前言

你知道吗？日常饮用的水，其实也有“岁数”，部分水体的年龄甚至超乎想象。地球走过45.6亿年岁月，水循环往复不息，藏在不同空间里的水，年纪也天差地别。

说到水龄，很多人第一反应可能是：水还会变老吗？

其实，科学上所说的水龄，并不是指水分子本身存在了多久，而是指这部分水进入某个环境后，停留了多长时间。

以地下水为例，通常会经历3个过程：补给、径流、排泄。这整个过程可能很短，只有几天、几个月；也可能漫长到几千年、几万年，甚至更久。地下水在地下停留的时间，就被称为地下水的年龄。

在地下水科学研究中，通常会将地下水大致分为两类：

①年轻地下水：进入地下时间较短，一般反映近现代补给情况；

②古地下水：在地下停留了很长时间，往往经历了更复杂的地球化学过程。

那么，科学家如何给水“测年龄”？目前应用较多的一类方法，其核心思路是：通过分析水中某些化学成分或同位素的变化，推算水停留的时间。其中最常见、相对成熟的，就是放射性同位素法。

一些放射性元素会按照固定速度衰变。科学家可以利用这种“像钟表一样稳定”的衰变规律，来估算时间。具体做法是：

1.选择地下水中合适的放射性同位素；

2.测量它当前的含量；

3.再结合其衰变规律；

4.推算这部分水进入地下系统以来大约经历了多久。

在各种同位素测年方法中，比较成熟、应用较广的是碳-14测年法。碳-14法常用于估算比较老的地下水年龄，尤其适合千年到万年尺度的研究。

由于年龄太过古老，水龄的鉴定结果也难免存在一定误差。鉴定方法不同，得出的结果也不尽相同。因此，比起精确的年龄值，科学家们当前只能确定一个大致的范围。

很多人可能会问：知道水几岁了，有什么用？——它非常有用。

因为水的年龄，往往关系到它的来源、水质特征，甚至影响地下水资源的开发利用和保护策略。

1. 水龄是判断污染风险的重要线索

一般来说，年轻地下水更容易受到近现代人类活动的影响。

例如农业施肥、工业排放、生活污水渗漏等，都可能在地下水补给过程中把污染物带入含水层。因此，年轻地下水中更可能检测到这些来自近年的污染物，比如：杀虫剂、硝酸盐、化学溶剂、其他人为合成有机物。换句话说，如果一份地下水“很年轻”，它就更有可能“记住”近些年地表发生过什么。

2. 古老地下水更可能含有天然来源物质

与之相反，古老地下水在地下停留了很长时间，长期与周围岩石、矿物接触，会发生一系列物理和化学反应。在这个过程中，一些天然来源的物质可能逐渐溶解进入水中，例如：金属元素、盐类矿物等，此外，古老地下水中往往还会发生复杂的氧化还原反应等地球化学过程，这些过程会显著影响地下水水质。

所以，地下水即使没有受到明显的人为污染，也不意味着它一定“安全无忧”，判断地下水是否符合饮用标准需要经过一系列水质检测。

3. 水龄是评价地下水资源可持续性的“时间标尺”

测定水龄，还有一个特别重要的意义：它能帮助我们判断地下水资源是“补得快”，还是“用得慢”。

如果某地地下水主要由年轻水组成，说明它与现代降水和地表水联系较密切，补给速度相对较快；而如果某地抽取的地下水主要是古老地下水，那就意味着这些水可能是经过数千年甚至更久积累下来的“老本”。一旦开采过度，恢复起来会非常缓慢，甚至在人的时间尺度上几乎不可逆。因此，测定水龄，是评价浅层地下水资源可持续性、研究地下水污染物环境行为不可或缺的时间标尺。

2016年，科研人员在基德溪矿井地下2.9千米深度取水，测出水样平均年龄约16亿年，最高可达20亿年，创下古老水体新纪录，这也是目前人类发现的年龄超16亿年的远古地下水。想要找到古老的地下水，就要去渗透性低、水不容易逃出的地方。这样的地方，主要有两个：

1.流体包裹体

当岩石中的矿物晶体形成时，周围的一小部分液体和气体，可能会被困在晶体内部的微小气泡中。这些气泡，就被称为流体包裹体。它们通常非常小，尺寸一般在0.01毫米到1毫米之间，里面储存的液体量也很少，其中保存的液体往往年纪比较大。

2.封闭的岩体裂隙

另一类更重要的古老地下水储存场所，是封闭的岩体裂隙。岩石中常常会存在天然裂隙，水可以沿着这些裂隙进入地下。如果后来由于构造运动、沉积作用等原因，这些裂隙被封闭起来，同时周围岩体又非常致密，那么困在其中的裂隙水就可能长期与外界隔绝。

由于不容易流失、不容易被新水替代，这些裂隙中的水就有机会保存成“高龄水”。

相比流体包裹体，裂隙中的储水量更大，因此也是寻找古老地下水的重要目标。

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参考文献

【1】北京公众健康饮用水研究所公众号，水也有年龄吗？赵飞虹，2023.6.30

【2】中科院地质地球所公众号，你知道地球上最老的地下水是多大年龄吗？孔佑兴，2022.1.24

【3】方林茹.水从哪里来[J].地球,2020(08):30-33.

【4】Sherwood Lollar, et al, Exploring the deep, ancient hydrogeosphere within Precambrian crystalline rocks using noble gases[J], AGU Fall Meeting, 2016