Stabile Isotope - Die Fingerabdrücke der Spurengase

Neues Isotopenverhältnis-Massenspektrometer in Wuppertal aufgebaut

Spurengase spielen eine wichtige Rolle in der Erdatmosphäre. Chemische und dynamische Prozesse lassen sich oft nur indirekt messen, indem man die Konzentration und die Verteilung von Spurengasen sowie deren zeitliche und räumliche Änderungen misst. Oft ist es aber unmöglich, chemische Vorgänge (z.B. photochemische Abbaureaktionen) von dynamischen Vorgängen (z.B. Änderung von Luftmassen durch Änderung der Windrichtung) zu unterscheiden.

Spurengase enthalten aber stabile Isotope, d.h. Atome, die zum gleichen Element gehören, aber etwas schwerer sind als das "normale" Element (z.B. Kohlenstoff 12 und Kohlenstoff 13). Das Verhältnis von schweren zu leichten Isotopen hängt u.a. von der Quelle der Spurengase ab, es ändert sich bei chemischen Reaktionen und damit mit der "Aufenthaltszeit" der Moleküle in der Atmosphäre, aber auch bei dynamischen Prozessen, wie z.B. der Mischung von Luftmassen. Stabile Isotopenverhältnisse stellen damit eine Art Fingerabdruck für die jeweiligen Prozesse dar, die die Konzentration und die Verteilung eines Spurengases beeinflussen.

Die Messung stabiler Isotopenverhältnisse liefert damit wichtige zusätzliche Informationen über Spurengase in der Atmosphäre. So lässt sich ihre Herkunft ermitteln, die Art der chemischen Unwandlung in der Atmosphäre untersuchen, ja sogar das mittlere Alter der Moleküle in der Atmosphäre kann man damit bestimmen. Wir untersuchen mit dieser Methode flüchtige organische Verbindungen, die aus anthropogenen und natürlichen Quellen in die Atmosphäre abgegeben werden. Die Vielzahl dieser Verbindungen, ihre unterschiedlichen Quellen und die unterschiedlichen Lebensdauern (von wenigen Minuten bis Monaten) bieten uns vielfältige Möglichkeiten, atmosphärische Prozesse detailliert zu untersuchen.

Aufbau des GC-IRMS

Bild vom 19.6.2007

Aufbau des GC-IRMS

Bild vom 19.6.2007

 

Aufbau des GC-IRMS

Bild am 19.6.2007