Institut für
AK Agrarklimaschutz
Labor für die Analytik stabiler Isotope
Leitung: Dr. Caroline Buchen-Tschiskale
Das Labor für Analytik stabiler Isotope ist eine wissenschaftlich-technische Einrichtung des Thünen-Instituts für Agrarklimaschutz.
Zur Untersuchung von Luft, Wasser, Boden- und Pflanzenmaterial im natürlichen und angereicherten Häufigkeitsbereich verfügt das Labor derzeit über vier Isotopenverhältnis-Massenspektrometer (IRMS) mit unterschiedlichen Peripherien der Firma Thermo Fisher Scientific und drei laserbasierten Isotopenanalysatoren mit Cavity-Ringdown-Spektroskopie (CRDS) der Firma Picarro. In enger Kooperation mit weiteren Thünen-Instituten (Forstgenetik, Fischereiökologie) werden auch Holz- und Fischproben zur Herkunftsanalyse untersucht.
Geräteausstattung
Isotopenverhältnis-Massenspektrometrie
Für die Analytik von Feststoffen auf δ13C, δ15N, δ34S, δ18O und δ2H/δD Isotopenhäufigkeiten werden folgende Kombinationen aus Peripheriebausteinen und IRMS genutzt:
EA - IRMS
Bestimmung der C- und N-Isotopenhäufigkeiten (δ13C, δ15N) im natürlichen und angereicherten Häufigkeitsbereich in organischen und anorganischen Feststoffproben durch Elementaranalyse (EA) gekoppelt mit IRMS. Gleichzeitig können auch die C-, N-Konzentrationen ermittelt werden. Ein weiterer EA mit einer veränderten Trennsäule steht für die Analyse der S -Isotopenhäufigkeit (δ34S) und S-Konzentrationen in Feststoffproben zur Verfügung.
TC/EA - IRMS
Gleichzeitige Bestimmung der H/D- und O-Isotopenhäufigkeiten (δ2H/δD, δ18O) im natürlichen und angereicherten Häufigkeitsbereich und der H- und O-Konzentrationen in organischen und anorganischen festen Proben durch Pyrolyse mittels einer TC/EA-IRMS-Kopplung. Gleichzeitig können auch die H/D- und O-Konzentrationen ermittelt werden.
Für die Analytik von gasförmigen Proben auf ihre δ15N und δ13C Isotopenhäufigkeiten werden folgende Kombinationen aus Peripheriebausteinen und IRMS genutzt:
PreCon - TraceGC - IRMS
Bestimmung der N-Isotopenhäufigkeit (δ15N im N2O) in gasförmigen Proben im natürlichen und angereicherten Häufigkeitsbereich. Das Spurengas N2O wird im PreCon aufkonzentriert und über einen Gaschromatographen (GC) aufgetrennt. Dies ermöglicht die Bestimmung der positionsspezifischen Isotopensignatur (SP) im N2O Molekül.
Gasbench - IRMS
Gleichzeitige Bestimmung der N-Isotopenhäufigkeit (δ15N im N2O und N2) in gasförmigen Proben im angereicherten Häufigkeitsbereich. Durch einen eigenen Umbau der Gasbench II (Lewicka et al. 2013) können die Isotopenhäufigkeiten von δ15N im N2O+N2, δ15N im N2O und δ15N im N2 aus einer gasförmigen Probe gemessen werden.
GC Box - IRMS
Bestimmung der C-Isotopenhäufigkeit (δ13C im CO2) in gasförmigen Proben im natürlichen und angereicherten Häufigkeitsbereich. Das Spurengas CO2 wird über einen Gaschromatographen (GC) aufgetrennt und anschließend am IRMS analysiert.
Laserbasierte Isotopenanalysatoren
Für die Analytik von flüssigen Proben auf ihre δ18O und δ2H/δD Isotopenhäufigkeiten wird folgendes CRDS System genutzt: Picarro L1115-i
Gleichzeitige Bestimmung der H/D- und O-Isotopenhäufigkeiten (δ2H/δD, δ18O) im natürlichen und angereicherten Häufigkeitsbereich und der H- und O-Konzentrationen in wässrigen Proben, z.B. Bodenwasser.
Für die Analytik von gasförmigen Proben auf ihre δ13C Isotopenhäufigkeit im CO2 wird folgendes CRDS System genutzt: Picarro G 1101-i
Bestimmung der C-Isotopenhäufigkeit (δ13C im CO2) in gasförmigen Proben im natürlichen und angereicherten Häufigkeitsbereich. Durch die Möglichkeit der direkten Kopplung mit der Mikrokosmenanlage kann die δ13C Isotopenhäufigkeit in den CO2 Emissionen eines Bodens kontinuierlich untersucht werden.
Für die Analytik von gasförmigen Proben auf ihre δ15N Isotopenhäufigkeit im N2O wird folgendes CRDS System genutzt: Picarro G5131-i
Bestimmung der positionsspezifischen N-Isotopenhäufigkeit (δ15N im N2O) in gasförmigen Proben im natürlichen Häufigkeitsbereich. Dieses Gerät wird hauptsächlich im Feld unter natürlichen Bedingungen verwendet.
