國際原子能機構同位素水文學家生活中的一天

在一個陽光明媚的春日早晨，Stephen Wangari與國際原子能機構同位素水文學實驗室的其他年輕科學家一起，帶著水泵、小瓶、塑料容器和管子，來到維也納國際原子能機構總部附近多瑙河的一個安靜的回水處。在長滿青草的河岸上，他們連接設備，將一根管子浸入水中，然后啟動水泵。水開始在這套裝置中循環，這些科學家對其密切監測著。?

“這是一次旨在改進水樣采集的試運轉，” 該實驗室研究員Astrid Harjung說。 “看起來不怎么起眼，是吧？”她指著攤在草地上的物品，笑著說，“但像這樣的實地測試能讓我們有機會在真實條件下對設備進行測試和微調，從而盡可能高效地完成采樣。”

用硫-35追蹤地表水遷移

Astrid和她的團隊正在開發一種新方法，這種方法利用硫-35追蹤地表水及其可能攜帶的任何污染物如何遷移到地下水中。

“硫-35的半衰期很短，為87天，并且天然存在于降水中。”Astrid 解釋說，“追蹤它能幫助我們快速評估特定區域的地下水是否容易受到污染。例如在缺乏適當衛生設施的難民營或是遭受自然災害影響的地區，這種方法可能特別有用。”

Stephen在該實驗室實習期間，就協助了硫-35分析方法的初步開發。在祖國肯尼亞的一家實驗室工作了一段時間后，他如今回到原子能機構，成為同位素水文學實驗室的一名技術員，他的工作重點已從硫-35 轉移到氚。

了解水循環

氚是氫的一種同位素，半衰期為12.3年，可提供約50年時間范圍內的水循環信息。這些信息有助于水文學家和水資源管理者了解地下水補給的長期變化、含水層與地表水系統的連接情況，以及這對地下水可持續性意味著什么。

60多年來，為成員國提供氚分析支持一直是同位素水文學實驗室的核心職能。

就在Stephen的同事們繼續在河岸工作時，他匆匆道別，前往實驗室處理全球降水同位素網的水樣。

他查看了成員國寄來的新水樣，發現已有幾份送達。他當天的工作就是對這些水樣進行凈化、富集和測量。

氚分析的工作原理

Stephen將每份水樣放入水凈化系統。他連接好管子，引導水流經裝滿離子交換樹脂的細小柱體，離子交換樹脂這種特殊材料就像磁鐵一樣，吸附鹽分和其他帶電粒子，將它們從水中去除。這個過程大約需要一個小時，Stephen利用這段時間更新了實驗室的樣品數據庫。?

水凈化完成后，樣品就可以進入下一步：富集。Stephen將樣品插入電解富集系統，這是一臺兩米長的鋼架機器，里面布滿電纜、數字顯示屏和一排排管子。電流開始在系統中流動。

與能在水中自由漂浮的硫-35不同，氚是水分子本身的一部分，因此無法通過簡單過濾來提取測量。電解可逐漸將水分子分解成氫氣和氧氣，減小水的體積，從而實現氚的富集。

Stephen定期檢查和維護這些機器，并監督富集過程，整個過程可能需要兩周完成。他要確保通過樣品的電流按要求逐步增大

“我們一直在努力改進富集過程。”他說，“氚的濃度很低，很難測量。有效的富集對于從樣品中獲得可靠信息至關重要。”

雖然經過富集過程后氚的濃度大幅提高，但在水樣中仍然幾乎檢測不到。即使是大氣輻射最微弱的污染，也會扭曲樣品的測量結果。正因如此，Stephen將富集后的樣品帶到一個位于地下數層、里面鋪設厚厚的混凝土的房間，以屏蔽環境輻射的影響。在這里，他仔細地將每份樣品與一種化學溶液混合，然后放入機器中，在接下來的24小時內測量它們的放射性特征。

回到樓上時，一天的工作即將結束。Astrid已從野外回來，她和Stephen互相交流了當天的工作情況。他們對取得的進展感到滿意，并討論了第二天的任務。

“我們在這里的工作將我們與世界許多地區聯系起來。” Stephen一邊掛起實驗服，一邊準備回家，“我們所做的工作支持著許多領域——農業、氣候變化、公共衛生等等。我很自豪成為其中的一員。”?