Letzter Update 4.9.03
Messung der stabilen Isotope von 18O und 2H zum
Nachweis des Wasserursprungs
Wasser ist nicht gleich Wasser. Je nach dem, was es hinter sich hat, verändert
sich seine Zusammensetzung. Wasser, das Jahrtausende im Boden war, hat eine
andere Zusammensetzung als Niederschlagswasser. Das gilt nicht nur für
die chemischen Begleitstoffe, sondern auch für die chemischen Elemente
selbst.
Was ist 18O und 2H?
Ein normales Wasserstoff-Atom (H) besteht nur einem Proton und einem Elektron.
Durch radioaktive Zerfälle, wie sie überall in der Natur (in bescheidenen
Grenzen und lokal unterschiedlich) vorkommen, kann es jedoch passieren,
dass sich ein Wasserstoffatom ein Neutron aus einem solchen Zerfall einfängt.
Dann wiegt es plötzlich doppelt so viel, ist aber chemisch immer noch
Wasserstoff. Dieses Isotop des Wasserstoffs wird Deuterium genannt
und hat einen Anteil von etwa 0,015%. Fängt es sich noch ein
Neutron ein, so dass das Atom nun aus einem Proton, zwei Neutronen und einem
Elektron besteht, so nennt man dieses Isotop Tritium. (Dieses Isotop ist
nur noch in Spuren zu finden.) Ganz ähnlich verhält es sich mit
dem Sauerstoff. Dieser besteht normalerweise aus 8 Protonen, 8 Neutronen
und 8 Elektronen und hat somit die Massezahl 16. Fängt es sich noch
von irgendwoher zwei Neutronen ein, hat es die Massenzahl 18.
Was wird gemessen?
Mit der Messung der natürlichen Isotope 18O und
2H ergibt sich für jedes Wasser ein ganz charakteristischer
"Fingerabdruck". Dabei geht es um die Massenverteilung zwischen diesen Isotopen.
Wie viel 16O und wie viel 18O ist enthalten. Wie sieht
das Verhältnis von 2H zu H aus und wie das zwischen
18O und 2 H?
Was ist bei der Probennahme zu beachten?
Verdunstung bringt jede Probe "aus dem Tritt". Der Grund: Die schweren
Isotope verdunsten viel schlechter als die leichten und es findet eine undefinierte
Anreicherung der schweren Isotope statt.
Wasser aus einer Leitung zu zapfen oder aus einem Brunnen zu schöpfen
und luftdicht zu verschließen, ist einfach. Schwieriger wird es jedoch,
wenn Wasser aus einer feuchten Wand "gezapft" werden soll um festzustellen,
woher denn dieses Wasser nun kommt. Diese Frage kann man nicht pauschal beantworten.
Darüber muss vor Ort entschieden werden, was oft im Rahmen einer
nicht ganz eindeutigen Thermografie erfolgt.
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