Вода: изотопы воды

      Водород имеет три природных изотопа: протий 1H, дейтерий 2Н (или D) и тритий 3Н (или Т), последний из которых радиоактивен с периодом полураспада 12,26 лет.  Изотопы различаются массовыми числами, обозначаемые верхними индексами, характеризующими количество тяжелых частиц — нуклонов (протонов и нейтронов) .

      В природной воде протий и дейтерий содержатся в соотношении 1:5500. В среднем, в 1 тонне речной воды содержится 150-200 мг дейтерия в виде тяжелой (D₂O) воды. Физические свойства тяжелой воды отличаются от таковых для обычной воды . Тяжёлая вода кипит при 101,44 ⁰С, замерзает при 3,82 ⁰С, имеет плотность при 20 ⁰С 1,105 г/см³, причём максимум плотности приходится не на 4 ⁰С, как у обычной воды, а на 11,2 ⁰С (1,106 г/см³). Трития в природе ещё меньше, чем дейтерия. В земных условиях тритий зарождается в высоких слоях атмосферы, где протекают природные ядерные реакции. Он является одним из продуктов бомбардировки атомов азота и кислорода нейтронами космического излучения. В небольших количествах тритиевая (сверхтяжелая) вода попадает на Землю в составе осадков. Ежеминутно на каждый 1 см² земной поверхности попадают 8-9 атомов трития. Тритиевая вода распределена неравномерно: в материковых водоемах ее больше, чем в океанах; в полярных океанских водах ее больше, чем в экваториальных . Во всей гидросфере Земли всего насчитывается около 15 кг Т₂О. По своим физическим свойствам Т₂О еще значительнее отличается от обычной воды : кипит при 104 ⁰С, замерзает при 4,9 ⁰С, имеет плотность 1,33 г/см³.

     Два природных стабильных изотопа кислорода — ¹⁷O и ¹⁸O, формируют тяжелокислородные воды H₂¹⁷O и Н₂¹⁸O. По физическим свойствам тяжелокислородная вода (Н₂¹⁸O) меньше отличается от обычной, чем тяжеловодородная. В природных водах в среднем на каждые 10 тысяч атомов изотопа ¹⁶O приходится 4 атома изотопа ¹⁷O и 20 атомов изотопа ¹⁸O.

    По международному стандарту SMOW, соответствующему глубинной воде Мирового океана, которая весьма стабильна по изотопному составу, абсолютное содержание D и ¹⁸O в океанической воде составляет: D SMOW/¹H SMOW=(155,76±0,05) ∙10⁶(155,76 ppm), ¹⁸O SMOW/¹⁶O SMOW =(2005,20±0,45)∙ 10⁶ (2005 ppm) .