Arbeitsspektrum
Gase
Gasanalytik von Wasser-, Gas- und Gesteinsproben
Die Analyse von Gasen ist für eine Vielzahl von Anwendungsgebieten sehr hilfreich. Dies bezieht sich sowohl auf die reine Konzentrationsanalyse als auch auf die Analyse der Isotopenzusammensetzung von Gasen.
So bieten Gase Einblicke in biologische und geologische Prozesse im Untergrund, über das Alter und dem Ursprung des Grundwassers. Darüber hinaus können sie auch als Tracer verwendet werden. Bei einer Bewertung von Lebensmitteln lassen sich durch eine isotopische Gasanalyse Rückschlüsse auf mögliche Fälschungen ziehen.
Arbeitsbereiche von Hydroisotop:
- Charakterisierung und Quantifizierung von Gasen (Luftbestandteile, Kohlenwasserstoffe, Edelgase), welche in der Gasphase oder im Wasser gelöst vorliegen.
- Isotopische Charakterisierung von Gasen
- Bewertung der Genese und Herkunft verschiedener Gasphasen
Meistens ist die Probenahme von gelösten Gasen nicht ohne atmosphärische Verunreinigung möglich. Im Falle von reduzierenden Systemen ist eine Korrektur des atmosphärischen Anteils durch den Wert der Sauerstoffkonzentration möglich.
Die Gasgemische im Grundwasser werden durch Luftkomponenten und Kohlenwasserstoffe definiert. Die Luftbestandteile sind:
- Stickstoff (N2)
- Sauerstoff (O2)
- Kohlendioxid (CO2)
- Argon (Ar)
- Helium (He)
- andere Edelgase
Kohlenwasserstoffe sind:
- Methan
- Ethan
- Propan
- i- und n-Butan
- andere höhere Kohlenwasserstoffe.
Gelöster Stickstoff im Grundwasser kann durch den Abbau von Stickstoffkomponenten und organischem Material sowie durch den Eintrag aus der Atmosphäre angereichert werden. Die Bewertung erfolgt in der Regel anhand des N2/Ar-Verhältnisses und des Isotopengehalts von 15N-N2.
In Grundwässern mit einem hohen Kohlendioxidgehalt (sprudelndes Mineralwasser) stammt das Kohlendioxid hauptsächlich aus vulkanischen Quellen. Dies lässt sich anhand der Isotopensignatur (13C-CO2) beurteilen.
Erhöhte Argongehalte können durch atmosphärischen Eintrag oder eine Beimischung von radiogen erzeugtem Argon (40Arrad) als Produkt des radioaktiven Zerfalls von Kalium-40 (40K) oder durch beides erklärt werden. Das Verhältnis 40Ar/36Ar des Thermalwassers ist ein guter Indikator.
Der atmosphärische Eintrag durch Niederschlag, die Ausgasung des Erdmantels und die radiogene Produktion in Gesteinen sind mögliche Ursachen für das Vorkommen von Helium im Grundwasser. Die Bestimmung der Heliumisotope (3He/4He) ermöglicht es, zwischen diesen Quellen zu differenzieren und sie zu quantifizieren.
Gelöstes Methan in einem Thermalwassersystem entsteht durch thermische Bildung oder mikrobiellen Abbau von organischem Material unter anaeroben Bedingungen oder durch beides. Zur Unterscheidung zwischen diesen Bildungsprozessen ist die Analyse des Isotopengehalts 13C-CH4 und 2H-CH4 von Methan und den höheren Kohlenwasserstoffen erforderlich.
Zusätzliche Informationen können durch die Analyse des Kohlenstoff-14-Gehalts von Methan (14C-CH4) gewonnen werden. Sie ermöglicht die Bestimmung des Entstehungsalters von Methan aus Moor- und Torfsedimenten oder hilft bei der Beantwortung spezifischer Fragestellungen bzgl. Deponiegasen.