国日益认识到利用核技术应对气候变化所带来的各种挑战的价值。它们正在亲身了解原子能机构所推广的技术的益处,”原子能机构副总干事兼核科学和应用部部长纳贾特·穆赫塔尔说。

使用同位素技术可收集用于识别、监测和管理温室气体排放源的数据,以了解它们与陆地、海洋和整个大气层中发生的各种变化之间的关系。我们来解释一下。

什么是同位素?

每种化学元素的原子都具有独特数量的质子、中子和电子。

质子数相同但中子数不同的原子称为同位素,它们具有几乎相同的化学性质,但质量和物理性质不同。有不发出辐射的稳定同位素,也有不稳定的放射性同位素。


 
利用不同的核技术可以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运作。

减少农业排放

四分之一的温室气体排放源于农业,包括通过牲畜和化肥释放的甲烷和一氧化二氮(就导致全球变暖而言,这种气体的效力比二氧化碳强 300 倍)。过量的化肥变成一氧化二氮,不仅导致全球变暖,而且还污染土壤和淡水。核技术有助于评估温室气体排放的数量和质量。

加强农作物生产

气候变化导致许多国家出现极端干旱状况,因此了解干旱如何影响作物在这种新的条件下的生长并帮助找到节水的方法非常重要。请见为什么水很重要。

同位素被用于对土壤中水的状态和运动进行评估,以了解在不断变化的条件下如何生产强壮的作物。同位素有助于社区适应干旱条件,并成功使用更便宜、更有效的方法,如滴灌。

伽马和X射线辐照通过加快遗传变化的自然过程,被用于植物突变育种,以开发抗旱、耐盐和抗病虫害的新作物品种。对种子和其他植物材料进行处理,以诱发类似于自发突变的遗传变化,从而培育出高产的改良品种和更适应气候变化的作物。

研究海洋


释入大气中的二氧化碳有四分之一被海洋吸收,使海洋中储存的二氧化碳比大气中多50倍。二氧化碳含量的增加导致海洋酸化,从而影响不习惯酸性条件的海洋生物,影响整个生态系统、食物链,最终影响依赖海洋的社区生计。当水变得太酸性时,环境就会对生物体具有破坏性。


 
利用核技术和同位素技术可研究海洋及海洋酸化。核技术有助于评价海洋储存碳的能力、酸化对海洋生物的影响、过去海洋酸度的变化以及对未来气候情景的影响。利用稳定同位素和自然存在的放射性同位素可了解碳循环,包括有机物的来源和最终去向。

了解水的储备


气候变化影响世界各地雨水的来源和分布,导致河流流量和地下水补给的变化。利用同位素水文学可了解地下水含水层如何得到补给,以及它们可能对气候变化的脆弱性。这些数据有助于保护和养护地下水系统。

同位素水文学研究水中氢和氧的同位素组成。由于水的同位素构成在降雨的时间和地点上是独一无二的,因此这项技术可以追踪水的来源,从而保护水源。


 
利用其他同位素可以确定不同含水层系统中承载的水的年龄。通过评价水的年龄,科学家可以了解如何最好地管理水供应,以确保其长期可持续性。

原子能机构的作用是什么?

原子能机构利用核科学和技术帮助各国监测、减缓和适应气候变化。它就如何保护和恢复环境提供指导,并传播研究和信息以帮助决策。

粮农组织/原子能机构粮农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,同时原子能机构培养世界各地专家使用这些技术的能力。

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

原子能机构的环境实验室利用核技术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。

原子能机构与世界气象组织合作运营全球降水同位素网,该网络包含在同位素水文学方面提供科学咨询、后勤和技术支持。

中国核能高质量发展大会

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