海洋化学百科

2023-02-28

又称超重氢,其质量约为氢的三倍,化学符号为3H或T。氚是氢元素中唯一的放射性同位素,为β放射体,半衰期为12.26年。它在自然界中的含量甚微(仅为氢的10-18),通常是在反应堆内用中子轰击6Li制出来的。氚可用作氢弹燃料,生产3He,以及作放射性示踪原子。

海洋中也存在着氚。有天然的,也有人工产生的。

温度 (℃) 纯水 盐 度
10 20 30 33 35 37 40
0 5 10 15 20 25 30 0.90 0.74 0.61 0.51 0.44 0.37 0.32 0.83 0.68 0.56 0.47 0.40 0.35 0.30 0.76 0.63 0.52 0.44 0.37 0.32 0.28 0.69 0.58 0.48 0.40 0.35 0.30 0.26 0.67 0.57 0.47 0.39 0.34 0.29 0.26 0.66 0.56 0.46 0.39 0.33 0.29 0.25 0.65 0.55 0.45 0.38 0.33 0.28 0.25 0.63 0.53 0.44 0.37 0.32 0.28 0.25

海洋中的天然3H是由宇宙射线通过次级中子与14N进行(n,t)反应在大气中产生的,然后3H再通过光化学反应和交换反应形成水分子,与雨水一起降落到陆地和海洋中; 人工3H主要是由核爆炸产生的,还有一部分来自原子能工厂的废气排放。将来环境中的3H主要来源很可能是聚变反应堆产生的。核爆炸产生的3H通过对流层进入大气与海洋的界面。

据估计,天然的3H总量约为3×106居里,原子弹爆炸产生的3H较少,约为0.07公斤3H/兆吨爆炸量,氢弹爆炸产生的3H较多,约为2公斤3H/兆吨爆炸量。

氢弹试验始于1952年,在此以前,地球表面3H的浓度是很低的,在北半球3H的浓度约为5—10T.U.,而在海洋则更少,仅0.6—1.6 T.U.(凡1T.U.=1×10-183H/H原子的就叫做1 个氚单位或3H单位。以水来说,1个氚单位约等于每升水样含3H3.2×10-12居里)。

米歇尔(Michel,1975),这个岛处于太平洋西北环流中,岛附近的表层水3H的浓度变化可以代表北太平洋中纬度和高纬度海域表层水3H的变化。据调查,1963年表层水3H的浓度明显地提高,1960年达到最高峰,以后逐渐下降,这与海水中90Sr、137Cs的变化相似。但在赤道太平洋一些站位,1963年3H的浓度虽有所提高,但并不明显,1963年后,3H的浓度大体趋于稳定。

3H在太平洋和大西洋的垂直分布均随着纬度的不同而有差别。在北大西洋中纬度和高纬度海域,在1000米以深的海水中仍可测出3H,浓度约为表层水的十分之一。而在南大西洋,超过200米深的海水便测不出3H。

米歇尔、三宅泰雄等人还根据3H在太平洋的分布情况,计算了太平洋的洋流速度,水的停留时间和涡动扩散系数等。