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Tritium und Kohlenstoff-14 im Wasserkreislauf

Roether, Wolfgang

Kurzfassung

Einleitung Natürliches Wasser enthält neben einer großen Anzahl anderer Spurenstoffe auch Tritium und Kohlenstoff-14. Ihre Besonderheit liegt darin, daß sie radioaktiv sind, d. h., in einem geschlossenen System, dem kein neues Tritium oder neuer Kohlenstoff-14 zugeführt wird, nimmt ihre Konzentration nach einem unveränderlichen Zeitmaßstab durch radioaktiven Zerfall ab. Diese Tatsache findet zur Grundwasserdatierung Anwendung (MÜNNICH 1968). Im folgenden werden einige Grundtatsachen zusammengefaßt, die für die Anwendung von Tritium und Kohlenstoff-14 als Markierungsstoffe im Wasserkreislauf von Wichtigkeit sind. Dabei wird auf charakteristische Unterschiede in der Verteilung sowie in der Anwendung der beiden Nuklide besonders abgehoben. Die Halbwertszeiten von Tritium (rd. 10 Jahre) und Kohlenstoff-14 (rd. 5000 Jahre) unterscheiden sich um annähernd 3 Größenordnungen. Dies begrenzt zunächst die Zeitbereiche, in denen eine Grundwasserdatierung möglich ist, für Tritium auf rd. 50 Jahre und für Kohlenstoff-14 auf rd. 50 000 Jahre. Ähnlich wichtig sind jedoch die Unterschiede in geochemischer Hinsicht. Tritium liegt in der Natur als HTO, d. h. in der Form isotopisch markierter Wassermoleküle, vor und folgt deshalb dem Kreislauf des Wassers unmittelbar; oder anders ausgedrückt, Tritium ist ein Isotopentracer des Wassers selbst. Kohlenstoff-14 dagegen ist mit dem Wasser nur mittelbar über die Karbonatchemie natürlicher Wassersysteme verknüpft. Oberflächen- und Grundwasser sowie Meerwasser enthalten Kohlenstoff, überwiegend in der Form von Bikarbonat, und es ist dieser chemische Spurenstoff Bikarbonat, der durch den Kohlenstoff-14 mit der eingebauten "radioaktiven Uhr" isotopisch markiert wird.