國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)與馬薩諸塞大學(xué)合作開發(fā)了一種追蹤湖泊、海洋和河流中氮污染來(lái)源的創(chuàng)新方法。核衍生分析工具提供了一種更便宜、更安全、更快捷的方法來(lái)確定水中過(guò)量的氮化合物是否來(lái)自農(nóng)業(yè)、污水系統(tǒng)或工業(yè)，從而有助于預(yù)防和治理工作。氮作為地球上一種必不可少的豐富元素，是自20世紀(jì)中期以來(lái)廣泛用于農(nóng)業(yè)的一種重要肥料?！八|(zhì)方面的一個(gè)主要全球性問(wèn)題是，我們幾十年來(lái)一直在田間過(guò)度施肥，無(wú)論是糞肥還是合成肥料，”原子能機(jī)構(gòu)同位素水文學(xué)科負(fù)責(zé)人Leonard Wassenaar說(shuō)?！八羞@些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，特別是硝酸鹽等各種氮形式，都滲入地下水，最終滲入河流、湖泊和溪流?！?/p>

過(guò)多的硝酸鹽會(huì)增加藻類的生長(zhǎng)，從而導(dǎo)致湖泊表面出現(xiàn)有毒藻華。它們還會(huì)沉入湖底，滋生細(xì)菌，形成所謂的死區(qū)?！拔覀儸F(xiàn)在看到更多的魚類死亡，成千上萬(wàn)的魚漂浮在水面上，因?yàn)楹住~類通常的棲息地——由于大量有機(jī)物質(zhì)而缺氧，”Wassenaar說(shuō)。

去除水中硝酸鹽非常困難且代價(jià)高昂，因此需要使用一些工具來(lái)了解氮的來(lái)源和途徑，以便更好地為水保護(hù)和治理工作提供信息。

發(fā)表在《質(zhì)譜學(xué)快報(bào)》雜志上這種新方法，可測(cè)量水中硝酸鹽穩(wěn)定同位素的數(shù)量和比例。氮有兩種具有不同重量的穩(wěn)定同位素或不同原子形式。例如，由于在人體廢物與肥料中這種重量差是不同的，因此同位素可用于識(shí)別來(lái)源。

“同位素工具對(duì)于測(cè)量水中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)非常有用，”Wassenaar說(shuō)，“但它們的使用受成本和可及性的限制，歷史上一直非常困難。這項(xiàng)新技術(shù)使科學(xué)家們能夠?yàn)榇笠?guī)模的研究提供更多的樣品，而且成本更低。我認(rèn)為這是一個(gè)游戲改變者?！?/p>

新方法使用氯化鈦（一種鹽）的形式將水樣品中的硝酸鹽轉(zhuǎn)化為一氧化二氮?dú)怏w。從這種氣體中，同位素可以用質(zhì)譜儀或激光等設(shè)備進(jìn)行分析。目前的方法使用轉(zhuǎn)基因細(xì)菌或劇毒的金屬鎘進(jìn)行一氧化二氮的轉(zhuǎn)化，這使得它們既費(fèi)勁又昂貴，而且它們的使用僅限于一些非常專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室。

馬薩諸塞大學(xué)達(dá)特茅斯分校海洋科學(xué)與技術(shù)學(xué)院河口與海洋科學(xué)教授Mark Altabet說(shuō)：“這是一種相對(duì)簡(jiǎn)單的方法，而過(guò)去卻是一個(gè)非常復(fù)雜和昂貴的過(guò)程?！睒悠贩治龅某杀颈冗^(guò)去減少了5到10倍，制備樣品只需幾分鐘。

Altabet計(jì)劃利用這種方法研究為控制美國(guó)東海岸河口長(zhǎng)島灣污染所采取措施的影響，長(zhǎng)島灣過(guò)去嚴(yán)重受過(guò)量硝酸鹽的影響。

原子能機(jī)構(gòu)促進(jìn)應(yīng)用核技術(shù)和同位素技術(shù)來(lái)確定水源、年齡、質(zhì)量和可持續(xù)性，以幫助各國(guó)更好地管理這一重要資源。