Тритий

Тяжелый изотоп водорода Н3, или тритий, постоянно образуется при активации азота космическими лучами. До 1952 г. содержание трития в большинстве дождевых вод составляло примерно от 1 до 10 тритиевых единиц (тритиевая единица — концентрация в один атом Н3 на 1018 атомов водорода — соответствует радиоактивности около 3,2·103 мкмккюри/мл). В результате термоядерных испытаний начиная с 1952 г. содержание Н3 в атмосферных осадках и поверхностных водах сильно увеличилось. Первые испытания серии «Айви» в 1952 г. дали небольшое количество трития по сравнению с серией «Касл» в 1954 г. и другими более поздними испытаниями. Максимальные концентрации трития в Северном полушарии достигли нескольких сот тритиевых единиц, но колебания концентрации трития сильно зависят как от времени, так и географического положения местности. Максимальная концентрация трития, равная 2937 тритиевым единицалг, отмечена в марте 1954 г. в Оттаве. Изменения концентрации трития зависят от времени ядерных испытаний, их типа и места проведения, а также от особенностей отдельных ливней, характера местных ветров и количества осадков, образующихся в результате повторной конденсации старой воды океана в районах восходящих океанских течений.

Имеющиеся данные не позволяют подсчитать общую среднюю концентрацию трития в воде, инфильтровавшейся в землю за последнее время. Некоторые определения показали, что вода, просачивавшаяся в землю после 1954 г., первоначально имела активность более 10 тритиевых единиц, а во многих районах более 20 тритиевых единиц. Максимальные концентрации трития в воде местами будут, конечно, почти равны концентрации этого изотопа в осадках, составляющей несколько сотен тритиевых единиц. Дисперсия инфильтрующейся воды снижает максимальную концентрацию трития по мере продвижения воды через водоносный горизонт.

Тритий используют как для датирования, так и прослеживания миграции воды. Вследствие относительно короткого периода полураспада трития, равного 12,4 года, содержание трития в воде, отмечавшееся до 1954 г., через 40—60 лет нельзя будет обнаружить ныне применяемыми методами. Примерно через 90 лет содержание трития в воде, имеющее своим источником атмосферные осадки периода испытаний термоядерного оружия, должно быть ниже предела чувствительности методов измерения.

Тритиевый метод датирования подземных вод — довольно приближенный из-за недостаточной надежности данных о первоначальном содержании трития в инфильтрующихся дождевых водах, степени смешения вод в водоносных горизонтах в результате дисперсии и вследствие возможного смешения при отборе проб из скважин, вскрывающих различные водоносные горизонты. На основании датирования подземных вод, осуществленного в различных частях земного шара, были сделаны ценные, хотя и приближенные выводы. Например, по концентрациям трития, равным 3,7—5,0 тритие-вых единиц, в неглубоко залегающих подземных водах вади Аравийского полуострова, сложенных гравием, определили, что возраст воды, отобранной в 1958 г., около 10 лет, поскольку величины содержания трития были слишком низки, чтобы их отнести за счет атмосферных осадков, выпавших после 1954 г., но достаточно велики, чтобы считать, что прошло менее одного периода полураспада трития. Либби сообщил о нескольких случаях применения тритиевого датирования, на основании которого воды могут быть определены как воды недавнего атмосферного происхождения либо как воды, не контактировавшие с атмосферой в течение более десятилетия или около этого периода. Данными датирования с помощью трития можно воспользоваться при решении неотложных практических задач. Так, на острове Молокаи (Гавайские острова) вода, удерживаемая системой дамб, частично оказалась относительно старой, т. е. эту систему можно использовать для многолетнего накопления вод влажного сезона. Если возраст исследуемой воды оказался бы меньше года, это указывало бы на очень быстрый водообмен в системе, что свидетельствовало бы о невозможности использовать данную систему для накопления воды.

Искусственный тритий — почти идеальный индикатор. Он представляет собой неотъемлемую часть воды и поэтому не сорбируется избирательно водоносными породами; его можно обнаружить в относительно небольших количествах; период полураспада трития достаточно длителен, что позволяет использовать этот изотоп в экспериментах продолжительностью в несколько лет; биологическое действие трития ниже, чем у многих других радиоизотопов, а первоначальное его содержание в воде невелико.

Естественный тритий также можно использовать в качестве индикатора подземных вод. В исследованиях, проведенных в штате Нью-Джерси, пробы воды на анализ содержания трития отбирались с различных глубин из скважин, расположенных более или менее перпендикулярно к направлению регионального стока подземных вод. Хотя в указанном районе водоносные породы местами отличаются слоистостью, в целом они довольно однородны, но, вероятно, совершенно анизотропны. Результаты этих исследований (рис. 5.2) показывают, что вода в водоносном горизонте расположена слоями и ниже 30 м свободна от трития. Пробы речной воды свидетельствуют о том, что меженный сток реки питается нижними слоями воды, не содержащей трития.

 
< Пред.   След. >