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Kriterien zur Umsetzung spezieller
Probenahmestrategien für die Entnahme
von Grundwasser und zur Analyse
radioaktiver Edelgasisotope
Universität Hamburg Abteilung Geowissenschaften Institut für Geographie Sommersemester 2016
Carl Friedrich von Weizsäcker-Zentrum für Naturwissenschaft
und Friedensforschung
Lukas Sorgalla 6327471 [email protected] 03.06.2016
Gliederung
• Einleitung • Relevanz • Operationalisierung/Vorgehen • Methodik • Zeitplan • Ergebnisse
Einleitung
• Forschungsfrage: Welche Kriterien müssen auf die Umsetzung spezieller Probenahmestrategien zur Entnahme von Grundwasser und auf die Analyse der radioaktiven Edelgasisotope angewendet werden?
Einleitung
• Hintergrund: – Praktikum beim Zentrum für Naturwissenschaft
und Friedensforschung (ZNF) – Entwicklung/Erweiterung von
Probenahmemethoden – Fortführung in Form von Bachelorarbeit
Relevanz Abb. 1: Wasserkreislauf
Relevanz
• Niederschlag führt ‚tracer‘ aus der Atmosphäre ins Grundwasser ein
• Krypton als ‚tracer‘ – Edelgas – keine Biodegradation – keine Aufnahme – radioaktiv
Relevanz
• Grundwasserdatierung – nachhaltige Wassernutzung
• Abschätzung von: – Regeneration – Verteilung von Schadstoffen
Operationalisierung/Vorgehen
Entnahme von Grundwasser – Kooperation mit Uni Bremen – experimentelles Durchführen der Probenahme
unter Realbedingungen
Operationalisierung/Vorgehen
Entnahme von Grundwasser • Variablen
– örtliche Verteilung/Tiefe – Ursprung des Grundwassers/Einzugsgebiet – Bohrloch abgeschirmt gegen Atmosphäre – erforderliches Volumen?
Operationalisierung/Vorgehen
spezielle Probenahmestrategien
– evakuierte Porpangasflasche
– über spezielles Ventil Vorbeiführen von Wasser
– Ausgasung
Abb. 2: Probenahmetechnik
Operationalisierung/Vorgehen
spezielle Probenahmestrategien • Variablen
– Größe der Probe für optimale Weiterverarbeitung • Gasdichte, Temperatur
– Totvolumen
Operationalisierung/Vorgehen
Analyse – Kühlfalle – Einführen der Probe in Gaschromatographen – Abtrennung von Krypton-Isotopen – Einführen der abgetrennten Probe in magneto-
optische Falle (MOT)
Exkurs 3D-MOT
Abb. 3: schematische Darstellung einer 3D-MOT
Operationalisierung/Vorgehen
Analyse – selektive Zählung der Krypton-Atome – Konzentration ergibt sich aus Verhältnis zu
Krypton-81-Atomen (in der Atmosphäre konstant) – abhängig vom Isotop (unterschiedliche
Halbwertszeit) Rückschlüsse auf Alter der Probe
Operationalisierung/Vorgehen
Analyse • Variablen
– Kreuzkontamination – welches Isotop? – Vermischung bei der Probenahme mit
nachfließendem Wasser
Methodik
• quantitative Methodik – standardisierte (Labor-) Bedingungen – Aufstellen von Hypothesen
• Verifizieren/Falsifizieren
– deduktives Vorgehen • Schließen von Allgemeinem auf Besonderes
Zeitplan
• Juni: – Probenahme organisieren – Literaturrecherche
• Juli: – Probenahme vorbereiten – Probenahme? – weitere Recherche – Gerüst der Arbeit erstellen
Zeitplan
• August: – Probenahme? – Daten auswerten
• September: – Schreiben – Korrigieren – …
Ergebnisse
• Probenahmetechnik feldtauglich / testen
• Nachhaltigkeit der Wassernutzung • Schadstoffeintrag
Vielen Dank für die Aufmerksamkeit.
Abbildungen
Abb. 1: Wasserkreislauf Quelle: www.io-home.org/image_pool_secure/bild0931316111257781899.jpg, 31.05.2016
Abb. 2: Probenahmetechnik Quelle: Aufnahme Dr. Jürgen Sültenfuß (Universität Bremen)
Abb. 3: schematische Darstellung einer 3D-MOT Quelle: 3.bp.blogspot.com/-AtLzYPiTftg/UyGnXNUOpQIAAAAAAAAYVw/Na358LrpcAQ/s1600/MOT.png, 31.05.2016