在水文水资源领域中同位素技术的应用

宏瑾靓

(辽宁省铁岭水文局，辽宁 铁岭112000)

同位素技术是指将同位素或同位素的标记化合物通过生物、物理或者化学手段渗透进研究对象里，再利用生物、化学、物理等科学手段追踪同位素的位置、变化情况的技术。同位素技术在水文水资源领域的应用主要是将同位素特别是氢氧同位素投入到需要研究的水域中，根据同位素的变化情况和所在位置分析可利用的淡水资源的位置和淡水资源的含量。在水文水资源领域运用同位素技术对于人们分析水循环的过程，帮助人们更加合理的运用水资源具有重要的意义。

1 在水文水资源领域运用同位素技术的必要性

水是人类赖以生存的自然资源，由于地球上大部分可供人类使用的淡水都被冻结在冰层下或在地表层以下，地球上可供人类直接使用的淡水资源少之又少。近年来，由于全球变暖现象加剧，冰川融化，一些湖泊、河流的淡水资源受到了影响。另一方面，由于人们没有节水意识，浪费饮用水，污染水资源，导致淡水资源越来越少。中国是坚持走具有中国特色的社会主义国家路线的发展中国家，国家占地面积大，人口多，区域发展不协调，各个地区的水资源也无法做到共享。即使为了促进资源、环境、社会、人口的协调发展引进了南水北调工程，但也只是杯水车薪，只能缓解北方人民的部分用水问题，而不能从根本上解决北方人民的饮水问题。近年来，世界各地因水资源污染，水资源不够用等问题引发的事件不计其数，如日本的水俣病事件，居民因为饮用了化工厂倒入河流的含有有机汞的水，引起汞中毒，变得精神失常甚至死亡;罗马尼亚的金矿事件，金矿流出的氰化物废水毒死了河流里百分之八十的鱼类;中国的松花江水污染事件，化工厂的苯类污染物流入松花江，严重影响了沿岸居民的生活等。水污染不仅影响了人们的日常生活，威胁了人们的生命安全，还引起了人们心理上的恐慌，导致人们不敢饮用自来水，疯狂购买矿泉水及净水机器等。水资源短缺和水污染使人们开始正视节约水资源的重要性，在水文水资源领域运用同位素分析水循环的过程，帮助人们更好的节约用水的工作迫在眉睫。

2 同位素技术在水文水资源领域的应用

2.1 研究水体蒸发

同位素技术是指将同位素或同位素的标记化合物通过生物、物理或者化学手段渗透进研究对象里，再利用生物、化学、物理等科学手段追踪同位素的位置、变化情况的技术。同位素分为放射性同位素和稳定性同位素，在科学运用中，对不同的同位素用不同的办法测量。稳定性同位素使用质谱分析法测定，放射性同位素则通过盖革计数器或者闪烁计数器进行测量。目前同位素的运用主要表现为放射性自显影法、同位素稀释法和放射性免疫分析法。在水文水资源领域运用同位素技术的主要原因是灵敏、方便、轻巧、可追踪位置。同位素具有不同种类，针对水循环的不同阶段用不同的同位素研究。一般用氢氧同位素研究水循环的雨水蒸发阶段。

将氢氧同位素投入到海水中，当海水在太阳照射下受热蒸发时，轻的同位素从水蒸气中分离出来进入大气，当大气受到温度变化形成雨滴时，重的同位素又在雨滴之前融入海水。这样随着同位素因温度的变化在水体中分解和融合的过程对同位素进行追踪，观察同位素的体积和重量变化，分析水体蒸发和降雨过程中大气中水含量的变化。降雨是水文领域的关键研究部分，在没有同位素技术前，人们仅仅能推测降雨时间，无法计算降雨量。同位素比水分子轻，对温度的感应能力又比水分子灵敏，有利于帮助研究人员分析地表水和大气中水分相互转换的形式，为计算水蒸发提供确切的数字，弥补之前研究降雨量和蒸发量在水循环中的作用时的资料信息不全的问题。

2.2 分析地表泾流的流向

地球百分之七十的面积都被水覆盖，但是其中绝大部分为不可用的咸水，只有少部分是可供人类维持生命的淡水，而且将近百分之七十的淡水被冻结在冰层之下，可供人类直接获取的淡水不到水资源总量的百分之一。由于水资源污染严重，分析地表下的水资源含量、流动情况，寻找可供使用的淡水资源也是水文水资源领域的重要研究课题。地球上的水资源分布不均匀，对降雨是否渗入地表面，地表面下有多少可用的淡水量一直没有切实有效的办法进行统计。地表下水流的流向、含量受地势、温度等因素的影响，以中国为例，中国的北方地区气候干燥，降雨量少，地表层的降雨迅速吸收，但是地表面下水流的渗入情况无法了解。根据同位素的变化情况和所在位置利用稳定性同位素的质谱分析法或者放射性同位素的盖革计数器和闪烁计数器有利于深入了解地下水的运动机制、分布情况和地下水的存在年龄，评价地下水的属性，分析地表泾流的流动方向，判断地下水中可利用的淡水含量，为南水北调寻找更有利的路线，帮助研究人员考察地表泾流的流动在水循环中的意义，更好的为节约水资源，发现更多的淡水资源做出贡献。

3 如何加强同位素技术在水文水资源领域的应用

3.1 建立专门的研究机制

当今世界水污染问题越来越严重，在树立节约水资源的思想的同时，也应该重视同位素技术在水文水资源领域的作用，加大对同位素技术的资金投入，建立专门的同位素研究机制，对采集回来的同位素进行稳定性同位素和放射性同位素的分类性研究，完善质谱分析法，拓展盖革计数器和闪烁计数器的测定功能。

3.2 提高加强同位素技术的意识

加强对同位素技术的的重视程度，不仅要大力支持水文水资源领域的研究人员的研究工作，也要加大同位素技术的宣传力度。在相关的高等院校设立有关同位素技术和水文科学的学科，培养一些接受过高等知识的专业型人才，引导这些专业型人才投身同位素技术在水文水资源领域的应用的研究工作中。利用计算机网络的信息传递功能，在政府的官方网站中宣传同位素技术在水文水资源领域的成就，与市民展开互动，给市民做一些有关同位素技术的问卷调查，推广有关同位素技术的基础知识，让人们意识到加强同位素技术对保护水资源、促进人们节约用水的重要性。

3.3 建立健全相关法律法规

中国是坚持走具有中国特色的社会主义国家路线的发展中国家，国家占地面积大，人口多，区域发展不协调，各个地区的水资源也无法做到共享。发达国家为加速经济发展进程，在一些发展中国家或者落后国家违反国际法条例建立化工厂，将有毒的化学物品排入发展中国家、落后国家的河流中，危害沿岸人员的生命安全。近年来，国际上因水污染产生的悲剧数不胜数，如日本的水俣病事件，罗马尼亚的金矿事件，中国的松花江水污染事件，每一件都夺去了无数的生命。因此为了如何加强同位素技术在水文水资源领域的应用，保证同位素应用工作的顺利进行，应当建立健全相关环境保护的法规，重视世界贸易组织等国际组织的协调作用，推动以人为本的国际法的出台实施，建立真正互惠、互利、平等、公平的国际公约。各国也应当针对国际公约建立健全各国的环境保护法，重视水资源的保护，采取措施大力加强水污染的治理，为加强同位素技术在水文水资源领域的应用提供有力的法律保障。

3.4 分区域、种类研究同位素

同位素分为放射性同位素和稳定性同位素，在科学运用中，对不同的同位素用不同的办法测量。稳定性同位素使用质谱分析法测定，放射性同位素则通过盖革计数器或者闪烁计数器进行测量。一般用氢氧同位素等稳定性同位素研究水循环的雨水蒸发阶段，帮助研究人员分析地表水和大气中水分相互转换的形式，为计算水蒸发提供确切的数字;用放射性同位素研究分析地表下的水资源含量、流动情况、地下水的运动机制、分布情况和地下水的存在年龄，评价地下水的属性，分析地表泾流的流动方向，判断地下水中可利用的淡水含量，寻找可供使用的淡水资源。因此，对追踪的同位素要根据同位素的性质和功能分类进行分析，重视不同同位素之间的重量、体积的不同，针对不同的同位素对不同的生物、化学、生物试剂的反应程度示踪。

世界各国的水资源拥有量不均衡，如巴西、俄罗斯、加拿大、美国等国家水资源丰富，经济水平也比较高，而如埃及、阿曼、布隆迪、也门、约旦等国家淡水资源贫乏，国家的经济、政治、文化水平较低。不仅仅是国家之间，一个国家的不同区域之间的淡水资源分布量也不一样。以中国为例，中国是坚持走具有中国特色的社会主义国家路线的发展中国家，国家占地面积大，人口多，区域发展不协调，南方淡水资源较丰富，人民生活水平较高，北方干旱缺水，植物难以生长，人民生活较贫苦。因此，在加强同位素技术在水文水资源领域的应用的过程中，要针对不同地区的不同地理环境加以研究。

4 结语

水是生命之源，一个国家社会经济的发展离不开水资源。随着淡水资源的减少，水污染的严重性越来越突出。加强生态环境保护，治理水污染问题，必须重视同位素技术在水文水资源领域的作用。加强同位素技术在水文水资源领域的应用，必须建立专门的研究机制、提高人们加强同位素技术应用的意识、建立健全相关保护可用淡水资源的法律法规、分区域和种类研究同位素，这些举措有助于人们分析水循环的过程，帮助人们更好的节约用水。

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