60 Jahre Tritium im Grundwasser: wie geht’s weiter?

Jürgen Sültenfuß1
1 Institut für Umweltphysik, Universität Bremen

11.1 in Isotope Approaches for the Investigation of Matter Fluxes and Flow Processes

28.03.2020, 09:00-09:15, Weißer Saal

Tritium (3H) aus den Wasserstoffbombentest gelangt seit den 1960er Jahren über Niederschläge in das Grundwasser. Die IAEA hat sehr rasch Programme gestartet, um diesen Tracer als hydrogeologisches Werkzeug zu etablieren. Der Nachweis war auf Grund der hohen Konzentrationen in der Nordhemisphäre vergleichsweise einfach. Das Tritium aus den Bombentest ist heute nahezu zerfallen und in Senken wie dem Ozean dem atmosphärischen Wasserkreislauft entzogen.

Das aus dem Tritiumzerfall entstandene 3He akkumuliert in von der Atmosphäre abgeschlossenen Systemen. So kann über das 3He/3H-Verhältnis z.B. die Verweilzeit des Grundwassers ohne Kontakt zur Atmosphäre ermittelt werden.

Möchte man Prognosen für die künftige Anwendbarkeit von Tritium als Grundwassertracer erstellen, ist die Änderung des Eintrags von Tritium bei Grundwasserneubildung in Zukunft von Bedeutung. Abgesehen von anthropogenen lokalen Quellen wie Tritium im Kühlwasser von KKWs, den Emissionen von den 2 Wiederaufbereitungsanlagen in Sellafield (GB) und La Hague (F) oder der Schweizer Uhrenindustrie wird die Tritiumkonzentration in Europa durch natürliches Tritium dominiert. Die Konzentrationen von Tritium im Niederschlag liegen etwa bei den Vor-Bomben-Konzentrationen von ca. 5TU für Nordeuropa. Die saisonale Variation erschwert aber eine robuste Abschätzung der Tritiumkonzentration im neugebildeten Grundwasser.

Die Messgenauigkeit wird für künftige Analysen eine Herausforderung. Die konventionelle Zähltechnik benötigt Verfahren mit höheren Anreicherungsfaktoren. Ein Verfahren mit einer neu entwickelten Membrane ist auf dem Weg zur Routineanwendung.

Dennoch stellen die geringen Tritiumkonzentration für eine Analyse mit dem massenspektrometrischen Messverfahren mittels 3He-Anreicherung keine Herausforderung dar.

Geringe Tritiumkonzentrationen im Grundwasser produzieren aber eben auch niedrigere Mengen an 3He. Prinzipiell stellt dies aber nicht die Einschränkung der 3He-3H-Datierungsmethode dar. Die Herausforderung ist, das aus dem Tritiumzerfall entstandene 3He von anderen He-Quellen zu separieren. Erschwert wird die Abtrennung des 3He durch unzureichende Kenntnis der Neubildungstemperaturen und der Luftüberschüsse im Grundwasser oder durch mögliche Entgasungsprozesse.

In diesem Beitrag werden verschiedene Anwendungen vorgestellt. Es wird dargestellt, welche Erkenntnisse die Kombinationen von Tritium mit anderen Umwelttracern gegenwärtig liefern können und wie sie sich entwickeln könnten.



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