Isotopenuntersuchung und Abflusskomponentenbestimmung
Der Probennehmer am Niemarker Landgraben ist mit einem Regenschreiber und einem Modul zur Abflussmessung verbunden. Wird eine gewisse Niederschlagsintensität überschritten, nimmt der Probennehmer automatisch eine Wasserprobe und misst den Abfluss. Die Wasserprobe wird dann im Hydrologielabor der TH-Lübeck auf ihre Isotopenzusammensetzung untersucht. Ziel ist es außerdem, die Abflusskomponenten zu untersuchen, um Rückschlüsse auf den Abfluss ziehen zu können.
Isotopenuntersuchung
Ein Isotop ist ein Atom, das sich nur durch die Neutronenzahl von einem anderen Atom des gleichen Elements unterscheidet. Isotope stellen also das gleiche Element dar, weisen jedoch unterschiedliche Massenzahlen auf. Isotope eines Elements haben deshalb gleiche chemische aber unterschiedliche physikalische Eigenschaften.
Wasser besteht aus den Elementen Wasserstoff H und Sauerstoff O. Das Element Wasserstoff hat 3 Isotope: Protium (1H), Deuterium (2H) und Tritium (3H). Protium wird auch leichter Wasserstoff genannt und kommt in der Natur zu 99,986 % vor. Deuterium, schwerer Wasserstoff, tritt wesentlich seltener auf (0,0014%). Tritium ist ein instabiles radioaktives Isotop, das durch kosmische Strahlung in der Atmosphäre erzeugt wird und so in geringen Mengen in den Niederschlag gelangt. Sauerstoff existiert hauptsächlich in Form der drei Isotope 16O, 17O und 18O. Jede Wasserprobe besitzt damit eine ganz eigene Isotopenzusammensetzung.
Bestimmt man die Isotopenverhältnisse von Sauerstoff (δ18O = 18O/16O) oder Wasserstoff (δ2H = 2H/1H), oder misst man die Tritiumkonzentrationen (3H) einer Wasserprobe, können Rückschlüsse in Bezug auf das Alter, die Herkunft und die Mischung des Wassers gezogen werden. Möglich ist dies aufgrund des unterschiedlichen Verhaltens von Wasserstoff- und Sauerstoff-Isotopen bei physikalischen Vorgängen in der Atmosphäre (Verdunstung, Wolkenbildung und Niederschlag).
Abflusskomponentenbestimmung mittels Mischungsmodell EMMA
EMMA (End Member Mixing Analysis) basiert auf der Annahme, dass eine Wasserprobe eine Mischung aus n Komponenten darstellt. Das im Gerinne fließende Wasser entstammt meist unterschiedlichen Speichern. Durch die Identifizierung der einzelnen Komponenten kann geprüft werden, ob sich Abflusswerte vorhersagen lassen.
