Stabile Isotope Labor für Sedimente und Wasser
In den Laboren für stabile Isotope in Sedimenten und Wasser werden die Isotopen-Verhältnisse der leichten Elemente Stickstoff (N), Kohlenstoff (C) und Sauerstoff (O) in kontinentalen Geoarchiven wie z.B. Seesedimenten und Speleothemen sowie Sauerstoff (O) und Wasserstoff (H) in Niederschlägen und Oberflächenwasser bestimmt. Damit können veränderte Umweltbedingungen und Klimaschwankungen in kontinentalen Klimaarchiven entschlüsselt werden. Für ein besseres Verständnis der Archive nutzen wir Monitoringsysteme, die saisonale Veränderungen erfassen, deren Ergebnisse in die Tiefe bzw. Vergangenheit transferiert werden können.
Stabile Isotope sind nichtradioaktive Nuklide eines Elements mit gleicher Protonen- und unterschiedlicher Neutronenanzahl und somit unterschiedlichen Atommassen. Daraus resultieren unterschiedliche physikalische und chemische Eigenschaften, die zur Verschiebung der Isotopenverhältnisse in einem Stoff (in unserem Fall Organik, Karbonat oder Wasser) führen können. Die gemessenen Isotopenverhältnisse δ15N, δ13C, δ18O und δD bilden „Fingerabdrücke“ vergangener Umweltbedingungen und können so Veränderungen in den Niederschlägen, der Verdunstung, den Temperaturen, der Vegetation, des Nährstoffeintrages und der organischen Produktivität in unseren Archiven anzeigen.
Die Verschiebungen der Isotopenverhältnisse bei natürlichen Prozessen sind oft sehr gering. Diese Änderungen können mittels Isotopenverhältnis-Massenspektrometern (IRMS) oder Laserspektroskopie (Cavity Ring Down Spektroskopie – CRDS) sehr genau gemessen werden.
Wesentliche Aspekte unserer Arbeit haben wir zusammen mit dem Labor für Dendroklimatologie am Beispiel der Sauerstoffisotope hier dargestellt: "Vom Monitoring zum Klimaarchiv" | https://doi.org/10.2312/GFZ.syserde.07.01.2
Geräte:
- IRMS MAT253 (Thermo Fisher Scientific)
- KIEL IV Karbonat-Aufschlusseinheit
Messung von:
- δ13C und δ18O in kleinsten Karbonatproben (10 bis 100 µg) mit höchster Genauigkeit
- δ13C, δ18O in reinen CO2 Gasen
Geräte:
- IRMS DELTA V Advantage (Thermo Fisher Scientific)
- Gasbench II
Messung von:
- δ13C und δ18O in Bulk-Karbonaten (100 bis 250 µg)
Geräte:
- Elementaranalysator EA Isolink zur Verbrennung der Probe und zur chromatographischen Trennung der freigesetzten Gase
- ConFlo IV Universalschnittstelle zwischen Massenspektrometer und Probenvorbereitungsgerät
- Isotopenverhältnis-Massenspektrometer IRMS DELTA V Advantage von Thermo Fisher Scientific
Messung von:
- δ13Corg, TOC (gesamter organischer Kohlenstoff) - Einwaage in Silberkapseln + HCl
- δ13C, TC (Gesamtkohlenstoff) - Einwaage in Zinnkapseln
- δ15N, TN (Gesamtstickstoff) - Einwaage in Zinnkapseln
Geräte:
- Picarro L2120-i mit Verdampfer und Autosampler
- Picarro L2130-i mit Verdampfer und Autosampler
Messung von:
- δ18O und δD Analyse an Wasserproben von geringem Volumen (0,5 bis 1,5 ml)
Anwendungen:
- Seewassermonitoring
- Oberflächen- und Grundwassermonitoring
- Niederschlagsmonitoring
- Tropfwässer von Stalaktiten