尋求水源，拯救飢荒，同位素探索生命之源
同位素應用於水文的測量，可輕易克服傳統技術所不能突破的瓶頸，如使用中子水分測定器，測量土壤中的水分，以決定灌溉時間及水量。由於能夠在不同時間，測定同一地點與深度的土壤水分，且不破壞土壤組織，因此，在農業灌溉上，佔有相當重要地位。
 
水，是維繫生命的泉源，找尋充分的水源，便利人類的居住，並發展農業、工業，是科學家們急欲達成的目標。國際原子能總署成立之初，即投入大量的時間及金錢進行水文研究，以解決這個全世界所共同面臨的問題。

科學家們發現氫彈試爆所釋出的氚，是很好的氫追蹤元素，只要分析出氚在雨中的含量，即可得到許多關於水的流程資料。在世界氣象組織(WMO)的協助下，積極進行一項世界性的定期水樣分析工作，這項測量對於原子能總署所設立的水文實驗室，極具價值。同位素應用於水文的測量，可輕易克服傳統技術所不能突破的瓶頸，如使用中子水分測定器，測量土壤中的水分，以決定灌溉時間及水量。由於能夠在不同時間測定同一地點與深度的土壤水分，且不破壞土壤的組織，因此，在農業灌溉上，佔有相當重要地位。

鑿井鑽孔也可利用同位素測定地層的性質，如含水量的位置，土壤或岩石的種類、空隙率、保水率等。已經發展成熟的科學儀器，例如中子探測儀(Calibrated Neutron Logs)可對鑽孔周圍的地質變化，加以紀錄並作判斷；天然加馬探測儀(Natural Gamma Logs)則是透過不同的岩石釋放出強度各異的天然加馬射線，來完成地層的判斷；加馬--加馬測定儀(Gamma-Gamma Logs)，主要應用在鑽孔中的岩石密度測定。

解開河神的懸奧 
此外，判斷地下水的存在與流動，主要是依賴岩石裂縫。裂縫越多的岩石層，外洩的放射性(主要為加馬射線)亦相對增加，因此，可藉由放射線的強弱程度，來判斷地下水的多寡，以決定較豐沛的水脈位置。在水文學上，「年齡」是指地下水進入及存在於地底的時間。過去，地下水的年齡一直是個謎團，但隨著原子科技的發展，藉由水中所含的氚或碳十四即可明確推算出水的年齡。一般應用中，氚可以測定較新的年代，大約可至100年左右；碳十四則用以測定較久的年代，最多可測至五萬年左右。

一絲一毫全體現 
「追蹤」是同位素在水文學上另一重要應用。透過同位素，可獲知地下水的流動方向，並以單點稀釋法，測知平均流速與流量。同時，想測定井中的垂直水流，唯有同位素示蹤劑，才能穿透中間的不透水層阻隔。水庫發生漏水現象，是個令人擔憂的問題，因為嚴重的漏水可能會引發庫的崩潰，造成重大的生命財產損失。使用同位素示蹤劑，可查出漏隙的位置，再配合實地工程、地質、水質、水文各方面的資料，予以補修，以絕後患。此外，河流及渠道的漏水，亦可透過同位素的輔助，對症下藥加以根治。較深的水庫或湖泊常因溫度、含鹽量及含砂量的不同而產生層流現象(即水流中有明顯的層次顯示)。以同位素氚、碘131、溴82、鑭140等進行追蹤，可瞭解水中的層流，而有助於水庫的管理，延長水庫的壽命，並維持水的品質。

積沙成塔危害深 
泥沙，是水文學上的一大難題。大量的泥沙淤積，造成河床墊高、河道變遷、河堤潰決、水庫堵塞等危害。中國歷年來，深受黃河水患之苦，即因黃河的含沙量太高所致。而台灣的河流，如濁水溪，亦面臨和黃河相同的困擾。而在傳統的研究方法中，對泥沙問題有許多研究方向，如泥污的來源、土壤沖刷的進行、泥沙淤積的過程、水庫中淤積物排除的方法、河川的造床運動等。但由於牽涉的因素錯綜複雜，很難得到完整可靠的結果。所以，同位素追蹤技術就成為解決難題的最佳途徑。鈷六十可適合於少數種類的泥沙，鎝一八二則可適用於所有的泥沙，應用範圍更廣。在上游實施灌溉時，部分的水會滲入地底成為地下水，待至下游又重新出現，成為地面水，又可用於灌溉，因此，以同位素追蹤，弄清楚水流的來龍去脈，對於灌溉回歸水的運用，極具價值。