A trícium szerepe és viselkedése a légkörben és a csapadékban: természetes és antropogén hatások

Kulcsszavak: Trícium (3H), hidrológiai ciklus, légköri folyamatok, antropogén források, radioaktív bomlás

Absztrakt

A trícium régóta használt, hasznos nyomjelző izotóp a légköri transzport, a felszíni és a felszín alatti vizek, valamint a globális vízforgalom tanulmányozásához. Az elmúlt évtizedekben a tríciummérések alkalmazása jelentősen megnövekedett a vízkutatásban, hidrológiában, meteorológiában, oceanográfiában. A tanulmány célja, hogy bemutassa a trícium természetes és mesterséges forrásait és nyelőit, valamint kémiai-fizikai formáit a légkörben. Továbbá összefoglaljuk a csapadékban a trícium környezeti szintjét befolyásoló hatásokat: a hidrológiai ciklus különböző fizikai folyamatait, a csapadék mennyiségét, hígulását, a naptevékenységet, a szélességi és szárazföldi hatást. 1963 óta a nukleáris tesztekből származó magas tríciumkoncentráció a csapadékban jelentősen lecsökkent, majdnem elérve az egyensúlyi szintet. Emiatt a tríciumidősorokban azonosíthatók lettek a naptevékenység által kiváltott mintázatok, amelyeket a légköri folyamatok szintén befolyásolnak.

Szerző életrajzok

László Elemér, Izotóp Klimatológiai és Környezetkutató Központ, HUN-REN Atommagkutató Intézet

LÁSZLÓ ELEMÉR, meteorológus és hidrológus (ELTE, TTK, 2018, 2024), a HUN-REN Atommagkutató Intézet, Izotópklimatológiai és Környezetkutató Központ tudományos munkatársa. Érdeklődési területei: a csapadékizotópok meteorológiai alkalmazásai, izotóphidrológia, borok izotópbélyegének meghatározása, légköri modellezés. Egy NKFIH-pályázat vezetője.

Leelőssy Ádám, ELTE Eötvös Loránd Tudományegyetem, Földrajz- és Földtudományi Intézet, Meteorológiai Tanszék

LEELŐSSY ÁDÁM, meteorológus (ELTE, TTK, 2011), az ELTE Meteorológiai Tanszékének egyetemi adjunktusa. Érdeklődési terület: légszennyezés-meteorológia, légköri terjedési modellek, légköri radioaktivitás, számítógépes modellek használata pollenszennyezettség becslésére.

Hajnal Andor, sotoptech Zrt.

HAJNAL ANDOR, geográfus, geológus (SZTE TTK, 2010). Isotoptech Zrt. tudományos munkatársa. Érdeklődési területek: hidrológiai modellezés, környezeti monitoring.

Baksa Mátyás, Izotóp Klimatológiai és Környezetkutató Központ, HUN-REN Atommagkutató Intézet

BAKSA MÁTYÁS környezettan alapszak, meteorológus és hidrológus (ELTE TTK, 2021, 2023). A Közép-dunántúli Vízügyi Igazgatóság Vízrajzi és Adattári Osztályának Hidrológiai Értékelőcsoportjában dolgozott monitoring referens beosztásban. Debreceni Egyetem Fizikai Tudományok Doktori Iskolában PhD hallagató, valamint tudományos segédmunkatárs a HUN-REN Atommagkutató Intézet Környezetanalitikai Kutatócsoportjában. Kutatási területe: izotópklimatológia, izotóphidrológia.

Palcsu László, Izotóp Klimatológiai és Környezetkutató Központ, HUN-REN Atommagkutató Intézet

PALCSU LÁSZLÓ fizikus (KLTE TTK, 1998), tudományos főmunkatárs, az Izotópklimatológiai és Környezetkutató Központ vezetője. Érdeklődési területei: a kozmogén trícium és a Napciklus kapcsolata, jégrétegek korolása, izotóphidrológia, paleoklíma-rekonstrukció. Egy OTKA-pályázat vezetője.

Hivatkozások

Alvarez, L.W., Cornog, R. (1939). Helium and hydrogen of mass 3 [3]. Physical Review, 56(6), p. 613. https://doi.org/10.1103/PhysRev.56.613

Baglan, N., Alanic, G., Le Meignen, R., Pointurier, F. (2011). A follow-up of the decrease of non-exchangeable organically bound tritium levels in the surroundings of a nuclear research center. Journal of Environmental Radioactivity, 102(7), pp. 695-702. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2011.03.014

Begemann, F., Libby, W.F. (1957). Continental water balance, ground water inventory and storage times, surface ocean mixing rates and worldwide water circulation patterns from cosmic-ray and bomb tritium. Geochimica et Cosmochimica Acta, 12(4). pp. 277-296. https://doi.org/10.1016/0016-7037(57)90040-6

Bishop, K.F., Delafield, H.J., Eggleton, A.E.J., Peabody, C.O., Taylor, B.T. (1962). The tritium content of atmospheric methane. In Tritium in the Physical and Biological Sciences (pp. 1-9). Vienna: International Atomic Energy Agency (IAEA).

Böhlke, J.K., Révész, K., Busenberg, E., Deák, J., Deseo, É., Stute, M. (1997). Groundwater Record of Halocarbon Transport by the Danube River. Environmental Science and Technology, 33. pp. 3293-3299. https://doi.org/10.1021/es970336h

Cauquoin, A., Jean-Baptiste, P., Risi, C., Fourré, É., Stenni, B., Landais, A. (2015). The global distribution of natural tritium in precipitation simulated with an Atmospheric General Circulation Model and comparison with observations. Earth and Planetary Science Letters, 427, pp. 160–170. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2015.06.043

Connan, O., Maro, D., Hébert, D., Solier, L., Caldeira Ideas, P., Laguionie, P., St-Amant, N. (2015). In situ measurements of tritium evapotranspiration (3H-ET) flux over grass and soil using the gradient and eddy covariance experimental methods and the FAO-56 model. Journal of Environmental Radioactivity, 148. pp. 1-9. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2015.06.004

Craig, H., Lal, D. (1960). The production rate of natural tritium. Institution of Oceanography, University of California, La Jolla, 8(1). pp. 86-105. https://doi.org/10.3402/tellusa.v13i1.9430

Croudace, I.W., Warwick, P.E., Morris, J.E. (2012). Evidence for the preservation of technogenic tritiated organic compounds in an estuarine sedimentary environment. Environmental Science and Technology, 46(11). pp. 5704-5712. https://doi.org/10.1021/es204247f

Deák, J. (1975). Use of environmental isotopes to investigate th connection between surface and subsurface waters in the Nagykunság region, Hungary. Isotope Techniques in Groundwater Hydrology. pp. 157 167. IAEA, Vienna

Deák J., Hertelendi E., Süveges M., Barkóczi Zs. (1992). Parti szűrésű kutak vizének eredete trícium koncentrációjuk és oxigén izotóparányaik felhasználásával Hidrológiai Közlöny, 72. évf. 4. szám, pp. 204-210

Deák J. (2006). A Duna‐Tisza köze rétegvíz áramlási rendszerének izotóp‐hidrogeológiai vizsgálata. Doktori (PhD) értekezés, ELTE, ELTE TTK Geofizika Tanszék, Budapest

Dénes Gy., Deák J. (1981). Felszín alatti vizek környezeti izotóp vizsgálata. VITUKI témajelentés, 721/1/22., Budapest

Dow, C.L., DeWalle, D.R. (2000). Trends in evaporation and Bowen ratio on urbanizing watersheds in Eastern United States. Water Resources Research, 36(7), 1835. https://doi.org/10.1029/2000WR900062

Ehhalt, D.H., Rohrer, F. (2002). Tritiated water vapor in the stratosphere: Vertical profiles and residence time. T And D, 107. pp. 1-15. https://doi.org/10.1029/2001JD001343

Ehhalt, D.H., Rohrer, F. (2009). The tropospheric cycle of H2: A critical review. Tellus, Series B: Chemical and Physical Meteorology, 61(3). pp. 500-535. https://doi.org/10.1111/j.1600-0889.2009.00416.x

Eyrolle, F., Ducros, L., Le Dizès, S., Beaugelin-Seiller, K., Charmasson, S., Boyer, P., Cossonnet, C. (2018). An updated review on tritium in the environment. Journal of Environmental Radioactivity, 181. pp. 128–137. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2017.11.001

Faltings, V., Harteck, P. (1950). Der Tritiumgehalt der Atmosphäre. Zeitschrift Fur Naturforschung - Section A Journal of Physical Sciences, 5(8). pp. 438–439. https://doi.org/10.1515/zna-1950-0804

Fehér, J., van Genuchten, M.Th., Deák, J. (1992). Estimating long-term water flow rates in the vadose zone using tritium measurements Scientific colloquium on „Porous or fractured unsaturated media: transport and behavior” Monte Verita, Ascona, Switzerland

Fiévet, B., Pommier, J., Voiseux, C., Bailly Du Bois, P., Laguionie, P., Cossonnet, C., Solier, L. (2013). Transfer of tritium released into the marine environment by French nuclear facilities bordering the English Channel. Environmental Science and Technology, 47(12). pp. 6696-6703. https://doi.org/10.1021/es400896t

Flórián, E. (1958). A légköri radioaktivitás mérésének egyes eredményei. Időjárás, 62(5). pp. 266-274.

Gerontidou, M., Katzourakis, N., Mavromichalaki, H., Yanke, V., Eroshenko, E. (2021). World grid of cosmic ray vertical cut-off rigidity for the last decade. Advances in Space Research, 67(7). pp. 2231-2240. https://doi.org/10.1016/j.asr.2021.01.011

Grosse, A.V., Johnston, W.M.,Wolfgang, R.L., Libby, W.F. (1951). Tritium in nature. Science, 113(2923). pp. 1-2. https://doi.org/10.1126/science.113.2923.1

Happell, J.D., Östlund, G., Mason, A.S. (2004). A history of atmospheric tritium gas (HT) 1950-2002. Tellus, Series B: Chemical and Physical Meteorology, 56(3). pp. 183–193. https://doi.org/10.1111/j.1600-0889.2004.00103.x

Harteck, P. (1954). The relative abundance of HT and HTO in the atmosphere. The Journal of Chemical Physics, 22(10). pp. 1746–1751. https://doi.org/10.1063/1.1739888

IAEA/WMO (2024). Global Network of Isotopes in Precipitation. The GNIP Database. Accessible at: http://www.iaea.org/water.

Jean-Baptiste, P., Baumier, D., Fourré, E., Dapoigny, A., Clavel, B. (2007). The distribution of tritium in the terrestrial and aquatic environments of the Creys-Malville nuclear power plant (2002-2005). Journal of Environmental Radioactivity, 94(2). pp. 107–118. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2007.01.010

Jean-Baptiste, P., Fourré, E. (2013). The distribution of tritium between water and suspended matter in a laboratory experiment exposing sediment to tritiated water. Journal of Environmental Radioactivity, 116. pp. 193-196. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2012.11.004

Kaufman, S., Libby, W.F. (1954). The natural distribution of tritium. Physical Review, 93(6). pp. 1337-1344. https://doi.org/10.1103/PhysRev.93.1337

Kern, Z., Erdelyi, D., Vreča, P., Krajcar Bronić, I., Forizs, I., Kandu, T., Štrok, M., Palcsu, L., Suveges, M., Czuppon, G., Kohan, B., Hatvani, I.G. (2020). Isoscape of amount-weighted annual mean precipitation tritium (3H) activity from 1976 to 2017 for the Adriatic-Pannonian Region - AP3H_v1 database. Earth System Science Data, 12(3). pp. 2061–2073.

Kozák, K. (1982). Analysis of tritium in tree rings. Acta Physica Academiae Scientiarum Hungaricae, 52(3-4), 429–434. https://doi.org/10.1007/BF03158878

Kozák, K., Biró, T. (1984). Reconstruction of environmental tritium levels from wine analysis. Health Physics, 46(1). pp. 193-203. ttps://doi.org/10.1097/00004032-198401000-00017

Kozak, K., Horvatini, N. (1989). Institute of Isotopes of the Hungarian Academy of Sciences. Journal of Environmental Radioactivity, 31(3). pp. 766-770.

Kuruczné Csiky I. (1983). A csapadék trícium-koncentrációja Magyarországon. Időjárás, 87(2). pp. 77-–82.

László, E., Palcsu, L., Leelőssy, Á. (2020). Estimation of the solar-induced natural variability of the tritium concentration of precipitation in the northern and southern hemisphere. Atmospheric Environment, 233, 117605. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2020.117605

László, E., Zsigrai Gy., Novák, T., Palcsu, L., (2024). A cosmic signature in wine. In: 7th International Congress on Water, Waste and Energy Management. p. 068, 1 p.

Lucas, L.L., Unterweger, M.P. (2000). Comprehensive review and critical evaluation of the half-life of tritium. Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology, 105(4). pp. 541-549. https://doi.org/10.6028/jres.105.043

Masarik, J., Beer, J. (1999). Simulation of particle fluxes and cosmogenic nuclide production in the Earth’s atmosphere. Journal of Geophysical Research, 104(D10). pp. 12099-12111. https://doi.org/10.1029/1998JD200091

Masson, M., Siclet, F., Fournier, M., Maigret, A., Gontier, G., Bailly du Bois, P. (2005). Tritium along the French coast of the English Channel. Radioprotection. https://doi.org/10.1051/radiopro:2005s1-091

Novelli, P.C. (1999). Molecular hydrogen in the troposphere: Global distribution and budget. Journal of Geophysical Research Atmospheres, 104(D23). pp. 30427-30444. https://doi.org/10.1029/1999JD900788

Öestlund, H.G., Dorsey, H.G. (1975). Rapid electrolytic enrichment and hydrogen gas proportional counting of tritium. In Low-radioactivity Measurements and Applications: Proc. Int. Conf. High Tatras. Bratislava.

Öestlund, H.G., Werner, E. (1962). The electrolytic enrichment of tritium and deuterium for natural tritium measurements. In Tritium in the Physical and Biological Sciences (pp. 95-104). Vienna: International Atomic Energy Agency.

Okai, T., Takashima, Y. (1991). Tritium concentrations in atmospheric water vapor, hydrogen and hydrocarbons in Fukuoka. International Journal of Radiation Applications and Instrumentation, Part 42(4). pp. 389-393. https://doi.org/10.1016/0883-2889(91)90143-O

Ota, M., Yamazawa, H., Moriizumi, J., Iida, T. (2008). Measurement and modeling of the oxidation rate of hydrogen isotopic gases by soil. Journal of Nuclear Science and Technology, 45(sup6), 185-190. https://doi.org/10.1080/00223131.2008.10876004

Palcsu, L., Major, Z., Köllő, Z., Papp, L. (2010a). Using an ultrapure 4 He spike in tritium measurements of environmental water samples by the 3 He-ingrowth method. Rapid Communications in Mass Spectrometry, 24(5). pp. 698-704. https://doi.org/10.1002/rcm.4431

Palcsu, L., Molnár, M., Major, Z., Svingor, E., Veres, M., Barnabás, I., Kapitány, S. (2010b). Detection of tritium and alpha decaying radionuclides in L/ILW by measurements of helium isotopes. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 286(2). pp. 483-487. https://doi.org/10.1007/s10967-010-0741-z

Palcsu, L., Morgenstern, U., Sültenfuss, J., Koltai, G., László, E., Temovski, M., Major, Z., Nagy, J. T., Papp, L., Varlam, C., Faurescu, I., Túri, M., Rinyu, L., Czuppon, G., Bottyán, E., Jull, A.J.T. (2018). Modulation of cosmogenic tritium in meteoric precipitation by the 11-year cycle of solar magnetic field activity. Scientific Reports, 8(1), 12813. https://doi.org/10.1038/s41598-018-31208-9

Papp, L., Palcsu, L., Major, Z., Rinyu, L., Tóth, I. (2012). A mass spectrometric line for tritium analysis of water and noble gas measurements from different water amounts in the range of microlitres and millilitres. Isotopes in Environmental and Health Studies, 48(4). pp. 494–511. https://doi.org/10.1080/10256016.2012.679935

Paul, A., Hatté, C., Pastor, L., Thiry, Y., Siclet, F., Balesdent, J. (2016). Hydrogen dynamics in soil organic matter as determined by 13C and 2H labeling experiments. Biogeosciences, 13(24). pp. 6587-6598. https://doi.org/10.5194/bg-13-6587-2016

Schonhofer, F., Pock, K. (1995). Incorporation of tritium from wrist watches. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 197(1). pp. 195-202. https://doi.org/10.1007/BF02040231

Simon A. (1966). A légkör mesterséges eredetű béta-radioaktivitása Budapesten 1961-65-ben. Időjárás, 70(5). pp. 261-265.

Szalay, A., Berényi, D. (1955). Unusual radioactivity observed in the atmospherical precipitation in Debrecen (Hungary) between Apr. 22-Dec. 31, 1952. Acta Physica Academiae Scientiarum Hungaricae. https://doi.org/10.1007/BF03156247

Stute, M., Deák, J., Révész, K., Böhlke, J.K., Deseö, E., Weppernig, R., Schlosser, P. (1997). Tritium/3H Dating of River Infiltration: An Example from the Danube in the Szigetköz Area, Hungary. Ground Water, 35(5). pp. 905-911. https://doi.org/10.1111/j.1745-6584.1997.tb00160.x

Vodila, G., Palcsu, L., Futó, I., Szántó, Zs. (2011). A 9-year record of stable isotope ratios of precipitation in Eastern Hungary: Implications on isotope hydrology and regional palaeoclimatology. Journal of Hydrology, 400(1-2). pp. 144-153. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2011.01.030

Wolfgang, R.L. (1961). Origin of high tritium content of atmospheric methane, hydrogen and stratospheric water. Nature, 192(4809). pp. 1279-1280. https://doi.org/10.1038/1921279a0

Wood, M.J., Mcelroy, R.G.C., Surette, R.A., Brown, R.M. (1993). Tritium sampling and measurement. Health Physics, 65(6). pp. 593–599. https://doi.org/10.1097/00004032-199312000-00002

Megjelent
2024-11-18
Hogyan kell idézni
LászlóE., Leelőssy Ádám, HajnalA., Baksa M., & PalcsuL. (2024). A trícium szerepe és viselkedése a légkörben és a csapadékban: természetes és antropogén hatások. Hidrológiai Közlöny, 104(4), 31-42. https://doi.org/10.59258/hk.17591
Rovat
Tudományos közlemények