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- δ 13 C-Wert - Stabile Isotopen–
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10 d 13 C - Stabile Isotopen
10.1 Einführung
Der in der Natur vorkommende Kohlenstoff besteht hauptsächlich aus zwei Isotopen. 12 C
bildet dabei mit ca. 98,9 % den Hauptanteil. Das um ein Neutron schwerere 13 C ist mit etwa
1,1 % vertreten. Nach internationaler Vereinbarung werden Isotopenverhältnisse in der
Bezeichnung delta (δ) mit der Einheit (‰) wie folgt ausgedrückt:
δ= ( RProbe/RStandard - 1) x 1000 ‰ (10.1)
R = molares Verhältnis der schweren zu den leichten Isotopen der Probe oder des
Standards.
Die in dieser Arbeit verwendeten Isotopen-Verhältnisse beziehen sich auf den Pee Dee
Belemnite (PDB) Standard (CRAIG, 1957).
Das Verhältnis von 12 C zu 13 C ist ein sehr guter Anzeiger für die Herkunft des Kohlenstoffs in
den untersuchten Gasen. Der Anteil von 13 C im CO2 der Atmosphäre weicht etwa - 7%0
gegenüber dem PDB-Standard (siehe Abb. 10.1) ab. Während der Photosynthese wird 13 C
abgereichert, weshalb organisches Pflanzenmaterial meist einen δ 13 C-Wert von –24 bis -30
%0 besitzt. In der Regel liegt der δ 13 C-Wert bei –27‰ (CLARK & FRITZ, 1997). Bei der
Zersetzung abgestorbenen Pflanzenmaterials im Boden entsteht CO2. Der 13 C-Gehalt bleibt
bei diesem Vorgang in etwa erhalten. Der 13 C-Gehalt der Bodenluft weicht meist etwa –23 %0
vom PDB-Standard ab (CLARK & FRITZ 1997). Nach CLARK & FRITZ (1997) entsteht diese
leichte Anreicherung von 13 C durch diffusive Fraktionierung, deren Ursache in einem steilen
Gradienten von der 13 C-Konzentration des Pflanzenmaterials zu der des atmosphärischen
CO2 zu suchen ist.
GOTH (1983) spricht dagegen von einer reinen Erhöhung des 13 C-Gehaltes durch den
Mischungseffekt von atmosphärischem und Bodengas-CO2. Bei geringer CO2-Konzentration
im Boden ist der Anteil des atmosphärischen CO2 relativ hoch. Dementsprechend sind die
δ 13 C–Werte dann etwas niedriger, als bei hohen CO2-Konzentrationen (GOTH, 1983).
In anbetracht der hohen zeitnahen Schwankungen der CO2-Konzentration im Boden (siehe
Tab. 10.2) ist davon auszugehen, dass bei Diffusionsgeschwindigkeiten von wenigen mm