在全球范圍內(nèi)，自1970年代以來，冰川的質(zhì)量一直在下降。新降雪與冰雪融化的比例因全球變暖而失去平衡。這些偉大的冰雪結(jié)構(gòu)正在融化、削弱、坍塌和消失，這在全世界沒有先例。其結(jié)果是洪水、干旱、水供應(yīng)受到威脅和經(jīng)濟(jì)受到削弱，所有這些都促成了氣候變化的災(zāi)難性影響。由于許多人的生活依賴于冰川的飲用水、農(nóng)業(yè)、水力發(fā)電和旅游業(yè)，準(zhǔn)確預(yù)測和規(guī)劃冰川接下來會發(fā)生什么至關(guān)重要。

瑞士依靠其冰川，但它們也在快速融化。根據(jù)瑞士科學(xué)院的數(shù)據(jù)，該國的冰川在2022年損失了超過6%的體積，是有記錄以來最糟糕的一年。研究人員說，阿萊奇冰川是瑞士最大的冰川，到本世紀(jì)末可能失去一半的冰量。

冰川學(xué)家傳統(tǒng)上使用標(biāo)記來追蹤冰川的運動，例如棒子、照片和歷史畫，以比較冰川隨時間的變化。偶然的標(biāo)記，如墜毀的飛機，也可以發(fā)出冰川運動的信號。現(xiàn)在有另一種更精確的方法，它可以幫助冰川學(xué)家更準(zhǔn)確地模擬冰川的行為，并反過來預(yù)測它們的未來。這可以支持決策者為冰川的退縮或完全消失進(jìn)行規(guī)劃。

在該國首都伯爾尼以南約40公里處，Spiez實驗室根據(jù)20世紀(jì)50年代和60年代的核武器試驗(NWT)期間在冰中記錄的簽名開發(fā)了一種核技術(shù)。這些核武器試驗產(chǎn)生并釋放到大氣中的人造放射性核素沉淀在世界各地的冰川表層。由于這些NWTs的日期是已知的，確定這些放射性核素的峰值濃度，以及由于冰流造成的放射性核素的分散模式，可以確定冰層的年代學(xué)。

斯皮埃茲實驗室核化學(xué)部的研究員Stefan Röllin說："我們使用了一種測量土壤和其他固體材料中放射性核素的現(xiàn)有技術(shù)，并首次將其應(yīng)用于水、冰和雪。”

冰中的放射性核素檢測

2019年和2020年，Spiez實驗室的專家和瑞士武裝部隊的成員攀登了伯爾尼阿爾卑斯山崎嶇地形中的阿萊奇和高利冰川，收集其冰流的寶貴同位素數(shù)據(jù)。他們從每個冰川上提取了大約200個表面冰樣，每個樣品重達(dá)1公斤--這個數(shù)量足以檢測到低水平的放射性核素。然后他們?nèi)诨诉@些樣本，并應(yīng)用放射化學(xué)方法提取和提純鈾和钚的同位素，他們用一種叫做多收集器電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，或MC-ICP-MS的高靈敏度儀器對其進(jìn)行分析。

研究人員還應(yīng)用了其他可以檢測環(huán)境樣本中是否存在西北地區(qū)放射性核素的核技術(shù)，包括檢測是否存在銫的高分辨率伽馬射線光譜法，以及檢測是否存在氚的液體閃爍計數(shù)法。

Röllin說："這些數(shù)據(jù)可以用來完善和調(diào)整冰川流動模型，更好地了解冰川融化的速度，預(yù)測它的未來，并校準(zhǔn)冰川流動模型以提高精確度。由Spiez實驗室開發(fā)的方法是根據(jù)國際原子能機構(gòu)的愛爾蘭海水的參考樣本進(jìn)行驗證的，以確保準(zhǔn)確性。科學(xué)家們使用參考樣品來檢查他們的測試方法是否產(chǎn)生了準(zhǔn)確的結(jié)果。國際原子能機構(gòu)向全世界的實驗室提供這種樣品。

"我們針對IAEA參考材料的測試證實了我們有能力分析水中令人難以置信的低放射性核素濃度--每公斤百萬分之一的百萬分之一--這是很難做到的。"Röllin說。

Spiez實驗室在2021年在希臘舉行的國際環(huán)境放射性會議(ENVIRA 2021)和2022年在意大利舉行的國際放射性核素計量學(xué)-低水平放射性測量技術(shù)會議(ICRM-LRLMT)上介紹了其研究。

Spiez實驗室自2016年以來一直是IAEA的合作中心，并在2020年被重新指定為合作中心，直到2025年，以支持IAEA的計劃活動。作為IAEA合作中心，它為研究人員提供培訓(xùn)，并接待培訓(xùn)課程和科學(xué)訪問者。它還參加了派往IAEA成員國的專家團(tuán)，以促進(jìn)該技術(shù)在其他冰川對可持續(xù)環(huán)境政策和經(jīng)濟(jì)具有重要意義的地方的實際應(yīng)用。

IAEA輻射測量實驗室負(fù)責(zé)人Iolanda Osvath說："Spiez實驗室是一個卓越的中心，它有著出色的分析能力記錄，在實地取樣和測量所有類型的污染物，特別是放射性核素方面有著豐富的經(jīng)驗，它為IAEA的環(huán)境放射性測量分析實驗室(ALMERA)網(wǎng)絡(luò)的培訓(xùn)和方法開發(fā)提供了巨大的支持。它的研究和開發(fā)以創(chuàng)新的方法解決廣泛的環(huán)境問題，正如它在冰川方面的新工作所顯示的那樣"。