トリチウム

クロロフルオロカーボンとは別に、トリチウムは一時的なトレーサーとして機能することができ、その進化する分布のために世界の海 したがって、トリチウムは海洋循環と換気を調べるためのツールとして使用されており、そのような目的のために、通常、1TUは1つのトリチウム原子と1018個の水素原子の比として定義され、0.118Bq/lにほぼ等しいトリチウム単位で測定される。, 先に述べたように、主に北半球の高緯度地域での核実験は、1950年代後半から1960年代初頭にかけて、大気、特に成層圏に大量のトリチウムを導入しました。 これらの核実験の前に、地球の表面には約3-4キログラムのトリチウムしかありませんでしたが、これらの量は実験後の期間に2-3桁増加しました。, いくつかの情報源は、自然の背景レベルが約1,000TUを超えたと報告し、1963年と1964年に同位体が北半球で地下水の年齢を推定し、水文地質シミュレーションモデルを構築するために使用されている。 最近の科学的情報源は、兵器実験の高さでの大気レベルが1,000TUに近づき、雨水の放射性降下物レベルが5から10TUの間にあると推定しています。 1963年、バレンティア島アイルランドは降水量2,000TUを記録した。,

North Atlantic OceanEdit

成層圏(テスト後の期間)において、トリチウムは水分子と相互作用して酸化され、急速に生成された降雨の多くに存在していたため、トリチウムは北大西洋における水循環の進化と構造、ならびに水塊の換気と形成を研究するための予後的なツールとなった。

北大西洋に位置する深層水の補充率と転覆率を定量化するために、海洋過渡トレーサー(TTO)プログラムからの爆弾-トリチウムデータを使用した。,

爆弾-トリチウムはまた、南極の周りの深海に入ります。 大気中の爆弾トリチウム化水(HTO)のほとんどは、次のプロセスを介して海洋に入ることができます。

(a)降水量(b)蒸気交換(c)川流出

これらのプロセスは、HTOを数十年間までの時間スケールのための大きなトレーサーにします。,

1981年のこれらのプロセスからのデータを使用して、1TU等水面は亜熱帯地域の深さ500–1,000メートルの間にあり、大西洋の上部の再循環と換気のためにメキシコ湾流の南1,500-2,000メートルに伸びている。 北には、等海面が深くなり、10-20年の時間スケールにわたって海底の換気に直接関係する深海平野の床に達します。

大西洋でも、1960年代後半から1980年代後半にかけてのバミューダ近くのトリチウムプロファイルが明らかになっている。, 表面(1960年代)から400メートル(1980年代)までのトリチウム最大値の下向き伝播があり、これは年間約18メートルの深化速度に相当する。 また、深さ1,500メートルの1970年代後半と2,500メートルの1980年代半ばにトリチウムの増加があり、どちらも深層水の冷却イベントと関連する深層水換気に対応している。

1991年の研究から、トリチウムプロファイルは、新たに形成された北大西洋深層水(NADW)の混合と拡散を研究するためのツールとして使用され、トリチウムが4TUに増加することに対応した。, このNADWは、北大西洋からノルウェー海を分け、その後、深い境界流で西と赤道方向に流れる敷居を越えて流出する傾向があります。 このプロセスは、1981年から1983年の間に北大西洋深部における大規模なトリチウム分布を介して説明された。 亜極回転はNADWによって新鮮(換気)される傾向があり、高いトリチウム値(>1.5TU)に直接関係しています。, また、ラブラドール海から熱帯地方までの深部西部境界流のトリチウムが10倍減少しており、乱流混合と再循環による海洋内部への損失を示していることも明らかであった。

太平洋およびインド洋編集

1998年の研究では、スールー海、フリーマントル湾、ベンガル湾、ペナン湾、マラッカ海峡で表層海水および大気中の水蒸気(表面から10メートル)中のトリチウム濃度がサンプリングされた。, その結果、表層海水中のトリチウム濃度はフリーマントル湾(約0.40bq/l)で最も高く、沿岸海域で大量に見られるため、近くの土地からの淡水の流出の混合に認定される可能性があることが示された。 典型的には、より低い濃度は、南緯35度から45度の間および赤道付近で見出された。 結果はまた、(一般的に)トリチウムは、インド洋における爆弾トリチウムの物理的崩壊のために(1997年まで)長年にわたって減少していることを示した。, 水蒸気に関しては、トリチウム濃度は表面海水濃度(0.46から1.15Bq/リットルの範囲)よりも約一桁大きかった。 したがって,水蒸気トリチウムは表層海水濃度の影響を受けないため,蒸気中の高いトリチウム濃度は成層圏から対流圏への天然トリチウムの下方への移動の直接の結果であると結論した(したがって,海洋空気は緯度変化に依存する)。,

北太平洋では、トリチウム(北半球では爆弾トリチウムとして導入された)が三次元に広がっていました。 中緯度および低緯度地域には表面下の最大値があり,これは上部海洋における一定ポテンシャル密度(アイソピクナル)の線に沿った横方向混合(移流)および拡散過程を示している。 これらの最大値のいくつかは、塩分極値とよく相関しています。 海洋循環の構造を得るために、トリチウム濃度は一定のポテンシャル密度の3つの表面(23.90、26.02、および26.81)にマッピングされた。, その結果、6月から7月にかけて亜寒帯低気圧の26.81イソピクナルでトリチウムがよく混合され、このジャイルと南の高気圧のジャイルとの間でトリチウムの交換が遅いように見え、23.90と26.02表面のトリチウムは北太平洋の中央ジャイルと赤道地域の間でより遅い速度で交換されるように見えた。,

爆弾トリチウムの深さの浸透は3つの異なる層に分けることができます:

層1層1は最も浅い層であり、冬には最も深い換気層を含み、放射性降下物によってトリチウムを受け取り、移流および/または垂直拡散によっていくつかを失い、トリチウムの総量の約28%を含む。 レイヤー2レイヤー2は最初の層の下にありますが、26.81アイソピクナルの上にあり、もはや混合層の一部ではありません。, その2つの源は混合層から下方に拡散するものと、露頭層(極側)から横方向に膨張するものであり、総トリチウムの約58%を含んでいる。 レイヤ3レイヤ3は、露頭イソピクナルよりも深く、垂直拡散を介してトリチウムのみを受け取ることができる水の代表であり、残りの14%を含む。

ミシシッピ川システム編集

核の放射性降下物の影響は、ミシシッピ川システム全体で米国で感じられました。, トリチウム濃度は、湖、小川、河川などの表層水を含む大陸水文学システム(通常の海洋水文学システムとは対照的に)の滞留時間を理解するために使用 これらのシステムを研究することは、農業目的や河川全体の水質に関する情報を社会や自治体に提供することもできます。,

2004年の研究では、ミシシッピ川流域全体のトリチウム濃度(1960年代から)の調査中に、オハイオ川(ミシシッピ川流域への最大の入力)、ミズーリ川、およびアーカンソー川など、いくつかの河川が考慮された。 最大のトリチウム濃度は1963年にこれらの川のすべてのサンプリングされた場所で発見され、1962年の核爆弾実験による降水量のピーク濃度とよく相関, 全体の最高濃度はミズーリ川(1963年)で発生し、1,200TUを超えていたが、最低濃度はアーカンソー川で発見された(850TUを超えることはなく、10TU未満1980年代半ば)。

河川からのトリチウムデータを使用して、いくつかのプロセスを特定することができます:地下水貯留層からの水の直接流出と流出。 これらのプロセスを用いて,過渡トリチウムトレーサに対する河川流域の応答をモデル化することが可能になった。, そこで、プロンプトフロー成分(最近の降水量-“ピストン”)と流域に水が1年以上存在する成分(”よく混合貯水池”)の2つの成分からなる二つのメンバー混合モデルを開発した。, したがって、流域のトリチウム濃度は、流域内の滞留時間、シンク(放射性崩壊)またはトリチウムの供給源、および入力関数の関数となる。

オハイオ川の場合、トリチウムデータは、流れの約40%が(オハイオ盆地で)1年未満の滞留時間の降水量で構成され、古い水は約10年の滞留時間で構成されていることを示した。 したがって、短い滞留時間(1年未満)は、二部材混合モデルの”プロンプトフロー”成分に対応していました。, ミズーリ川については、滞留時間は約4年であり、プロンプトフロー成分は約10%であることが示された(これらの結果は、ミズーリ川の地域の一連のダムによるものである)。

ミシシッピ川の主幹を通ってメキシコ湾に入るトリチウムの質量フラックスについては、約780グラムのトリチウムが1961年から1997年の間に川から湾に流れ出し、平均7.7PBq/yrであることがデータによって示された。, そして、ミシシッピ川を通る現在のフラックスは、爆弾前の期間のフラックスとは対照的に、年間約1-2グラムであり、年間約0.4グラムである。

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