国际原子能机构项目证实天然放射性可替代人工示踪剂追踪海岸沉积物运动

6月11日，国际原子能机构(IAEA)一项旨在帮助各国有效管理海岸的协调研究项目(CRP)取得重要进展。该项目证实，沉积物中存在的天然放射性物质可用于追踪沉积物的来源、输移过程和沉积模式，无需向环境中引入人工放射性示踪剂。

2023年，三名男性研究人员在南非海滩测量天然放射性，这是新开发的现场监测系统测试的一部分。(图片：斯泰伦博斯大学)

全球许多沿海地区面临泥沙输移和海岸动力学带来的严峻环境挑战。沿岸带持续侵蚀导致海岸线后退和海滩消失，威胁沿海生态系统、基础设施和当地经济。港口维护作业中，若疏浚沉积物被随意倾倒在不合适地点，可能被带回航道，降低疏浚效率并增加维护成本。目前，追踪沉积物路径主要依靠人工放射性示踪剂，但受一些国家监管限制，这种应用正日益受限。

IAEA于2021年启动CRP项目"沿海系统和河流泥沙输送测量的放射性方法和建模的开发(F22074)"，来自巴西、加拿大、埃及、加纳、希腊、印度、肯尼亚、马来西亚、摩洛哥、荷兰、南非、西班牙和突尼斯等14个国家的机构参与了便携式水下和海滩伽马射线传感器的研发和测试。这些传感器能够实时原位绘制沉积物放射性分布图，已成功部署在多个国家的野外环境中。项目还开发了互补的计算流体动力学和泥沙输运动力学数值模型，以及蒙特卡罗模拟模型，用于优化示踪应用中天然放射性核素的用量。

IAEA放射化学和辐射技术处处长塞琳娜·霍拉克表示，各国只需监测天然放射性物质，无需额外放射性源或监管部门批准，即可获得切实可行的信息，从而更好地管理海岸线、降低成本并支持循证海岸规划。

研究还发现，天然放射性核素的空间分布能够提供沉积物性质的宝贵信息，放射性核素浓度图可转化为粒度分布或重矿物含量等关键特征图，但尚需进一步完善相关转化模型。未来研究需纳入重复监测活动以捕捉时间变异性，使放射性观测与沉积物运动、侵蚀过程和沉积路径更直接关联。

IAEA正计划开展后续项目，更加注重实际应用，并强调海岸建模人员、环境管理人员和政府部门等最终用户的参与，以确保科学成果转化为决策支持工具。该CRP研究结果已发表在40篇同行评审文章和50篇会议论文集中，并成为6篇博士和硕士论文的研究重点。