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1、·34·水文地质工程地质2000年第5期环境同位素示踪技术在矿井水防治中的应用122孙洪星,王兰健,邹人和(1.煤炭科学研究总院北京开采研究所,北京100013;2.龙口矿务局,山东龙口265700)摘要:环境同位素示踪技术是近几年新发展起来的一项新技术。采用环境同位素作为天然示踪剂可以标识矿井水分布、运移和补给规律,为矿井水害的防治提供直接依据,实例表明,采用该技术具有快捷、准确以及易于推广应用等特点。关键词:环境同位素;矿井水;采矿;水文地质中图分类号:TD745+.2文献标识码:A文章编号:1000
2、-3665(2000)05-0034-03Abstract:Theenvironmentalisotopictracerisanewtechniquedevelopedinrecentyears.Environmentalisotopescanbeusedasnaturaltracersforclarifyingthepatternofdistribution,migrationandrechargeofminewaterandforprovidingdirectbasisfortheprevention
3、-controlofhazardsfromminewater.Itisshownthroughpracticethatthistechniqueischaracterizedbyitsquickness,accuratenessandeasinesstobepopularizedandused.Keywords:environmentalisotope;minewater;mining;hydrogeology我国许多煤田的水文地质条件十分复杂,在煤层2环境同位素示踪测试技术原理开采过程中受到多种水的威胁
4、,煤矿防治水问题是煤314矿生产和科研中的一大技术难题。因此需要先进的科(1)1H(氚)和6C放射性环境同位素314学技术手段搞清矿井水的分布、运移和补给规律,从而1H(氚)是氢的放射性同位素,6C是碳的放射性为矿井水防治提供依据。同位素,它们均具有衰变特征330环境同位素水文地质学是在水文地球化学和环境1H2He+-1U14140(1)同位素地球化学基础上发展起来的一门新兴学科。它6C7N+-1U主要是研究地下水中同位素的组成、分布和运移规律。其衰变速度与温度、压力有无与其它物质共存等由于环境同位素作为
5、天然示踪剂标记着地下水的形成无关,而仅与放射性同位素的种类有关。通常把衰变至过程,因此研究他们的分布规律就有可能直接提供地初始原子数一半所经历的时间定义为半衰期,用f表下水的形成、运移和补给规律和特征,从而为矿井水防3示,如水分子中的氢有放射性同位素1H,半衰期为f=治提供直接可靠的依据。-12.26a,溶于地下水中的HCO3离子中的碳有放射性141环境同位素同位素6C,半衰期为f=53.7a。我们把地下水从接受补给到作为水样被采出所经历的时间作为这些放射性121618环境同位素有稳定同位素如1H、1H(
6、氘)、8O、8O、同位素的衰变时间,并称为地下水年龄。3141H(氚)和16C12133146C、6C,放射性同位素如1H(氚)和6C等。目前,现场衰变释放出的U射线,在实验室内可用U液体闪烁仪中最常用于地下水研究的放射性环境同位素为331431H来裁定U射线强度,进而确定1H(氚)和6C的含量。1H(氚)和14218186C和稳定同位素1H(氘)、8O。含量单位用TU(氚单位)表示,定义为每10个氢原子这些环境同位素组成的测试程序不同,应用范围-12中有一个氚原子,相当于1L水中有3.24×10居里也不
7、同,在地下水研究中,应尽可能多地充分研究多种14的氚。6C的测定结果,一般经过换算后直接给出年龄。同位素的组成和特征,以相互比较和相互验证。氚在大气层中形成氚水后遍布整个大气圈,对现代环境水起着标记作用,因此利用氚可以计算50a以收稿日期:1999-08-16内的地下水年龄(50a以内的误差较小)研究地下水的作者简介:孙洪星(1970-),男,硕士,工程师,从事应用地球物补给、排泄、径流条件,探索地下水的成因,确定地表水理、“三下”采煤技术、岩石力学与工程力学、GIS、水文地质与工和地下水之间的水力联系(
8、混合比),测定水文地质参程地质等科研与开发工作.14数等。6C在水文地质学上的应用,目前主要用于计算2000年第5期水文地质工程地质·35·地下水年龄和地下水渗透速度及混合水的混合比。的混合比等,这在目前矿井水防治应用中十分有效。218(2)氢氧稳定同位素(1H、8O)3环境同位素示踪测试实施步骤121617氢和氧共有5个稳定的同位素:1H、1H、8O、8O和1828O,但在现场中经常应用于稳定同位素研究的是1H环境同位素示踪
