利用加速器了解环境和解决污染问题

重金属和其他有毒化学品会污染空气、水和土壤，从而危害动植物。为了处理这些元素，科学家首先需要更好地了解它们的行为。加速器通过使用带电粒子束撞击选定材料，分析或改变其表面、成分、结构或其他特性，有助于这项工作。

“加速器技术可提供独特的能力，能够以快速、非破坏性和具有成本效益的方式对污染进行深入了解。”原子能机构核仪器仪表物理学家Román Padilla说，“用于了解和改善环境的粒子加速器有各种形状和大小，特别是基于加速器的离子束方法，能够有助于我们表征土壤、沉积物、生物群、水或空气细颗粒物的样品。”

最常用于环境监测样品表征的加速器是静电加速器。

评估空气和水污染对解决全球健康问题至关重要。亚洲拥有世界上60%以上的人口和13个最大城市。空气和水污染治理成为亚洲主要城市化地区的重要任务。为协助专家确定空气样品特征，原子能机构一直在与15个亚洲国家合作，每周收集空气细颗粒物和粗颗粒物样品，这些颗粒物影响着超过1.1亿人呼吸的空气质量。从2002年至2017年，基于加速器的离子束技术不仅揭示了所收集样品中许多元素的存在状况，而且帮助确定了空气污染的可能来源。

此外，电子束与离子束不同，可用于处理废水或塑料。例如，与传统的水处理技术（如化学和生物处理方法）相比，电子束技术具有明显的优势：使用电子束，不需要用化学消毒剂进行微生物消杀。在中国湖北省，有一个专门处理设施，利用电子束技术进行医疗废水消毒灭菌和抗生素分解。该设施每天能够处理3000万升工业废水，是世界上最大的辐照处理废水装置，是在原子能机构转让的技术上建成的。这种处理工艺每年可节省45亿升淡水——足以满足10万人用水需求。

与此同时，同步加速器，一种特殊类型的环形加速器，也被用于环境研究，帮助专家分析元素，绘制元素分布图和确定其化学种类。这些复杂的加速器使用X射线作为探针，可以部署在采矿和工业过程中，而在这些过程中，传统方法无法提供足够的数据来预测可能的环境结果、生物利用率或污染带来的风险。例如，在采矿业，同步加速器有助于预测未来的行为，如金属或矿物的移动或溶解。

七年多来，原子能机构一直在与意大利Elettra-Sincrotrone Trieste公司（EST）联合运行多用途X射线荧光束线和光谱分析终端站，并开发了新的硬件和分析方法。原子能机构通过这种协作，支持和促进研究小组基于同步辐射的研究和培训活动，特别是在获得和使用同步辐射装置的经验和资源有限的国家。这些实验为一些国家的环境问题研究提供了帮助，包括匈牙利和约旦大气气溶胶微粒和室内颗粒物研究；西班牙采矿环境周围生长植被中铅的空间分布研究；意大利牡蛎和扇贝中累积镉的分布和化学状态研究；墨西哥利用水处理厂的污泥改良农业土壤中的钛研究；以及减少意大利矿山污染的河流中污染物的微观过程研究。