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 l.sorgalla@gmail.com 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