你喝下的这口泉水，来自哪个朝代？

当你口渴难耐，来到了一眼泉水边，或者一口水井旁，咕咚咕咚地开怀畅饮时，你是否想过，这沁人心脾的水，来自哪个朝代？

也许是杜甫笔下 “随风潜入夜，润物细无声” 的那场春雨，也许是苏东坡“竹杖芒鞋轻胜马”淋过的那场疾雨，也可能是撑着油纸伞的丁香姑娘漫步在雨巷淋过的那场冷雨。你喝下的这一口泉水，也许经历了多姿多彩的故事。而这一切，要从地表水的下渗开始讲起。

（图片来源：图虫创意）

当一场雨来临，雨水降在大地上，大约有60%-80%会被植物吸收、在日照下蒸发、在地表面流走。剩下的部分，则会渗入地下，往土壤深处开启一场探险之旅。而在地表的水开始向地下渗透的那一刻，就是地下水的诞生的日子。它，零岁了。

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我们所知的土壤，是一种充满孔隙的物质。在孔隙中，填充着水和空气。如果孔隙全部被水充满，那么我们则称这种土壤是饱和的，如果孔隙中仍留存有空气，则称其为非饱和的。不同土壤层的含水性也不一样，有的土壤孔隙多，含有大量的水，水在其中也很容易运动，这样的一层土，我们就称之为“含水层”，而有的土壤孔隙又小又少，水的含量不多，进入的水也很难“逃脱”，我们就称这样的一层土为“隔水层”。

而地下水，就是存储在地下岩石和土壤中的水。一般来讲，从地面向下，土壤中的水依次增加。浅层的水，孔隙并没有被水充满，我们称之为“土壤水”；当到达地下水水面，土壤的孔隙开始被水充满，就成为“潜水”；更深处，夹在两个隔水层间的水，因为两侧隔水层的限制而充满压力，被称为“承压水”。

图3：地下含水层示意图[1]

泉水和井水等我们开采利用的地下水，一般来自于饱和带，而水在土壤中一点点运动，到达我们的水井和泉水的旅途，往往是一个漫长的过程。想要知道我们喝下的水，来自什么年代，就需要知道地下水的年龄。

测算地下水年龄的方法，被称为地下水定年。在地下水定年中，最常用的是同位素技术。它根据放射性元素衰变速度恒定的特性，选择地下水中特定的放射性元素，分别测量衰变前与衰变后的放射性元素含量，来计算地下水的年龄。对于“年轻”的水，就选择半衰期短的元素，如3H（半衰期12.32年）；对于“年老”的水，就选择半衰期长的元素，如14C（半衰期5730年）。不同元素的测年范围，一般是其半衰期的8倍。

图4：不同放射性元素测年范围[2]

知道了不同深度的地下水的年龄，就可以研究地下水入渗的过程。不同于地面的浩浩荡荡、汹涌澎湃，水向地下的运动往往是慢条斯理，不急不徐。研究其运动，需要有一个“标记物”，通过标记物的位置的变化，来得到水运动的过程。在上个世纪60-70年代，美苏等主要国家进行了大量核试验，核爆炸释放了大量的氚（3H），给那个时代的水打下了鲜明的标记。

注：TU是氚含量的最小浓度单位，1TU代表在1018个H原子中含有一个3H原子。

通过测量不同深度地下水的氚含量，绘成图像，氚含量突然很高的水，就可以认为是那个时代的水。而用其深度除以时间，就能够得到其入渗的大致速度。

图6：内蒙古乌丹县地下水氚浓度剖面图[4]

上面的图像，是学者们测量的内蒙古乌丹县地下水氚含量剖面图。从图像中可以看到，乌丹县1988年的地下水氚浓度峰值位于大约650cm处，1997年时氚峰位于大约1050cm处，假设1963年这一深度的地下水从地面0 cm处开始下渗，可以计算出它们每年大约可以下渗26~31厘米，平均每天向地下走不到1毫米。这一速度，是不是比大家想象的要慢的多？

不同的地区，根据气候条件、地质条件等不同，地下水的入渗速度也各有区别。但从上述计算可以得知，地下水的运动速度是很慢的。我们开采的地下水，往往来自于数十米的地下，喝下的每一口清澈甘甜的泉水，都可能来自于千百年前，古人所见证的一场雨。它穿越时光，经历了地下漫长的黑暗，只为给我们送来一口清甜。在沁润了我们心脾的那一刻，它也走完了它精彩的一生。

（图片来源：图虫创意）

如今，水资源短缺和环境污染问题日益突出。人类的每一点活动，都有可能对地下水造成影响，被记录在地下水中，就如同数十年前的一场场核爆。“问渠哪得清如许？为有源头活水来。”古人爱护自然，今天的我们才得以喝上甘甜的泉水。而如今的我们，也该行动起来，留给后人一片绿水青山。

参考文献：

[1]张人权等。水文地质学基础[M]。北京。地质出版社， 2011

[2]Clark I 。 Groundwater geochemistry and isotopes。 2015。

[3]Rozanski K， Froehlich K， Mook W G.Environmental isotopes in the hydrological cycle： principles and applications[J]。 2001

[4]Ruifen Lin，Keqin Wei。 Tritium profiles of pore water in the Chinese loess unsaturated zone： Implications for estimation of groundwater recharge[J]。 Journal of Hydrology，2005，328（1）：

来源：中科院地质地球所