海洋和气候变化

由于每年排放到大气中的人造二氧化碳约四分之一被海洋吸收，因此海水化学已经在发生变化。核技术和同位素技术是研究碳循环和海洋酸化的有力工具。它们为了解过去和当前的海洋状况以及预测气候变化的影响做出了广泛的贡献。

海洋酸化

随着海洋吸收了通过人类活动释放到大气中的二氧化碳（CO₂），海水的碳酸盐化学和酸度发生变化，这个过程被称为海洋酸化。尽管该过程减少了大气中的二氧化碳，大大限制了气候变化，但由于其对海洋生物和生物地球化学循环的潜在影响，海洋酸化有时被称为“二氧化碳的其他问题”，在过去十年间已成为关键的全球性问题。

核和同位素技术被用于研究海洋酸化，例如通过对钙化等生物过程的研究，在调查过去海洋酸度的变化和海洋酸化对海洋生物的影响方面做出了广泛贡献。

尽管已经检测到海洋表面的pH值（“酸碱度”，酸度或碱度的一种度量）降低，但很难估计海洋酸化对海洋生物群的全面影响。研究显示了各种可能影响，包括积极影响和消极影响，因为不同的物种表现出不同程度的恢复和适应能力。

如果低于一定的pH值和相应的碳酸盐浓度，这种条件就会对碳酸钙具有腐蚀性，许多生物体的壳体和骨骼由碳酸钙组成。一些珊瑚、翼足类生物、双壳贝类和钙化浮游植物可能对海水化学的变化尤其敏感。用于克服酸性环境的能量可能降低供繁殖和生长等生理过程使用的能量。国际原子能机构环境实验室的科学家正使用同位素技术调查海洋酸化的影响以及海洋酸化与其他环境应激因素的相互作用。

研究珊瑚和海洋生态系统

珊瑚礁中存在着地球上一些最多样化的生态系统，但研究表明，一些珊瑚对其环境变化敏感。过去地质历史中的海洋酸化事件导致生态系统发生重大变化，包括极端情况下的一些深海底栖有孔虫（一种海洋生物体）的大规模灭绝和具有造礁能力的钙质藻类和珊瑚的消逝。

由于对海洋环境和生态系统的潜在影响，国际原子能机构的环境实验室对诸如海洋酸化对渔业的经济影响等问题进行了研究。原子能机构还设有海洋酸化国际协调中心，帮助推动海洋酸化科学、能力建设和全球沟通。

原子能机构利用核和同位素技术研究诸如贻贝、牡蛎和珊瑚等海洋生物的生物过程速率。天然存在的硼同位素可用于研究过去海水pH值的变化；科学家测定了硼同位素在数千年前形成的珊瑚骨骼中的相对数量，以评估过去的海水酸度。钙同位素也用于研究钙化速率（用于形成壳体和骨骼）和其他过程。

研究全球碳循环

海洋是大气中二氧化碳的重要汇集处，对调节气候起着关键作用。二氧化碳被海洋吸收后，可被水团吸入和输运，或在光合作用中被吸收并转化为有机物。大部分有机物在被浮游动物和微生物进食和分解时在海洋表面再循环。然而，这些有机物中虽小但却十分重要的一部分沉入海洋深处，与大气隔绝数百年。

这种雨点般下沉的有机物是食物链中海洋生物的重要能量来源。大气和海洋之间碳平衡是由这些物理和生物过程的速率所控制的。海洋温度或化学的变化可能会改变这些速率，从而导致全球碳平衡的转变。

国际原子能机构利用稳定的天然放射性同位素来研究有机物的来源和演变，并了解海洋在全球碳循环中的作用。其放射生态学实验室通过以下两种方式测量碳向深海的流量：使用雨量计状的沉积物捕集器直接捕获有机物；或间接使用天然放射性核素（钍-234、铀-238、钋-210和铅-210），在下沉物通往海底的路径中，吸附到下沉物上。将这些工具应用于诸如上升流区（寒冷、富含营养的水从下方“上涌”）和极地海洋等多种海洋环境，有助于确定这种下沉流量的程度，并评价其对气候变化的敏感性。