förutom klorfluorkarboner kan tritium fungera som en transient spårämne och har förmågan att ”beskriva” de biologiska, kemiska och fysiska vägarna i världshaven på grund av dess föränderliga fördelning. Tritium har sålunda använts som ett verktyg för att undersöka havscirkulation och ventilation och för sådana ändamål mäts vanligen i Tritiumenheter där 1 TU definieras som förhållandet 1 tritiumatom till 1018 väteatomer, ungefär lika med 0,118 Bq/liter., Som tidigare noterats introducerade kärnvapenprovning, främst i norra halvklotets hög latitudregioner, under slutet av 1950-talet och början av 1960-talet stora mängder tritium i atmosfären, särskilt stratosfären. Före dessa kärnvapenprov fanns det bara cirka 3 till 4 kg tritium på jordens yta; men dessa mängder steg med 2 eller 3 storleksordningar under eftertestperioden., Vissa källor rapporterade naturliga bakgrundsnivåer överskreds med cirka 1,000 TU i 1963 och 1964 och isotopen används på norra halvklotet för att uppskatta åldern av grundvatten och konstruera hydrogeologiska simuleringsmodeller. Nya vetenskapliga källor har uppskattat atmosfäriska nivåer på höjden av vapentester för att närma sig 1,000 TU och pre-fallout nivåer av regnvatten att vara mellan 5 och 10 TU. 1963 spelade Valentia Island Irland in 2 000 TU i nederbörd.,
Nordatlantiska OceanEdit
medan i stratosfären (efter testperioden) samverkade tritiumet med och oxiderade till vattenmolekyler och var närvarande i mycket av det snabbt producerade nederbördet, vilket gjorde tritium till ett prognostiskt verktyg för att studera utvecklingen och strukturen av den hydrologiska cykeln samt ventilation och bildning av vattenmassor i Nordatlanten.
Bomb – tritium-data användes från Transient Tracers in the Ocean (tto) – programmet för att kvantifiera påfyllnings-och vältningsgraden för djupt vatten i Nordatlanten.,
Bomb-tritium går också in i det djupa havet runt Antarktis. Det mesta av bomben tritierade vattnet (HTO) i hela atmosfären kan komma in i havet genom följande processer:
(a) nederbörd (b) ångutbyte (C) flodavrinning
dessa processer gör HTO till en bra spårare för tidsskalor upp till några decennier.,
med Hjälp av data från dessa processer för 1981, 1 TU isosurface ligger mellan 500 och 1 000 meters djup i subtropiska områden och sedan sträcker sig till 1 500–2 000 meter söder om golfströmmen på grund av cirkulation och ventilation i den övre delen av Atlanten. I norr fördjupar isosurface och når golvet i abyssal plain som är direkt relaterad till ventilationen av havsbotten över 10-20 år tidsskalor.
även tydligt i Atlanten är tritiumprofilen nära Bermuda mellan slutet av 1960-talet och slutet av 1980-talet., Det finns en nedåtgående förökning av tritium maximum från ytan (1960-talet) till 400 meter (1980-talet), vilket motsvarar en fördjupning på cirka 18 meter per år. Det finns också tritiumökningar på 1500 meters djup i slutet av 1970-talet och 2 500 meter i mitten av 1980-talet, som båda motsvarar kylhändelser i det djupa vattnet och tillhörande djupvattenventilation.
från en studie 1991 användes tritiumprofilen som ett verktyg för att studera blandning och spridning av nybildat Nordatlantiskt djupvatten (NADW), vilket motsvarar tritiumökningar till 4 TU., Detta NADW tenderar att spilla över trösklar som delar Norska havet från Nordatlanten och sedan flyter till väst och equatorward i djupa gränsströmmar. Denna process förklarades genom den storskaliga tritiumdistributionen i den djupa Nordatlanten mellan 1981 och 1983. Den subpolära gyren tenderar att fräschas (ventileras) av NADW och är direkt relaterad till de höga tritiumvärdena (> 1.5 TU)., Också uppenbart var minskningen av tritium i den djupa västra gränsströmmen med en faktor 10 från Labradorhavet till troperna, vilket indikerar förlust av havsinredning på grund av turbulent blandning och recirkulation.
Pacific och Indian oceansEdit
i en 1998-studie samlades tritiumkoncentrationer i ytvatten och atmosfärisk vattenånga (10 meter över ytan) på följande platser: Suluhavet, Fremantle Bay, Bengalbukten, Penangbukten och Malackasundet., Resultaten visade att tritiumkoncentrationen i ytvatten var högst vid Fremantle Bay (ungefär 0,40 Bq / liter), som kunde ackrediteras för blandning av avrinning av sötvatten från närliggande länder på grund av stora mängder som finns i kustvatten. Vanligtvis hittades lägre koncentrationer mellan 35 och 45 grader sydlig latitud och nära ekvatorn. Resultaten visade också att tritium (i allmänhet) har minskat under åren (fram till 1997) på grund av det fysiska sönderfallet av bomb tritium i Indiska Oceanen., När det gäller vattenånga var tritiumkoncentrationen ungefär en storleksordning större än ytvattenkoncentrationerna (från 0,46 till 1,15 Bq / liter). Därför påverkas inte vattenånga tritium av ytvattenkoncentrationen; sålunda drogs de höga tritiumkoncentrationerna i ångan att vara en direkt följd av den nedåtgående rörelsen av naturlig tritium från stratosfären till troposfären (därför visade havsluften ett beroende av latitudinförändring).,
i norra Stilla havet sprids tritium (introducerat som bomb tritium på norra halvklotet) i tre dimensioner. Det fanns subsurface maxima i mitten och låga latitudregioner, vilket indikerar lateral blandning (advection) och diffusionsprocesser längs linjer med konstant potentiell densitet (isopycnals) i övre havet. Några av dessa maxima korrelerar även bra med salthalt extrema. För att erhålla strukturen för havcirkulationen kartlades tritiumkoncentrationerna på 3 ytor med konstant potentiell densitet (23.90, 26.02 och 26.81)., Resultaten visade att tritium var väl blandade (vid 6 till 7 TU) på 26.81 isopycnal i subarktisk cykloniska gyre och det verkade vara en långsam utbyte av tritium (i förhållande till grundare isopycnals) mellan denna gyre och anticyclonic gyre till söder, även tritium på 23.90 och 26.02 ytor verkade vara utbytta i en långsammare takt mellan den centrala gyre av Norra Stilla havet och den ekvatoriella områden.,
djupet penetrering av bomb tritium kan separeras i 3 distinkta skikt:
lager 1 lager 1 är det grundaste skiktet och innehåller den djupaste, ventilerade skiktet på vintern; det har fått tritium via radioaktiv nedfall och förlorat några på grund av advection och/eller vertikal diffusion och innehåller cirka 28% av den totala mängden tritium. Skikt 2 skikt 2 är under det första skiktet men ovanför 26.81 isopycnal och är inte längre en del av det blandade skiktet., Dess 2 källor är diffusion nedåt från det blandade skiktet och laterala expansioner outcropping strata (poleward); den innehåller cirka 58% av det totala tritiumet. Layer 3 Layer 3 är representativt för vatten som är djupare än outcrop isopycnal och kan endast ta emot tritium via vertikal diffusion; det innehåller de återstående 14% av den totala tritium.
Mississippi River SystemEdit
effekterna av kärnkraftsfallet kände sig i USA i hela Mississippiflodsystemet., Tritiumkoncentrationer kan användas för att förstå uppehållstiderna för kontinentala hydrologiska system (i motsats till de vanliga oceaniska hydrologiska systemen) som inkluderar ytvatten som sjöar, strömmar och floder. Att studera dessa system kan också ge samhällen och kommuner information för jordbruksändamål och övergripande flodvattenkvalitet.,
i en 2004 studie beaktades flera floder under undersökningen av tritiumkoncentrationer (med början på 1960-talet) i hela Mississippi River Basin: Ohio River (största ingången till Mississippi River flow), Missouri River och Arkansas River. De största tritiumkoncentrationerna hittades 1963 på alla provtagna platser i dessa floder och korrelerar väl med toppkoncentrationerna i nederbörd på grund av kärnbombsproven 1962., De totala högsta koncentrationerna inträffade i Missourifloden (1963) och var större än 1,200 TU medan de lägsta koncentrationerna hittades i Arkansas River (aldrig större än 850 TU och mindre än 10 TU i mitten av 1980-talet).
flera processer kan identifieras med hjälp av tritiumdata från floderna: direkt avrinning och utflöde av vatten från grundvattenreservoarer. Med hjälp av dessa processer blir det möjligt att modellera flodbassängernas svar på den transienta tritiumtracern., Två av de vanligaste modellerna är följande:
Piston-flow approach tritium signal visas omedelbart; och välblandad reservoar approach utflödeskoncentration beror på uppehållstiden för bassängen vatten
tyvärr, båda modellerna misslyckas med att reproducera tritium i flodvatten; således utvecklades en två-medlemmars blandningsmodell som består av 2 komponenter: en snabbflödeskomponent (senaste nederbörd-”kolv”) och en komponent där vatten bor i bassängen under längre än 1 år (”välblandad reservoar”)., Därför blir tritiumkoncentrationen av bassängen en funktion av uppehållstiderna i bassängen, sänkor (radioaktivt sönderfall) eller tritiumkällor och inmatningsfunktionen.
För Ohiofloden indikerade tritiumdata att cirka 40% av flödet bestod av nederbörd med uppehållstider på mindre än 1 år (i Ohio basin) och äldre vatten bestod av uppehållstider på cirka 10 år. Således motsvarade de korta uppehållstiderna (mindre än 1 år) komponenten” prompt-flow ” i tvåledningsmodellen., När det gäller Missourifloden visade resultaten att uppehållstiden var ungefär 4 år med snabbflödeskomponenten cirka 10% (dessa resultat beror på serien av dammar i området av Missourifloden).
När det gäller massflödet av tritium genom Mississippiflodens huvudstam till Mexikanska golfen, visade data att cirka 780 gram tritium har flugit ut ur floden och in i viken mellan 1961 och 1997, i genomsnitt 7,7 PBq / yr., Och nuvarande flöden genom Mississippifloden är ca 1 till 2 gram per år i motsats till pre-bomb period flöden av ungefär 0,4 gram per år.