不同的元素由它所具有的質(zhì)子、中子和電子的數(shù)量來區(qū)分。每種化學(xué)元素的原子都具有確定且數(shù)量相同的質(zhì)子和電子，但關(guān)鍵是中子——其數(shù)量是可變的。

質(zhì)子數(shù)相同但中子數(shù)不同的原子被稱為同位素。它們的化學(xué)性質(zhì)幾乎相同，但質(zhì)量不同，因此物理性質(zhì)也不同。穩(wěn)定的同位素不會發(fā)出輻射，而不穩(wěn)定的同位素會發(fā)出輻射。后者被稱為放射性同位素。

核技術(shù)被用來測量物質(zhì)中同位素的數(shù)量和比例，并根據(jù)這些信息追蹤其來源、循環(huán)過程和源頭。這些測量有助于專家了解包括陸地和水生系統(tǒng)，人體吸收的特定維生素的數(shù)量，或植物吸收肥料的數(shù)量等在內(nèi)的各種信息。

了解更多不同類型同位素的信息。

同位素特征是樣品中一種元素的各種同位素數(shù)量之間的比率集合。

同位素特征通常被稱為指紋，因為它們與人的指紋相似，并被用來跟蹤和追溯。它們存在于水、土地、植物和動物中。通過追蹤這些指紋，科學(xué)家便可評估：

• 物種在陸地和水中的遷移
• 動物的食物鏈和飲食變化
• 食物的地理和植物來源
• 水體（包括地下水含水層）的年齡和質(zhì)量
• 水和大氣污染的來源

例如，存在于水中的天然同位素碳-14可用來了解水和其他有機材料的年齡。

閱讀《國際原子能機構(gòu)（原子能機構(gòu)）通報》，了解更多關(guān)于同位素及其特征的重要性和用途。

在元素周期表上，前80個元素都有穩(wěn)定同位素。穩(wěn)定同位素的特性使它們可用于了解和管理水和土地資源。它們還可用于環(huán)境研究、營養(yǎng)評估和法醫(yī)學(xué)。

例如，氫的同位素是一種自然產(chǎn)生的穩(wěn)定同位素?？茖W(xué)家可通過測量其在水樣中的數(shù)量和比例來確定水的年齡和來源，了解其循環(huán)過程并確認其源頭。這被稱為同位素水文學(xué)。

穩(wěn)定同位素可用于研究土地、人類、動物、昆蟲和植物。例如，同位素被用來繪制蝴蝶的遷移路徑，并協(xié)助保護其繁殖環(huán)境中的資源。

穩(wěn)定同位素也可用于農(nóng)業(yè)。使用標有穩(wěn)定同位素氮-15（¹⁵N）的生物氮肥，科學(xué)家可跟蹤并確定作物對肥料的吸收效果。這一點至關(guān)重要——因為植物需要吸收氮，并將其轉(zhuǎn)化為必要的蛋白質(zhì)。科學(xué)家通過使用¹⁵N可確定作物需要多少肥料才能達到最大產(chǎn)量。

閱讀更多關(guān)于穩(wěn)定同位素的信息。

現(xiàn)有超過3000種已知的放射性同位素。它們是元素的不穩(wěn)定形式。這些放射性同位素發(fā)出不同程度的輻射，這使它們在醫(yī)學(xué)、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、放射性藥物科學(xué)、工業(yè)應(yīng)用、環(huán)境追蹤和生物研究中頗有用處。

放射性同位素在研究堆和加速器中由人工安全生產(chǎn)。放射性同位素的一個用途是利用放射性核素治療癌癥和慢性疾病，以安全且有效的方式治療癌細胞。其他用途還包括通過去除或中和構(gòu)成危害的化學(xué)品、細菌和毒素來生產(chǎn)更安全的保健產(chǎn)品。

了解放射性同位素及其產(chǎn)品的更多用途。

• 原子能機構(gòu)助力各國建立使用同位素技術(shù)和生產(chǎn)放射性同位素及放射性藥物的能力。
• 原子能機構(gòu)通過提供參考材料、驗證程序、能力測試和環(huán)境保護指南，協(xié)助各國專家提高分析測量數(shù)據(jù)的質(zhì)量。
• 原子能機構(gòu)的技術(shù)合作計劃經(jīng)常使用同位素工具來處理制定健康和營養(yǎng)標準、改進糧食和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、追溯糧食、溫室氣體及污染物來源以及管理水供應(yīng)方面的優(yōu)先事項。
• 由原子能機構(gòu)領(lǐng)導(dǎo)的協(xié)調(diào)研究項目將各個機構(gòu)聯(lián)合起來，建立同位素和同位素研究的網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫。
• 由原子能機構(gòu)和世界氣象組織運作的全球降水同位素網(wǎng)為研究和使用該技術(shù)提供科學(xué)咨詢、后勤和技術(shù)支持。
• 原子能機構(gòu)還設(shè)立全球河流同位素網(wǎng)，該網(wǎng)絡(luò)匯編世界各地河流的同位素數(shù)據(jù)并協(xié)助進行水資源管理。
• 從咨詢、選擇設(shè)施和方法到監(jiān)督生產(chǎn)中心的建立，原子能機構(gòu)同時協(xié)助有意建立放射性同位素生產(chǎn)設(shè)施的國家。