同位素技术在地下水研究中的主要应用

马宝强，王潇，汤超，李莉，马建源，妙旭华

1.甘肃省生态环境科学设计研究院 2.中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院

环境同位素是指在自然界广泛存在的自然产生的同位素，如H、C、N、O、S等，是水文、地质和生物系统中的基本元素[1]。同位素水文地质学是现代核技术发展的产物，同位素技术获取地下水系统信息的主要依据是稳定同位素对水起着标记作用和放射性同位素对水起着计时作用[2]。自20世纪50年代以来，同位素技术在地下水研究中日益得到广泛应用。同位素技术把传统物理和化学方法的研究尺度从分子、原子层次扩展到更深的原子核层次，极大地支持了水文地质学的研究和发展。已有大量的水文地质研究利用水分子中的同位素判断地下水来源、水质、补给机制、水岩反应和地下水年龄及其更新能力[3-5]。目前，应用较广泛的同位素有2H、18O、3H、14C、13C、15N、34S等[6]。除此之外，如234U、226Ra、222Rn等铀系同位素在地下水研究中也是有效的环境示踪剂和较准确的定年手段[3,7-8]。随着同位素测试技术的发展，37Cl、36Cl、11B、7Li、87Sr/86Sr、26Mg、81Kr、39Ar 等非传统同位素也被引入到地下水研究中[9]。同位素水文地质学已经成为水文地质学不可替代的主要组成部分和重要研究方向。笔者主要回顾了同位素技术在示踪地下水补给、水岩相互作用、地下水污染和估算地下水年龄及其更新能力等方面的应用。

1 示踪地下水补给特征

1.1 示踪地下水补给来源

由于不同来源地下水的同位素组成不同，因此可以利用这种差异来研究地下水补给来源。……