淺談放射性碳同位素在水文地質領域的應用

劉男男黑龍江省齊齊哈爾礦產勘查開發總院

淺談放射性碳同位素在水文地質領域的應用

劉男男
黑龍江省齊齊哈爾礦產勘查開發總院

放射性碳同位素法是研究地下水動態和水文地質發展的一個重要的手段，能夠有效地運用在地下水年代測定的過程中，同時其還能有效的獲取水文地質參數。特別是近年來，放射性碳同位素制取測試技術以及數據分析；理論得到了良好的發展，這也給我國的水文地質研究帶來了新的動力和全新的發展方向。本文主要分析了放射性碳同位素在水文地質領域中的應用，以供參考和借鑒。

放射性碳同位素；水文地質

最近幾年，我國的放射性同位素取樣和測試技術得到了非常廣泛的應用和發展，同時在這一過程中，其也得到了非常廣泛的應用，其也已經成為了水文地質研究過程中非常重要的一種方法，而且隨著科學技術的發展，這一技術在水文地質工作中的作用也愈加明顯，我們必須要對其加以重視。

1、放射性碳同位素在水文地質領域的應用現狀分析

1.1地下水年代的測定

自然界當中所產生的碳同位素分布主要是因為漫長的地質變化，經歷過一個生物化學變化過程，進入到了一個相對穩定的狀態，所以生物圈當中的碳同位素的濃度已經達到了較為穩定的狀態。由于地下水具流動性，導致碳同位素攜帶的環境信息存在差異，這與其水體的成因和其運移的規律有著非常密切的聯系。所以，碳同位素在水文地質研究過程中有著非常重要的作用。

1.1.1用DIC測定地下水的年齡

采用DIC測定地下水年代是碳同位素地下水測年研究剛剛發展時期比較常見的方法，在很長的一段時間內研究的主要內容都是地下水中無機碳的部分溶解所形成的對測年影響而開展的。研究中科學家首先提出了CO2—CaCO3概念是在封閉地下環境體系中無機碳的質量趨于平衡的狀態。但是因為地球化學問題和同位素交換使用的過程復雜化，其作用機理存在著較大的負面作用，很難完成補給區的地質條件和水溫地球化學條件的分析，故上述的模型在應用上是有局限性的。DIC碳同位素是測定地下水年代的方法之一。通過放射性碳對含水層中碳酸鹽水化學進行分析研究，使用不同碳的同位素進行校正對比，利用碳同位素與DIC成一定的線性關系。

1.1.2用DOC測定地下水的年齡

對近期滲透的水賦予初始放射性活度比值是目前面對的問題，而這個值的變化范圍主要取決于含有有機質土壤的平均年齡，其時間較長，可達到百年，所以地下水中的有機物對放射性碳同位素測定所產生的影響也是非常受人關注和重視。

在DOC試樣分析的過程中，對空白背景樣品存在異議。其中，通過有機碳對地下水當中的DOC進行全面的研究已經成為了目前的主要方法，研究人員對不同有機碳樣品進行了全面的研究，同時還充分的借助了爆炸前以及爆炸后的測年，對年齡-深度模型進行研究，證明了有機碳等樣品不同的組分碳同位素測定地下水年代的可靠性。

1.2示蹤劑的選擇與應用

在水文地質研究中同位素示蹤劑已經有了較長的發展歷史。示蹤技術一方面可以確定大范圍當中的地下水水文特征，同時還能對小范圍的溶質運移進行全面的研究。最年來，同位素示蹤技術迅速發展，其發展的成果主要體現在了人工示蹤劑的改進和提升上，其也促進了深層次的研究和不同的運移現象。

示蹤劑對同位素的要求較高，同位素趨于穩定，其靈敏度、獲得的種類、應用范圍上同時受到較大的限制，當選定放射性同位素作為示蹤劑，不僅其靈敏度非常高，測量方法相對比較簡單，而且可以使得地下水運移空間的具體分布更為明顯，同時還能計算出相關的水文地質參數。

放射性碳同位素示蹤劑的濃度受到多種因素的干擾，研究人員采用多種方法校正碳同位素作為示蹤劑產生的差異，得到很好的效果。雖然傳統的公式和模型都能發揮其作用，但是研究中還存在放射性元素和稀有氣體參與的情況，所以從整體分析，存在著非常大的發展空間。

2、放射性碳同位素在水文地質領域的展望

隨著放射性碳同位素在水文地質中的應用趨于成熟，致使以加速質譜儀為代表的測試技術的得到普及和相關分析理論的逐步完善。放射性碳同位素在水文地質中的應用雖未形成科學系統化,發展過程中也存在諸多的限控因素,但是,由于其本身的性質、特點及其對環境的無害性,使得放射性碳同位素在水文地質領域的應用有其長久發展的空間。

3、結語

在未來的發展中，我們應該從放射性碳同位素的自然循環考慮，對大氣圈當中的放射性碳同位素產率以及其具體的分布進行全面的研究，這樣可對整個地球表面圈層當中的放射性碳同位素的平衡情況進行全面系統地分析。還需認真考慮碳酸鹽水巖相互作用的干擾、吸附作用等引起的放射性物質對碳同位素的影響，考慮在這此過程中吸附作用對物質濃度的影響。最后是放射性碳同位素測定數據的處理系統要具優化性，特別是有關模擬軟件的設計以及數據庫的全球性是人們非常關注的內容，而地理信息系統技術上的應用對此技術的發展也有著十分積極的意義。

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