使用加速器來了解環境及評估污染物
2022 年 9 月 5 日
Elettra-Sincrotrone Trieste in Italy. (Photo: Elettra-Sincrotrone Trieste)義大利里雅斯特(Trieste)電子同步加速器
重金屬與其它毒化學能污染空氣、水與土壤，其結果將傷害到動植物。為抵制這些元素，科學家首先需要較好地了解他們的行為。加速器藉由使用帶電粒子束去轟擊所選物質，來協助達成這個努力，以分析或改善它們的表面、組成、結構或其它性質。
“加速器基礎技術提供獨一的能力，並可對污染物在快速、非破壞性及成本效益下，提供有效且有洞察力的方法” ，IAEA的核子儀器物理學家Román Padilla說。”用來了解與改善環境的粒子加速器，可備有所有形狀與大小；特別是加速器基礎的離子束方法，能協助我們對取自土壤、沉積物、生物群、水或微小空氣粒子的特徵定性之。
通常大多數用來對取自監測環境樣品做定性的加速器，是電子加速器。
評估空氣與水污染對於表述全球健康是關鍵的。亞洲是全世界超過60%人口及擁有13個最大城市的地區。空氣與水污染於在陸地的廣大郊區上是高的；為協助專家對空氣樣品做定性，IAEA曾與15個亞洲國家合作，每週收集細小與粗空浮粒子樣品，而它將影響到超過1億2千萬人們的呼吸。2002與2017年之間，加速器基離子束技術不只揭露出在所收集樣品出現的許多元素，並有助於確認空氣污染的可能來源。
此外，電子束是與離子束不同的，它能被用在處理廢水或塑膠。例如，該技術較傳統的水處理技術如化學與生物處理，有明確的優點；因為有了電子束不再需要化學消毒劑來殺死微生物。在中國湖北省，有一特別的處理設施，利用電子束技術去消毒醫用廢水及分解抗生素。它具有每天處理3千萬公升工業廢水的能力，是世界上最大的照射基礎廢水處理設施，且是經IAEA技轉所興建的。該處理程序每年可節省45億升的淡水---這足夠讓10萬人解渴。
同時，同步輻射加速器是一種特別的環形加速器，也是用在環境研究並協助專家分析元素，繪製它們的分布圖及決定它們的化學屬性。藉由使用X射線作為探測器，這些複雜加速器能被部署於探礦與工業程序；而傳統方法則無法提供足夠的數據，來預測可能的被污染造成的環境結果、生物可利用性或風險。在探礦上，例如，同步輻射加速器協助預測如金屬或礦物的移動或溶解等未來的行為。
1. 環境樣品由想要的位置收集而來。樣品能來自空氣、水、沉積物或生物群。
2. 樣品被帶到分析的設施。
3. 使用粒子加速器，離子束導向該樣品。
4. 離子(氫、氦、碳)與樣品進行不同的作用後，如此作用下的產品被量測以發現出現在樣品中元素的濃度。
在超過7年期間，IAEA曾與義大利里雅斯特(Trieste)電子同步加速器(EST)，合作操作多用途後端站的X射線螢光(XRF)射束線，並發展出新的硬體設施與分析方法。透過這種合作，IAEA支持與推動為研究組人員執行同步加速器輻射基礎之研究與訓練活動；特別是針對於那些對於進入與使用同步加速器輻射設施經驗與資源有限的國家。這個實驗已對幾個國家的環境議題研究上有所助益；包括在匈牙利與約旦的細微氣霧大氣及室內粒子；在西班牙，針對蔬菜在開礦環境下生長的鉛空間分布；在義大利，有牡蠣與扇貝累積的鎘的分布與其化學狀態；在墨西哥，有為改良農耕土壤來自水處理廠污泥內的鎢；以及利用微程序以降低在義大利受礦產污染河流的污染物。