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借助同位素氚/氦3技術來管理水預算

出處 IAEA 作者 周鴻哲摘譯 年份 2019/12/25
報告類型 新聞報導 分類 原子科技及民生應用 資料時間 2019年12月
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        管理水就像管理銀行帳戶中的錢,您需要確切知道將存入多少錢,可以領出多少以及怎樣會導致這種情況改變,錯誤計算可能會導致嚴重的、潛在長期後果。在水世界,這意味著水資源短缺或是受污染使水資源無法使用。

        要建立可靠的水預算,其中一個關鍵因素就是要知道確切的水齡。對於年輕的水—這些水很可能受到當前氣候狀況和污染影響—科學家使用同位素氚/氦3技術。利用此技術及其他科技,來自23個國家的科學家正與IAEA合作收集有關水資源的數值。

       摩洛哥國家核能科學和技術中心(National Centre for Nuclear Energy, Sciences and Technology,CNESTEN)科學主任Hamid Marah說:「水的年齡告訴你水的最有可能來源,補充速率以及被污染的可能。」,「使用同位素氚/氦3技術,我們可以量化出水齡是1年,5年或25年,來取代用年輕,老的或兩者都有來表述。」

       水的年齡範圍可以從幾個月到幾百萬年不等。舉例,如果水齡已經一年了,這意味著以一年的時間來補充,並且很可能會受到當前氣候情境與污染物的影響。如果水已有5萬年的歷史,則需要5萬年的時間進行補充,而不太可能受到當前氣候變化的污染或影響。

        對地下水的需求不斷增加,再加上農業、氣候變化和人類活動的影響,永續發展變得更加重要,Marah說,「通過從含水層中提取過多的水,水位下降,這可能是災難性的。我們談論的不是從現在起的10到20年,它的影響將持續幾代人。」

        同位素氚/氦3技術是研究年輕水的最常用技術之一用於60年以下的水。從這些研究中收集的數據可以幫助決策者制定更具針對性和永續性的水資源管理策略與政策。在過去的十年中,氚/氦3技術越來越重要,因為僅使用先前方法已不再有用。

        由於在1950年代熱核裝置(thermonuclear devices)的大氣測試,大氣裡的氚濃度在1960年代急劇上升,此後才逐漸減少。「從1960年代到1990年代,氚成了一種很好的示蹤劑,但今日大氣裡的氚已經已經衰變成為氦3而減少,所以我們現在利用關注於氚與氦3的比例,得出更加精確的水齡推測,」Marah說。由於氦氣是稀有氣體,這意味著它很穩定,並且與岩石或水中的其他元素沒有化學反應。這使其成為一致且可靠的參考點。通過了解水中氦(氦3)的濃度與水中總氦的濃度以及其他稀有氣體的濃度,科學家可以定出年輕水源的確切年齡。

        哥斯達黎加國立大學同位素水文學家兼副教授Ricardo Sánchez-Murillo說:「將核子科技應用於水資源研究,這是突破傳統的做法,也改變我們對調控水文過程中關鍵驅動的了解。在哥斯達黎加,應用同位素技術的分析結果已被纳入水管理計劃和決策,以幫助該國在2030年前實現聯合國關於水的永續發展目標。」

 (Photo: CNESTEN)