Isotopenmethoden. über 25 Jahre Erfahrung 3 H 2 H O C Ar Kr S N Ra Rn C

Transkript

1 Isotopenmethoden über 25 Jahre Erfahrung 3 H 2 H C Ar Kr O N S Ra Rn C

2 Hydroisotop auf einen Blick C Ra 3 H N 2 H O C Unsere Erfahrung Seit 1982 führen wir Isotopenuntersuchungen in Grund- und Oberflächenwasser durch. Mit heute 20 Mitarbeitern arbeiten wir in einem internationalen Umfeld ebenfalls an der Neu- und Weiterentwicklung von Isotopenmethoden im Lebensmittelbereich. Unsere Expertise Wir haben uns auf die Analyse und Interpretation der Gehalte von stabilen und radioaktiven Isotopen in der Umwelt spezialisiert. Unser Team umfasst Geologen, Hydrogeologen, Physiker, Lebensmittelchemiker, Chemiker und Agraringenieure. Unsere Arbeitsbereiche Wasserwirtschaft und Grundwasserschutz Schadstoffe im Grundwasser, Deponien, Altlasten Mineral-, Heil- und Thermalwasser Lebensmittel und Getränke Geothermie Filtertechnick Im Dialog mit Wissenschaft und Praxis Kontinuierlicher Austausch mit Universitäten und Großforschungseinrichtungen Kooperative Projektarbeit mit Ingenieurunternehmen, staatlichen Stellen, Industrie 2

3 Wasserwirtschaft und Grundwasserschutz In der Hydrologie und Hydrogeologie tragen die Isotopenmethoden dazu bei, den Wasserkreislauf örtlich und zeitlich zu differenzieren und die Kommunikation von Grund- und Oberflächenwasser zu erkennen. Sie geben Auskunft über die Verweilzeit von Grundwasser, dessen Fließgeschwindigkeit, Mischkomponenten und Herkunft. Grundwasseraltersbestimmungen Isotopenmethoden erlauben die Erfassung eines großen Zeit- und Entfernungsmaßstabes im Bereich von Tagen bis zu Jahrtausenden 2 18 H/ O 3 H 85 Kr 39 Ar 14 C Cl Kr Datierungsbereich in Jahren C 3 H 2 H 2 H O Ar Mit Kohlenstoff-14 lässt sich die Altersdatierung von Grundwasser über einen Bereich von ca bis zu einigen zehntausend Jahren vornehmen. Sie ermöglicht im Grundwasser die Altersdifferenzierung von Tiefenwässern und die Ermittlung von Grundwasserfließgeschwindigkeiten im Bereich von Metern pro Jahr. Über den Tritiumgehalt lassen sich junge Grundwassersysteme erkennen und zeitlich differenzieren. In Kombination mit Krypton-85 können Mischungsanteile von jungem Grundwasser (jünger als 40 Jahre) in alten Grundwasservorkommen präzise aufgeschlüsselt werden. In Kaltzeiten des Pleistozän gebildete Grundwässer weisen aufgrund der damals deutlich kühleren Grundwasserneubildungsbedingungen niedrige 2 H- und 18 O-Gehalte auf. Grundwässer, die niedrige Gehalte aufweisen und auch aufgrund der Altersstruktur (Tritium, Kohlenstoff-14) als sehr alt anzusprechen sind, besitzen zumindest Anteile einer im Pleistozän gebildeten Grundwasserkomponente. Argon-39 mit einem Datierungsbereich von wenigen Jahrzehnten bis einige 1000 Jahre lässt frühzeitig eine Überbewirtschaftung von älteren Grundwässern erkennen. 3

4 Anwendung von Isotopen Grundwasseralters- und Verweilzeitbestimmungen Herkunft von Grundwässern Lokalisierung und Abgrenzung von Grundwassereinzugsgebieten Dichtigkeitstests bei Brunnen und Grundwassermessstellen Untersuchung der Radioaktivität (Gesamtdosis) im Trinkwasser und in Filtermaterialien und Radonuntersuchungen Herkunft und Abbauverhalten von Schadstoffen Bestimmung der Herkunft von Sickerwässern Beweissicherung und Standortfragen bei Deponien Herkunft und Authentizität von Lebensmitteln Unser Angebot Ausarbeitung von Untersuchungsprogrammen Entnahme von Proben für Isotopenanalysen, Wasserchemische Analysen, Analysen natürlicher Gase Präzise Bestimmungen von Isotopengehalten Durchführung von Isotopenanalysen und wasserchemischen Analysen Interpretation und Bewertung 4

5 Anwendungsbeispiel im Grundwasserschutz Isotopenuntersuchung zur Nitratherkunft und Prognose Bei zahlreichen Trinkwasserversorgern steht die Nitratproblematik an vorderer Stelle. Trotz vieler Bemühungen zur Reduzierung traten häufig die gewünschten Reduktionen (noch) nicht ein. Eine langfristige Aufrechterhaltung der Maßnahmen ohne klare Aussagen, wann sie zum Erfolg führen, ist problematisch. Für die glaubhafte Umsetzung der nitratreduzierenden Maßnahmen ist eine zeitliche und inhaltliche Zielprognose - welche Nitratkonzentrationen sind im Grundwasser in 10 Jahren zu erwarten - unabdingbar. Eine solche Zielprognose ist unter Einsatz von isotopenhydrologischen Messungen in Kombination mit hydrogeologischen Untersuchungen möglich. Vorgehensweise zur Erarbeitung eine Nitrat-Prognose im Grundwasser. Sichtung und Bewertung vorliegender Daten Beschreibung der aktuellen Situation; Problemstellung 1. Schritt: Zusammenstellung bestehender Datenbestände Entnahme von Proben an ausgewählten Meßstellen Bestimmung von Isotopengehalten am Nitrat und Grundwasser 18 O-NO3, N-NO3 am Nitrat O, H, H am Wasser Herkunft des Nitrates Informationen zur Altersstruktur Identifizierung von Mischwässern 2. Schritt: Isotopenhydrologische Untersuchungen zum Nitrathaushalt und zur Altersstruktur des Grundwassersystems Untersuchung der 3 H-, 85 Kr- und FCKW- Gehalte Quantifizierung von Anteil und Alter der jungen Grundwasserkomponente 3. Schritt: Quantifizierung der Grundwasseralterszusammensetzung Prognoseberechnung (zeitliche Entwicklung der Nitratgehalte) Isotopenhydrologische Kalibrierung eines Grundwasserströmungs- und Transportmodells 4. Schritt: Ableitung einer zeitlichen und räumlichen Nitratprognose 5

6 Schadstoffe im Grundwasser, Altlasten In besiedelten und industrialisierten Gebieten erweist sich die exakte Identifizierung der Quellen von Inhalts- oder Schadstoffen, die ins Grundwasser gelangt sind, häufig als äußerst schwierig. Eine Kontamination von Boden und Grundwasser ist oft nicht mit ausreichender Sicherheit einem mutmaßlichen Verursacher zuzuordnen, wenn zeitlich hintereinander mehrere Nutzer zur Kontamination beigetragen haben könnten oder mehrere räumlich nebeneinander liegende potentielle Verursacher in Fragen kommen. In diesen Fällen hilft die klassische chemische Analytik zur Störerermittlung nicht weiter. Die Isotopensignaturen vieler Element sind sehr spezifisch und können mit hoher Sicherheit als Herkunftsindikatoren verwendet werden. In vielen Fällen ist auch eine Unterscheidung zwischen Schadstoffabbau und -dispersion erst durch die Isotopenmethode möglich. Chlorkohlenwasserstoff-Kontaminationen (CKW) Für die chlorierten Ethene sind durch die Bestimmung und Interpretation von Wasserstoff- und Kohlenstoff-isotopengehalten erstmals aussagekräftige Methoden zur Schadensverursachung und - bewertung verfügbar. Durch isotopenhydrologische Untersuchungen an chlorierten Kohlenwasserstoffen (CKW) können detaillierte Kenntnisse über die Kontaminationen des Untergrundes gewonnen werden. Im einzelnen lassen sich Aussagen zu folgenden Fragestellungen treffen: Charakterisierung der CKW-Kontamination Lässt sich die Kontamination eines Untersuchungsgebietes auf einen einzelnen Schadstoffeintrag zurückführen oder stellt die CKW-Belastung eine Mischung verschiedener Eintragsquellen dar? Durch Vergleiche der CKW-Isotopensignaturen der CKW-Quellen kann geklärt werden, auf welche Eintragsquelle die Belastung des Grundwassers zurückzuführen ist Grad des biologischen Abbaus Ist im kontaminierten Untergrund bzw. im Grundwasser ein biologischer Abbau der chlorierten Kohlenwasserstoffe zu verzeichnen? Sind Trichlorethen und cis-1,2-dichlorethen auf einen Abbau von eingetragenen Tetrachlorethen zurückzuführen, oder sind beide Substanzen als solche in den Untergrund eingetragen worden, also auf technische Produkte zurückzuführen? Alter der Schadensfälle Rückschlüsse über das Produktionsalter der CKWs Abschätzung des Schadensalters Tetrachlorethen Trichlorethen Dichlorethen Vinylchlorid 6

7 Projekte und Referenzen (Auswahl) ANDRA, Bure, Frankreich; Isotopenanalysen in Grundwasser, Gas und Gestein Atomenergiebehörde (IAEA), Wien, Österreich; Projektarbeit, Untersuchung von Grundwässer ATTESTA Laboratoriumdiensten, Maastricht, Niederlande; Isotopenanalytik an Wasser und Feststoffen Bundesgesundheitsamt, Institut für Wasser-, Boden- und Lufthygiene, Berlin; Konstruktion, Kalibrierung einer 3 H-Anreicherungsanlage Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), Bonn; Eigene Forschungsprojekte und Mitarbeit an DFG- Schwerpunktsprogrammen (KTB-Projekt; isotop. Markierung von Schadstoffen in Wasser) Dr. Sanns GmbH, Heidelberg, Isotopenuntersuchungen an CKWs Environ Italy SrL, Mailand, Italien; Isotopenuntersuchungen beim aerober Abbau von LCKW, Quantifizireung Abbau Geological Survey of Israel, Department of Geochemistry and Environmental Geology, Jerusalem, Israel; Isotopenanalytik von Grundwassersystemen GÖRTLER Analytical Services GmbH, Flöha, Analytik von Wasser und Feststoffen GSF Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit, München-Neuherberg; Isotopenuntersuchungen in Grundwassersystemen HYDRO-DATA, Dettingen; Ausweisung von Trinkwasserschutzgebieten, Deponieuntersuchungen Institut Fresenius, Taunusstein; Isotopenhydrologische Untersuchungen zur Erkundung von Mineral- und Heilwasservorkommen JOANNEUM Research Forschungsgesellschaft mbh, Österreich; Hydrochemische, isotopenhydrologische Untersuchung von tiefen Grundwässern, Aufsuchung von Tiefengrundwässern Kantonales Laboratorium Basel-Landschaft, Liestal, Schweiz; Isotopenuntersuchungen an Nitrat, InterregIII-Projekt Landesamt für Geologie, Rohstoffe und Bergbau im Regierungspräsidium Freiburg, Baden- Württemberg; Ausweisung von Trinkwasserschutzgebieten, isotopenhydrologische und hydrochemische Untersuchungen in Grundwässern des Landes Baden-Württemberg Landesuntersuchungsamt Inst. für Lebensmittelchemie und Arzneimittelprüfung Mainz; Isotopengehaltsbestimmung an Wein und Sekt (Authentizität, Datenbank) Landratsamt Schwarzwald - Baar Kreis; Untersuchungen zum Schadstoff- und Radionuklidgehalt in Deponiewässern LfL Ernährungswirtschaft, München; Isotopengehaltsbestimmung an Gemüse (Authentizität) Moorheilbad Buchau GmbH; Computergesteuerte Überwachung der Betriebsparameter LF, Redox, Temperatur etc.; Neuerschließung von Tiefengrundwasser NAGRA, Wettingen, Schweiz; Untersuchungen zum Schweizer Endlager; Isotopenanalysen in Grundwasser, Gas und Gestein Consulting Engineers Paavo Ristola Ltd., Industry and Power Plant Chemistry, VANTAA, Finnland; Gasgehaltsbestimmungen und Isotopenuntersuchen ROMINA Mineralquellen GmbH & Co.KG, Reutlingen; Mineralwasseruntersuchungen (incl.anerkennungsverfahren) RHEINBRAUN AG, Köln; Radioaktivitätsuntersuchungen Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen; Untersuchungen der isotopischen Zusammensetzung von Grundwasser ROGNER Geothermie GmbH, Villach, Österreich; Betreuung Therme Blumau 7

8 Unser Team Dr. Lorenz Eichinger, Dipl. Physiker Dr. Florian Eichinger, Dipl. Min. Dr. Susanne Voerkelius, Dipl. Agr.-Ing. Michael Heidinger, Dipl. Geol. Dr. Christian Mair, Dipl. Geol. Geschäftsführer Hydrogeochemie, Mineralogie Isotopenmethoden im Lebensmittelund Agrarsektor Hydrogeologie, Mineral- und Heilwasser, Schadstoffisotope Hydrologie, Markierungsversuche, hydrochemische Modellierung Dr. Stefan Wechner, Staatlich geprüfter Lebensmittelchem. Dr. Andre Voropaev, Dipl. Geol. Dr. Siegmund Ertl, Dipl.Chem. Dr. Gesine Lorenz, Dipl. Geol. Horst Behrens, Dipl. Chem. Dr. Jochen Schneider, Dipl. Geol. Dr. Ferdinand Buheitel, Dipl. Phys. Ekkehard Schein, Dipl. Ing. Chem. Laborleiter Geochemie, Massenspektrometrie Schadstoffisotope, Altlasten, Filtertechnik Isotopengeochemie, Mineral- und Heilwasser, radiologische Bewertung Markierungsmethoden Geothermie, Energiefragen, Marketing Strahlenphysik Qualitätsmanagement, Korrosionschemie Niederlassung Emmendingen Erich Binder, Dipl. Hydrol. Trinkwasserschutzgebiete, Hydrogeologie 8

9 Standorte Woelkestraße Schweitenkirchen Tel: +49 (0)8444 / Fax: +49 (0)8444 / info@hydroisotop.de Niederlassung Baden-Württemberg Karl-Friedrichstr Emmendingen Tel: +49 (0)7641 / Fax: +49 (0)7641 / bw@hydroisotop.com Durch die DAP Deutsches Akkreditierungssystem Prüfwesen GmbH nach DIN EN ISO/IEC akkreditiertes Prüflaboratorium DAP-PL Beim Bayerischen Staatsministerium für Umwelt, Gesundheit und Verbraucherschutz (StMUGV) nach 15 Abs. 4 Satz 2 TrinkwV 2001 gelistete Trinkwasseruntersuchungsstelle. 9

10 Wir verstehen uns als Spezialist für umfassende Problemlösungen Nutzen Sie unsere Erfahrung bei der Anwendung von Isotopenmethoden in GAS - WASSER - GESTEIN und LEBENSMITTELN Woelkestraße Schweitenkirchen Tel: +49 (0)8444 / Fax: +49 (0)8444 / info@hydroisotop.de Internet: 10