地下水天然氚和碳14测年技术取得突破

　　在地下水科学研究与地下水资源勘查中，通过测定古老地下水年龄，可以更准确地认识深层地下水形成机制和可更新能力，而年轻地下水年龄则是评价浅层地下水资源可持续性和研究地下水污染物环境行为不可或缺的时间标尺。自然资源部中国地质调查局水文地质环境地质研究所为保证我国地下水科学研究水平和地下水勘查成果质量，对易于普及应用的年轻地下水氚测年和古地下水碳-14测年实验技术进行了持续引进与研发，技术水平不断提升。先后使用的测量仪器历经Aloka LSC-LB1低本底液体闪烁谱仪、Wallac 1220 Quantulus™超低本底液体闪烁谱仪和Quantulus™GCT 6220超低本底液体闪烁计数仪三代主流机型。基于各型测量仪器的环境辐射防护水平和其它各类干扰的消除能力，皆研发制作了与之匹配的水中氚电解浓缩制样系统和碳-14测年苯样制备系统，使氚的检出限分别达到3.5TU、0.8TU和0.1TU；碳-14测年上限分别达到3.5万年、5万年和6万年（表观年龄），整体技术水平始终处于国际先进行列。

　　水环所始终关注国际上氚、碳放射性测量技术的发展和重视样品制备技术水平的提升。由美国P-E公司最新推出的Quantulus™GCT 6220超低本底液体闪烁计数仪首次采用了该公司2016年获得专利的防护效率补偿技术。通过在安装现场优化该型仪器的防护效率，将形成强大的环境辐射主动防护能力，有可能使环境辐射本底近乎完全消除，从而通过进一步控制其它干扰因素获得更低的氚、碳-14分析检出限。基于这种认识，水环所在国内率先引进了具有防护效率补偿功能的该型仪器。对氚测量技术，在原有小电解池一次加样浓缩装置已取得技术进步的基础上，围绕进一步降低氚污染水平、消除非环境辐射干扰和实现更稳健的恒定淬灭开展技术攻关，在实验场所选择与环境控制、关键组件设计与功能提升、氚污染来源识别与消除、淬灭影响因素控制及测量条件优化等方面取得了一系列研究成果，首次采用易于推广普及的小电解池一次加样电解浓缩技术实现了年轻地下水天然氚测年。对碳-14测量技术，通过优化苯样制备系统制作材料提高苯样纯度，进而实现恒定淬灭；通过改变真空系统二氧化碳残留和渗漏控制方法、将空白测量值降低至本底水平；通过控制化学反应条件，使记忆效应得以消除。技术升级后的苯样制备系统和特有的实验环境使测量仪器强大的环境辐射主动防护功能得到充分发挥，品质因数达到16000，测年上限达到6.0万年（表观年龄），实现了与氪-81方法测年下限的有效衔接。