Page 242 - 生态环境监测技术应用

第十三章 水文地质勘察研究

半衰期，测定地下水年龄，判断地下水循环能力；根据稳定同位素的天然分馏现象，
作为推断、识别水文系统或反演水文过程的重要依据；运用同位素的可迁移特性，
示踪地下水及包气带水运动过程，反演水文地质参数、揭示污染物迁移过程等。

1. 放射性同位素测定地下水年龄
查明地下水年龄及其分布是水文地质勘察的重要任务，也是分析地下水更
新能力的重要内容。地下水按年龄可分为现代水（modern water）和古地下水
（oldgroundwater）两大类，对应于相应年龄的地下水，依靠不同放射性同位素
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的半衰期确定所选用的环境同位素。 Rn、 He、 Kr、 H 等同位素常用于现代
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水测年，最佳测年周期在 60a 之内； Si、 Ar 等同位素适用于 50~1000a 的地下
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水年龄测定； C、 Kr、 U/ U、 Cl 等同位素用于 1ka 以上的古地下水年龄测
年，最佳测年时段可覆盖至 2000ka。一般来说，地下水年龄在 60a 以内，表示可
以接受地表水或大气降水的有效补给，地下水循环积极且可更新能力较强；地下
水年龄在百年尺度，表示地下水与地表水、大气降水具有一定的水力联系，在增
加地下水开采强度等条件下，可激发地下水系统的补给作用，具有一定的更新恢
复能力；地下水年龄在 8000~10000a 以上，说明地表水和现代大气降水非该地下
水系统的直接补给来源，属于难以更新的地下水储存量，仅可作为战略储备资源。
通过测定地下水年龄，可有效评估地下水更新速率和恢复能力，为科学合理开发
利用地下水资源提供依据。
2. 稳定同位素解析水循环过程

大气降水中的氢氧稳定同位素天然分馏作用，贯穿于水汽在海洋一大气界
面的蒸发、水汽传输中的大气环流和局地降水全过程，使得同位素可作为水汽
来源及运动路径的天然示踪剂，是分析水循环的重要理论基础，其具有全球特
征，也存在区域的演化分异特性。因此，对水中氢氧稳定同位素关系的解析与验

证，可以反演识别大气水—地表水—地下水循环过程。1958 年，IAEA 与世界气
象组织（World Meteorological Organization，WMO）共同组建了全球大气降水同
位素监测网络（Global Network of Isotopes in Precipitation，GNIP），在全球范围
内对降水中稳定同位素成分进行连续监测，积累了 50 余年的全球降水同位素数
据。通过拟合分析 GNIP 提供的氢氧同位素数据，建立起全球大气降水线（global

meteoric water line，GMWL）和区域大气降水线（local meteoric water line，
LMWL），为分析降水规律、水汽来源以及水循环机制提供基础数据和标准参考

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