Kỹ thuật hạt nhân đóng góp như thế nào trong việc đo lường và thích ứng với biến đổi khí hậu?

Tuesday, 14/09/2021, 00:00

Kỹ thuật hạt nhân đóng góp trong nghiên cứu biến đổi khí hậu

 (Đồ hoạ: A. Vargas / IAEA)

Kỹ thuật hạt nhân và kỹ thuật đồng vị có thể giúp chúng ta hiểu rõ hơn về thế giới mà chúng ta đang sống. Dữ liệu mà chúng ta thu thập bằng các kỹ thuật này có thể hướng tới việc cải thiện và hoạch định chính sách dựa trên khoa học, trong đó có cả biến đổi khí hậu. Chúng ta có thể nghiên cứu cả hệ thống đất và nước bằng cách sử dụng nhiều kỹ thuật hạt nhân khác nhau để đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đối với môi trường.

Các kỹ thuật và thiết bị hạt nhân sử dụng rất hiệu quả trong việc giám sát phát thải khí nhà kính như carbon dioxide (CO2), nitơ oxit (N2O) và mêtan (CH4), nghiên cứu những thay đổi của môi trường đối với đại dương, núi và hệ sinh thái của chúng, đồng thời phát triển cách thức để thích ứng tình trạng thiếu lương thực và nước uống trở nên trầm trọng hơn do thời tiết thay đổi.

Bà Najat Mokhtar, Phó Tổng Giám đốc IAEA kiêm Trưởng Ban Khoa học hạt nhân và Ứng dụng cho biết: “Các quốc gia trên toàn thế giới ngày càng nhận ra giá trị của việc sử dụng các kỹ thuật hạt nhân để chống lại các thách thức khác nhau do biến đổi khí hậu phải đối mặt. Họ đang trực tiếp thấy được lợi ích của các công nghệ do IAEA thúc đẩy”.

Dữ liệu để xác định, giám sát và quản lý các nguồn phát thải khí nhà kính được thu thập bằng cách sử dụng các kỹ thuật đồng vị để hiểu cách chúng được kết nối với những thay đổi xảy ra trên đất liền, trong đại dương và trong toàn bộ khí quyển. Chúng ta có thể giải thích được điều này.

Đồng vị là gì?

 Nguyên tử của mỗi nguyên tố hóa học có một số proton, neutron và electron đặc trưng.

Cấu tạo các nguyên tố hoá học (Đồ hoạ: A. Vargas / IAEA)

Những nguyên tử có cùng số proton nhưng khác số nơtron là những đồng vị có cùng tính chất hóa học nhưng khác nhau về khối lượng và tính chất vật lý. Có những đồng vị bền - chúng không phát ra bức xạ - và có những đồng vị không bền, hay còn gọi là đồng vị phóng xạ.

Các đồng vị của Hydro (Đồ hoạ: A. Vargas / IAEA)

Các kỹ thuật hạt nhân khác nhau được sử dụng để đo lượng và tỷ lệ của các đồng vị và để xác định nguồn gốc, lịch sử, nguồn và các tương tác của chúng trong môi trường. Thông qua các phép đo này, các chuyên gia có thể hiểu rõ hơn về sự vận hành của các hệ sinh thái khác nhau.

Có thể tìm hiểu thêm về các đồng vị và ứng dụng của chúng tại đây .

Giảm phát thải trong nông nghiệp

Một phần tư lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính bắt nguồn từ nông nghiệp, bao gồm việc thải ra CH4 và N2O - một loại khí mạnh gấp 300 lần CO2 về mặt dẫn đến hiện tượng ấm lên toàn cầu - từ chăn nuôi và phân bón hóa học. Phân bón dư thừa chuyển thành N2O không chỉ góp phần làm trái đất nóng lên mà còn gây ô nhiễm đất và nước ngọt. Kỹ thuật hạt nhân rất hữu ích để đánh giá lượng phát thải khí nhà kính về số lượng và chất lượng.

Kỹ thuật đồng vị có thể giúp xác định lượng phân bón mà cây trồng hấp thụ và do đó, giảm lượng phân bón được bón và khối lượng N2O thải ra.

Xem bài viết về giảm phát thải khí nhà kính với các kỹ thuật hạt nhân để biết thêm chi tiết.

Tăng cường sản lượng trồng trọt

Biến đổi khí hậu đã dẫn đến tình trạng khô hạn kéo dài ở nhiều quốc gia, điều quan trọng là phải hiểu hạn hán đang ảnh hưởng như thế nào đến sự phát triển của cây trồng trong những điều kiện mới này và giúp tìm ra cách tiết kiệm nước. Xem tại sao nước lại quan trọng .

Kỹ thuật đồng vị được sử dụng để đánh giá trạng thái và sự vận chuyển của nước trong đất để hiểu cách cây trồng mạnh mẽ có thể tạo ra trong các điều kiện thay đổi. Các kỹ thuật này giúp cộng đồng thích nghi với điều kiện khô hạn và sử dụng thành công các phương pháp rẻ hơn và hiệu quả hơn như phương pháp tưới nhỏ giọt .

Bằng cách đẩy nhanh quá trình biến đổi gen tự nhiên, chiếu xạ tia gamma và tia X được sử dụng trong tạo giống đột biến cây trồng để phát triển các giống cây trồng mới có khả năng chống chịu hoặc chịu hạn, mặn, bệnh tật và sâu bệnh. Hạt giống và các vật liệu thực vật khác được xử lý để tạo ra các thay đổi di truyền tương tự như đột biến tự phát, dẫn đến cải thiện các giống có năng suất cao và cây trồng thích nghi tốt hơn với biến đổi khí hậu.

Đọc thêm về việc sử dụng các kỹ thuật hạt nhân cho nông nghiệp thông minh với khí hậu .

Nghiên cứu đại dương

Sự hấp thụ CO2 của đại dương (Đồ hoạ: A. Vargas / IAEA)

Đại dương hấp thụ một phần tư lượng khí CO2 thải ra trong khí quyển, cho phép lượng khí CO2 được lưu trữ trong đại dương nhiều hơn 50 lần so với trong khí quyển. Sự tăng lên về lượng khí CO2 dẫn đến axit hóa đại dương, có thể ảnh hưởng đến các sinh vật biển không quen với điều kiện axit, tác động đến toàn bộ hệ sinh thái, chuỗi thức ăn và cuối cùng là sinh kế của các cộng đồng sống phụ thuộc vào đại dương. Khi nước trở nên quá chua, các điều kiện này là nguyên nhân huỷ hoại các sinh vật biển.

Sự axit hoá đại dương (Đồ hoạ: A. Vargas / IAEA)

Các kỹ thuật hạt nhân và đồng vị được sử dụng để nghiên cứu đại dương và quá trình axit hóa đại dương. Chúng giúp đánh giá khả năng lưu trữ carbon của đại dương, tác động của quá trình axit hóa đối với các sinh vật biển, những thay đổi trong quá khứ về độ axit của đại dương và tác động đến các kịch bản khí hậu trong tương lai. Các đồng vị phóng xạ bền và đồng vị phóng xạ trong tự nhiên được sử dụng để hiểu chu trình tuần hoàn của cacbon, bao gồm các nguồn và lượng chất hữu cơ.

Với sự hiểu biết được trang bị về lĩnh vực này, các nhà khoa học và các nhà hoạch định chính sách đang ở vị trí tốt hơn để ứng phó với những thay đổi và bảo vệ sự sống trong đại dương.   

Thông tin thêm về các kỹ thuật khác nhau được sử dụng để hiểu các đại dương có thể được tìm thấy tại đây .

Hiểu biết về bảo tồn nguồn nước

Vòng tuần hoàn của nước (Đồ hoạ: A. Vargas / IAEA)

Biến đổi khí hậu ảnh hưởng đến các nguồn và sự phân bố mưa trên toàn thế giới, dẫn đến những thay đổi trong dòng chảy của sông và trong việc bổ cập nước ngầm. Thủy văn đồng vị được sử dụng để hiểu các tầng chứa nước ngầm được bổ sung như thế nào và mức độ dễ bị tổn thương của chúng trước biến đổi khí hậu. Dữ liệu này giúp bảo vệ và bảo tồn hệ thống nước ngầm.

Thủy văn đồng vị kiểm tra thành phần đồng vị của hydro và oxy trong nước. Bởi vì cấu tạo đồng vị của nước là duy nhất đối với thời gian và vị trí của mưa từ nơi khởi nguồn của nước, kỹ thuật này có thể theo dõi nước đến từ đâu và nguồn gốc của nó có thể được bảo vệ.

Thuỷ văn đồng vị trong việc bảo tồn nguồn nước 

(Đồ hoạ: A. Vargas / IAEA)

Các đồng vị khác được sử dụng để xác định tuổi của nước được lưu trữ trong các hệ thống tầng chứa nước khác nhau. Bằng cách đánh giá tuổi của nước, các nhà khoa học có thể biết được làm thế nào để quản lý tốt nhất các nguồn cung cấp nước đảm bảo tính bền vững lâu dài của chúng.

Tìm hiểu thêm về việc sử dụng thủy văn đồng vị .

Vai trò của IAEA là gì?

  • Cơ quan Năng lượng nguyên tử Quốc tế (IAEA) sử dụng khoa học và công nghệ hạt nhân để giúp các quốc gia giám sát, giảm thiểu và thích ứng với biến đổi khí hậu. IAEA cung cấp hướng dẫn về cách bảo tồn và phục hồi môi trường, cũng như phổ biến nghiên cứu và thông tin để hỗ trợ hoạch định chính sách.

  • Trung tâm Kỹ thuật Hạt nhân trong Thực phẩm và Nông nghiệp thuộcLiên hợp FAO / IAEA đang thực hiện phát triển và cải tiến hơn nữa các kỹ thuật hạt nhân và đồng vị để tăng cường sản xuất nông nghiệp và bảo tồn tài nguyên thiên nhiên, đồng thời IAEA xây dựng năng lực của các chuyên gia trên khắp thế giới trong việc sử dụng các kỹ thuật này.

  • IAEA duy trì Trung tâm Điều phối Quốc tế về Axit hóa Đại dương, thúc đẩy xây dựng năng lực và truyền thông toàn cầu trong khoa học axit hóa đại dương.

  • Các Phòng thí nghiệm Môi trường của IAEA sử dụng các kỹ thuật hạt nhân và đồng vị để hiểu rõ hơn về chu trình carbon toàn cầu, nghiên cứu khả năng lưu trữ carbon của đại dương và tác động của nó đối với các kịch bản khí hậu trong tương lai.

  • Hợp tác với Tổ chức Đo lường Thế giới, IAEA điều hành Mạng lưới Toàn cầu về các đồng vị trong lượng mưa , bao gồm các tư vấn khoa học, hỗ trợ hậu cần và kỹ thuật về thủy văn đồng vị.

Theo Puja Daya, Văn phòng IAEA về Truyền thông và Thông tin công chúng 

Nguồn IAEA: https://www.iaea.org/newscenter/news/how-do-nuclear-techniques-contribute-to-measuring-and-adapting-to-climate-change

Lượt xem: 243