Hochauflösedes Isotopenmassenspektrometer mit Kopplung an Bulk Analytik
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Großgerätekonstellation ermöglicht es, die gelösten und partikulären aquatischen Kohlenstoffphasen „dissolved organic carbon“ (DOC) „dissolved inorganic carbon“ (DIC) und „particulate organic carbon (POC) von Wasserproben zu messen. Diese Parameter können sowohl in ihrer Konzentration als auch in ihrer stabilen Isotopenverteilung bestimmt werden. Simultane Messungen dieser Parameter sind bislang selten und liefern neue Erkenntnisse über Interaktionen dieser Phasen im aquatischen Kohlenstoffzyklus. Darüber hinaus ist das Gerät mit der „thermal combustion/elemental analyzer“ (TC/EA) Einheit in der Lage, die Sauerstoff- und Wasserstoffisotopie von Wasserproben mit extremen pH Werten oder hohen Salzgehalten zu bestimmen. Dies ermöglicht es neben Proben aus flachen Grundwasserleitern und Oberflächengewässern auch Wasserisotopenuntersuchungen an Wässern aus größeren Tiefen als Tracer durchzuführen. Ebenso sind mit dieser Technik Isotopenmessungen an stark verunreinigten Wässern mit extremen pH- oder Redox-Bedingungen möglich. Mit dem Gerät konnten bislang zwei DFG Sachmittelbeihilfen erfolgreich eingeworben werden. Eines der beiden Projekte ist nahezu abgeschlossen und legt die Basis für weitere Projekte mit zentraler Thematik von aquatischen Kohlenstoffumsetzungen und deren systematischen Isotopenverschiebungen der gelösten und partikulären Phasen DOC, DIC und POC. Eines davon wird mit gleichem Anteil von der Tschechischen Förderorganisation GACR finanziert und eröffnet ideale Internationale Zusammenarbeiten in Osteuropa. Das Gerät kam auch in DAAD Projekten und Kooperationen im Rahmen von Alexander von Humboldt Fellowships mit Sri Lanka und Mexiko zum Einsatz. Darüber hinaus wurde das Gerät auch in BMBF Projekten zur Untersuchung von stabilen Isotopenfraktionierungen bei „carbon capture and storage“ (CCS) Projekten eingesetzt. Hierbei wurde das Gerät sowohl für Messungen von Wasserisotopen mit extremen Salzgehalten als auch Messungen von Kohlenstoffisotopen benutzt. Messungen am Großgerät trugen zu insgesamt 9 peer-reviewed Veröffentlichungen bei. Ergebnisse der Anlage konnten auch in 8 Bachelor, 5 Master und Diplomarbeiten sowie einer Habilitation ausgewertet werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2012) Optimization of instrument setup and post-run corrections for oxygen and hydrogen stable isotope measurements of water by isotope ratio infrared spectroscopy (IRIS). Limnology and Oceanography: Methods, 10, 1024-1036
van Geldern, R.; Barth, J. A. C.
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(2012) Stable carbon isotope techniques to quantify CO 2 trapping under pre-equilibrium conditions and elevated pressures and temperatures. Chemical Geology 320-321,4653
Myrttinen, A., Jeandel, E., Ukelis, O., Becker, V., van Geldern, R., Blum, P. and Barth, J.A.C.
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(2013) Geochemical and isotope characterization of geothermal spring waters in Sri Lanka: Evidence for steeper than expected geothermal gradients. Journal of Hydrology 476, 360-369
Chandrajith, R., Barth, J.A.C., Subasinghe, N.D., Merten, D. and Dissanayake, C.B.
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(2013) Stable carbon isotope analysis of dissolved inorganic carbon (DIC) and dissolved organic carbon (DOC) in natural waters - Results from a worldwide proficiency test. Rapid Communications in Mass Spectrometry 27, 2099-2107
van Geldern, R., Verma, M.P., Carvalho, M.C., Grassa, F., Delgado-Huertas, A., Monvoisin, G. and Barth, J.A.C.
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(2013) Stable isotope geochemistry of pore waters and marine sediments from the New Jersey shelf: Methane formation and fluid origin. Geosphere 9, 96-112
van Geldern, R., Hayashi, T., Böttcher, M.E., Mottl, M.J., Barth, J.A.C. and Stadler, S.
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(2013) Well-based, geochemical leakage monitoring of an aquifer immediately above a CO2 storage reservoir by stable carbon isotopes at the Ketzin pilot site, Germany. Energy Procedia, 346-354
Nowak, M., Myrttinen, A., Zimmer, M., Wiese, B., Van Geldern, R. and Barth, J.A.C.
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(2014 ) Pleistocene paleo-groundwater as a pristine fresh water resource - evidence from stable and radiogenic isotopes. Science of the Total Environment, 496, 107-115
van Geldern, R.; Baier, A.; Subert, H. L.; Kowol, S.; Balk, L.; Barth, J. A. C.
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(2014) High-resolution stable carbon isotope monitoring indicates variable flow dynamic patterns in a deep saline aquifer at the Ketzin pilot site (Germany). Applied Geochemistry 47, 4451
Nowak, M.E., van Geldern, R., Myrttinen, A., Zimmer, M. and Barth, J.A.C.
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(2014) Quantification of long-term wastewater fluxes at the surface water/groundwater-interface: An integrative model perspective using stable isotopes and acesulfame. Science of the Total Environment 466-467, 16-25
Engelhardt, I., Barth, J.A.C., Bol, R., Schulz, M., Ternes, A., Schüth, C. and van Geldern, R.
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(2014) Stable carbon isotope fractionation data between H2CO3* and CO2(g) extended to 120°C. Rapid Communications in Mass Spectrometry 28, 1691-1696
Myrttinen, A., Becker, V., Mayer, B. and Barth, J.A.C.
