Abgesehen von Fluorchlorkohlenwasserstoffen kann Tritium als vorübergehender Tracer fungieren und hat aufgrund seiner sich entwickelnden Verteilung die Fähigkeit, die biologischen, chemischen und physikalischen Wege in den Weltmeeren zu „skizzieren“. Tritium wurde somit als Werkzeug zur Untersuchung der Ozeanzirkulation und-belüftung verwendet und wird für solche Zwecke üblicherweise in Tritiumeinheiten gemessen, wobei 1 TU als Verhältnis von 1 Tritiumatom zu 1018 Wasserstoffatomen definiert ist, was ungefähr 0,118 Bq/Liter entspricht., Wie bereits erwähnt, führten Atomwaffentests, hauptsächlich in den Regionen mit hohem Breitengrad der nördlichen Hemisphäre, in den späten 1950er und frühen 1960er Jahren große Mengen Tritium in die Atmosphäre ein, insbesondere in die Stratosphäre. Vor diesen Atomtests befanden sich nur etwa 3 bis 4 Kilogramm Tritium auf der Erdoberfläche; aber diese Mengen stiegen während der Zeit nach dem Test um 2 oder 3 Größenordnungen., Einige Quellen berichteten, dass die natürlichen Hintergrundwerte 1963 und 1964 um etwa 1.000 TU überschritten wurden, und das Isotop wird in der nördlichen Hemisphäre verwendet, um das Alter des Grundwassers abzuschätzen und hydrogeologische Simulationsmodelle zu erstellen. Jüngste wissenschaftliche Quellen haben den atmosphärischen Pegel auf dem Höhepunkt der Waffentests auf 1.000 TU und den Regenwasserstand vor dem Fallout auf 5 bis 10 TU geschätzt. Im Jahr 1963 verzeichnete Valentia Island Ireland 2.000 Niederschlagsmengen.,
Nordatlantik >
Während in der Stratosphäre (nach der Testphase) das Tritium mit Wassermolekülen interagierte und zu Wassermolekülen oxidierte, war es in einem Großteil des schnell produzierten Niederschlags vorhanden, was Tritium zu einem prognostischen Werkzeug für die Untersuchung der Entwicklung und Struktur des hydrologischen Zyklus sowie der Belüftung und Bildung von Wassermassen im Nordatlantik machte.
Bomb-Tritium-Daten wurden aus dem Transient Tracers in the Ocean (TTO) – Programm verwendet, um die Nachschub-und Umkippraten für Tiefwasser im Nordatlantik zu quantifizieren.,
Bomb-Tritium dringt auch in den tiefen Ozean um die Antarktis ein. Der größte Teil des explosiven tritiierten Wassers (HTO) in der Atmosphäre kann durch die folgenden Prozesse in den Ozean gelangen:
(a) Niederschlag (b) Dampfaustausch (c) Flussabfluss
Diese Prozesse machen HTO zu einem großartigen Tracer für Zeitskalen bis zu einigen Jahrzehnten.,
Unter Verwendung der Daten aus diesen Prozessen für 1981 liegt die 1 TU Isosurface zwischen 500 und 1.000 Meter tief in den subtropischen Regionen und erstreckt sich dann aufgrund der Rezirkulation und Belüftung im oberen Teil des Atlantischen Ozeans auf 1.500–2.000 Meter südlich des Golfstroms. Im Norden vertieft sich die Isosurfläche und erreicht den Boden der Abgrundebene, der in direktem Zusammenhang mit der Belüftung des Meeresbodens über 10-20 Jahre steht.
Auch im Atlantik zeigt sich das Tritiumprofil in der Nähe von Bermuda zwischen den späten 1960er und späten 1980er Jahren., Es gibt eine Abwärtsausbreitung des Tritiummaximums von der Oberfläche (1960er Jahre) auf 400 Meter (1980er Jahre), was einer Vertiefungsrate von etwa 18 Metern pro Jahr entspricht. Es gibt auch Tritiumerhöhungen in 1.500 Metern Tiefe in den späten 1970er und 2.500 Metern in der Mitte der 1980er Jahre, die beide Kühlereignissen im Tiefwasser und der damit verbundenen Tiefwasserlüftung entsprechen.
Aus einer Studie aus dem Jahr 1991 wurde das Tritiumprofil als Werkzeug zur Untersuchung der Vermischung und Ausbreitung von neu gebildetem nordatlantischem Tiefwasser (NADW) verwendet, was einem Tritiumanstieg auf 4 TU entspricht., Diese NADW neigt dazu, über Schweller zu verschütten, die das Norwegische Meer vom Nordatlantik trennen und dann in tiefen Grenzströmungen nach Westen und Äquator fließen. Dieser Prozess wurde durch die großflächige Tritiumverteilung im tiefen Nordatlantik zwischen 1981 und 1983 erklärt. Der subpolare Gyre neigt dazu, vom NADW aufgefrischt (belüftet) zu werden und steht in direktem Zusammenhang mit den hohen Tritiumwerten (> 1.5 TU)., Ebenfalls offensichtlich war die Abnahme des Tritiums in der tiefen westlichen Grenzströmung um den Faktor 10 von der Labradorsee zu den Tropen, was auf einen Verlust des Meeresinneren aufgrund turbulenter Vermischung und Rezirkulation hindeutet.
Pazifik und Indischer Ozeanedit
In einer Studie von 1998 wurden Tritiumkonzentrationen in Oberflächenwasser und atmosphärischem Wasserdampf (10 Meter über der Oberfläche) an folgenden Orten untersucht: das Sulu-Meer, die Fremantle-Bucht, die Bucht von Bengalen, die Penang-Bucht und die Straße von Malakka., Die Ergebnisse zeigten, dass die tritium-Konzentration in der Oberfläche, Meerwasser war am höchsten bei den Fremantle Bucht (etwa 0.40 Bq/liter), das könnte akkreditiert werden, um die Vermischung der Abfluss von Süßwasser aus den umliegenden Ländern, da große Mengen finden sich in küstennahen Gewässern. Typischerweise wurden niedrigere Konzentrationen zwischen 35 und 45 Grad südlicher Breite und in der Nähe des Äquators gefunden. Auch Ergebnisse angezeigt, die (im Allgemeinen) tritium verringert sich im Laufe der Jahre (bis 1997) aufgrund der physikalischen Zerfall Bombe tritium in den indischen Ozean., Was Wasserdampf betrifft, so war die Tritiumkonzentration ungefähr um eine Größenordnung größer als die Oberflächenwasserkonzentrationen (im Bereich von 0, 46 bis 1, 15 Bq/Liter). Daher wird das Wasserdampf-Tritium nicht durch die Oberflächenwasserkonzentration beeinflusst; Daher wurde der Schluss gezogen, dass die hohen Tritiumkonzentrationen im Dampf eine direkte Folge der Abwärtsbewegung des natürlichen Tritiums von der Stratosphäre in die Troposphäre sind (daher zeigte die Ozeanluft eine Abhängigkeit von der Breitenänderung).,
Im Nordpazifik breitete sich das Tritium (in der nördlichen Hemisphäre als Tritium eingeführt) in drei Dimensionen aus. Es gab Untergrundmaxima in den Regionen mittlerer und niedriger Breite, was auf laterale Misch – (Advektions -) und Diffusionsprozesse entlang einer konstanten Potentialdichte (Isopycnals) im oberen Ozean hindeutet. Einige dieser Maxima korrelieren sogar gut mit Salzgehalt Extrema. Um die Struktur für die Ozeanzirkulation zu erhalten, wurden die Tritiumkonzentrationen auf 3 Oberflächen mit konstanter Potentialdichte (23.90, 26.02 und 26.81) abgebildet., Die Ergebnisse zeigten, dass die tritium wurde gut gemischt (bei 6-7 TU) am 26.81 isopycnal in der subarktischen zyklonale Wirbel und es erschien ein langsamer Austausch von tritium (relativ zu flacheren isopycnals) zwischen diesem nordpazifikwirbel und der antizyklonischen Wirbels nach Süden; auch das tritium auf dem 23.90 und 26.02 Oberflächen erschien ausgetauscht werden langsamer zwischen den zentralen Wirbel von der Nord-Pazifischen Raum und den äquatorialen Regionen.,
Die Eindringtiefe von Bomben-Tritium lässt sich in 3 verschiedene Schichten aufteilen:
Schicht 1 Schicht 1 ist die flachste Schicht und umfasst die tiefste, belüftete Schicht im Winter; sie hat über radioaktiven Fallout Tritium erhalten und hat durch Vorschub und/oder vertikale Diffusion einige verloren und enthält etwa 28% der Gesamtmenge an Tritium. Schicht 2 Schicht 2 befindet sich unter der ersten Schicht, aber über der 26.81 isopycnal und ist nicht mehr Teil der gemischten Schicht., Seine 2 Quellen sind Diffusion nach unten von der gemischten Schicht und seitlichen Erweiterungen outcropping Schichten (poleward); es enthält etwa 58% des gesamten Tritiums. Schicht 3 Schicht 3 ist repräsentativ für Gewässer, die tiefer sind als das Outcrop Isopycnal und nur Tritium über vertikale Diffusion empfangen können; es enthält die restlichen 14% des gesamten Tritiums.
Mississippi SystemEdit
Die Auswirkungen der nuklearen fallout empfunden wurden in den Vereinigten Staaten in den Mississippi River System., Tritiumkonzentrationen können verwendet werden, um die Verweilzeiten kontinentaler hydrologischer Systeme (im Gegensatz zu den üblichen ozeanischen hydrologischen Systemen) zu verstehen, zu denen Oberflächengewässer wie Seen, Bäche und Flüsse gehören. Das Studium dieser Systeme kann auch Gesellschaften und Kommunen Informationen für landwirtschaftliche Zwecke und die allgemeine Flusswasserqualität liefern.,
In einer Studie von 2004, mehrere Flüsse berücksichtigt wurden bei der Untersuchung von tritium-Konzentrationen (beginnend in den 1960er-Jahren) in den Mississippi River Basin: Ohio River (der größte Eingang zu den Mississippi River flow), Missouri und Arkansas River. Die größten Tritiumkonzentrationen wurden 1963 an allen untersuchten Orten in diesen Flüssen gefunden und korrelieren gut mit den Spitzenkonzentrationen im Niederschlag aufgrund der Atombombenversuche im Jahr 1962., Die insgesamt höchsten Konzentrationen traten im Missouri River (1963) auf und betrugen mehr als 1.200 TU, während die niedrigsten Konzentrationen im Arkansas River gefunden wurden (nie mehr als 850 TU und weniger als 10 TU in der Mitte der 1980er Jahre).
Anhand der Tritiumdaten aus den Flüssen können mehrere Prozesse identifiziert werden: direkter Abfluss und Abfluss von Wasser aus Grundwasserreservoirs. Mit diesen Prozessen wird es möglich, die Reaktion der Flusseinzugsgebiete auf den transienten Tritiumtracer zu modellieren., Zwei der häufigsten Modelle sind die folgenden:
Kolbenstrom Ansatz Tritium Signal erscheint sofort; und gut gemischte Reservoir Ansatz Abflusskonzentration hängt von der Verweilzeit des Beckens Wasser
Leider scheitern beide Modelle, das Tritium in Flussgewässern zu reproduzieren; so wurde ein zweigliedriges Mischmodell entwickelt, das aus 2 Komponenten besteht: eine gut gemischte Komponente (recent Niederschlag-„Kolben“) und eine Komponente, wo Wasser länger im Becken als 1 Jahr („gut gemischte Reservoir“)., Daher wird die Basin Tritium Konzentration eine Funktion der Verweilzeiten innerhalb des Beckens, sinkt (radioaktiver Zerfall) oder Quellen von Tritium, und die Eingangsfunktion.
Für den Ohio River zeigten die Tritiumdaten, dass etwa 40% des Flusses aus Niederschlägen mit Verweilzeiten von weniger als 1 Jahr (im Ohio Basin) bestanden und ältere Gewässer aus Verweilzeiten von etwa 10 Jahren bestanden. Somit entsprachen die kurzen Verweilzeiten (weniger als 1 Jahr) der „Prompt-Flow“-Komponente des zweigliedrigen Mischmodells., Was den Missouri River betrifft, so deuteten die Ergebnisse darauf hin, dass die Verweilzeiten ungefähr 4 Jahre betrugen, wobei die Prompt-Flow-Komponente etwa 10% betrug (diese Ergebnisse sind auf die Reihe von Dämmen im Bereich des Missouri River zurückzuführen).
Was den Massenfluss von Tritium durch den Hauptstamm des Mississippi in den Golf von Mexiko betrifft, so deuten Daten darauf hin, dass zwischen 1961 und 1997 etwa 780 Gramm Tritium aus dem Fluss und in den Golf geflossen sind, durchschnittlich 7,7 PBq/Jahr., Und aktuelle Flüsse durch den Mississippi River sind etwa 1 bis 2 Gramm pro Jahr im Gegensatz zu den Pre-Bomb Zeitraum Flüsse von etwa 0,4 Gramm pro Jahr.