地下水年龄确定对水文地质、环境地质研究非常重要。目前,由于氚测年法失效,CFC测年法尚存在不足,导致对年轻地下水的测年没有可行方法。但SF6测年技术则正好可以弥补此空白,它能够测定0-30年地下水(即1970年以来的补给水)。因此,开展年轻地下水SF6测年技术及其应用研究十分紧迫和必要。电器设备的SF6泄漏使大气中SF6浓度以每年7%速度增加。SF6已广泛用于大气、海洋、湖泊、河流和地下水的弥散和扩散研究。1997年才开始研究应用SF6测定年轻地下水年龄,它比CFC法有更大优越性。本项目拟在国内首次建立地下水SF6测年技术,包括气体提取、SF6年龄计算和校正、与3H/3He年龄对比等,并应用此技术研究石家庄浅层地下水污染敏感性和桂林岩溶实验场表层岩溶水循环特征。该技术还可以确定补给来源、追溯污染源,研究水库渗漏、矿坑涌水等,具有广阔应用前景和极大推广价值,可推动水文地质和环境地质学科发展。
地下水年龄是水文地质研究的重要参数。SF6因其惰性、大气浓度已知和逐年增长、测试简便,能测1-30年地下水的年龄而在国外发展起来的,国内尚未建立此测试方法。本项目以高起点、高水平、严要求、精心操作为宗旨,在国内首次研发了"双阀双柱"的SF6测试技术。最低检测极限为1.0pptv,用样量只需10ml空气或1L地下水样,标准偏差为1.77%,与德国、美国水平相当。测定石家庄2005年大气SF6浓度为6.0563pptv,与美国地调局北美监测站预测一致,符合WMO观测数据趋势,表明"双阀双柱"法可信度高。通过研究探索出计算地下水SF6年龄必须同时取4种样品,即SF6水样、大气样、惰性气体样和18O、D样。计算地下水年龄分5步①计算补给温度;②计算过剩空气;③计算SF6平衡浓度;④计算干燥空气中SF6份额;⑤从SF6多年增长曲线上查出补给时间(日历年龄),再换算为表面年龄或视年龄(即地下水滞留时间),并进行校正。得出SF6年龄后,即可计算地下水的补给速率,研究地下水污染敏感性等水文地质问题。这一测试技术与分析程序简单明确、概念清楚,可以推广使用;也为在中国建立全球SF6监测站点提供技术支撑。