Der natürliche Tritiumhaushalt der Erde und die Frage seiner zeitlichen Variation

Abstract

Im Jahre 1932 entdeckten Urey, Brickwedde und Murphy (Physic. Rev. 40 [1932] 1), daß in der Natur neben dem normalen Wasserstoff ein schwererer Wasserstoff, das Deuterium, vorkommt. Dieses Deuterium war so lange unbekannt geblieben, weil es relativ zum gewöhnlichen Wasserstoff nur eine Häufigkeit von etwa 1,5 • 10^-4 besitzt. Erst etwa zwei Jahrzehnte später wurde von Faltings und Harteck und v. Grosse, Johnston, Wolfgang und Libby ein weiteres, noch schwereres Isotop des Wasserstoffs in der Natur entdeckt. Dieser überschwere Wasserstoff, ³H, wird Tritium genannt und findet sich im irdischen Wasser in den äußerst geringen Konzentrationen von 10^-17 und darunter. Im Gegensatz zum Deuterium, das ein stabiles Isotop des Wasserstoffs ist, ist Tritium radioaktiv mit einer Halbwertszeit von 12,3 Jahren. Sein Vorhandensein in der Natur ist nur dadurch möglich, daß es durch die kosmische Strahlung in der Atmosphäre dauernd nachgebildet wird. Neuerdings, seit etwa 1954, trägt auch die künstliche Produktion von Tritium durch Wasserstoffbomben zum Haushalt des Tritiums auf der Erde erheblich bei. Als Isotope sind Deuterium und Tritium in ihren chemischen und physiko-chemischen Eigenschaften dem gewöhnlichen Wasserstoff sehr ähnlich. Bedingt durch ihre relativ großen Gewichtsunterschiede zeigen die Isotope des Wasserstoffs jedoch wesentlich größere Unterschiede in ihrem Verhalten als die Isotope schwererer Elemente.
Im letzten Jahrzehnt haben ausgedehnte Deuterium- und Tritiummessungen zu einer umfassenden Kenntnis der Geochemie des Wassers geführt, wobei das Tritium als radioaktiver Tracer Verwendung findet.
Die vorliegende Arbeit befaßt sich mit der Produktion des Tritiums in der Atmosphäre und seiner Verteilung auf die verschiedenen irdischen wasserstoffhaltigen Reservoire.