Isotopenmessungen zur Isotopenmessungen zur

qualitativen Erfassung von qualitativen Erfassung von

ErosionErosion

M. Brodbeck und C. Alewell

Institut für Umweltgeowissenschaften Universität Basel, Schweiz

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Motivation

Methode nötig zur frühzeitigen Erkennung der Erosion, bevor sichtbare Schäden auftreten!

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Einführung

Feine Partikel wie organische Substanz werden bei der Erosion zuerst verlagert!

Kohlenstoff und Stickstoff sind Bestandteile der organischen Substanz.

Ziel: Frühzeitige Identifizierung der Bodenerosion mittels stabiler Isotope von Kohlenstoff und Stickstoff.

organisches Material

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Hypothesen

δ13CC ≈ δ13CVeg

δ15NC ≈ δ15NVeg

δ13CA > δ13CC

δ15NA > δ15NC

1. Aufgrund unterschiedlicher Stoffwechselvorgänge in terrestrischen Böden (oxisch) und Feuchtgebieten (anoxisch) werden Unterschiede in ihrer Isotopie erwartet.

2. Bodenerosion d.h. Eintrag von Material ins Feuchtgebiet resultiert in einem Mischsignal zwischen terrestrischem Boden und Feuchtgebietsboden.

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Hypothesen

1. Aufgrund unterschiedlicher Stoffwechselvorgäne in terrestrischen Böden (oxisch) und Feuchtgebieten (anoxisch) werden Unterschiede in ihrer Isotopie erwartet.

2. Bodenerosion d.h. Eintrag von Material ins Feuchtgebiet resultiert in einem Mischsignal zwischen terrestrischem Boden und Feuchtgebietsboden.

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Probenahme

Abhänge unterschiedlicher Erosionsintensität (1500 m.ü.M.):

Referenzfeuchtgebiete (1500 m.ü.M.):

Spissen Bielen Laui

Höh Ob. Moos

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Unterschied zwischen δ15N von Feuchtgebiet und terrestrischem Boden.

Theoretisch ist δ15N zur Erkennung der Erosion geeignet!

Resultate – δ15N

δ15NStallmist

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Kein Einfluss der Düngung auf das δ13C!

Resultate – δ13C

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Resultate – δ13C

Rutschung & flächenhafte Erosion

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Resultate – δ13C

flächenhafte Erosion

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Resultate – δ13C

keine sichtbare Erosion

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Vergleichsmessungen – Cs-137

Unter Annahme einer ursprünglich homogenen Ablagerung des Cs-137, gibt die heutige Verteilung des Cs-137 Auskunft über Erosionsprozesse.

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BielenLaui

Vergleichsmessungen – Cs-137

Hauptsenkeverfehlt

normiert auf Referenz:

137,2 ± 11.4 Bq/kg

Proben 0 – 10 cm

Cs-137 Daten bestätigen die Erosionsmessungen mittels δ13C!

Spissen

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Früherkennung?

Visuell sind keine Schäden erkennbar.

Sowohl stabile Isotope wie auch Gamma-Spektrometrie zeigen Erosionsprozesse an.

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Früherkennung?

Vermutung: Spätes Ausbringen von Mist und Gülle ermöglicht die Aufkonzentration von Ammoniak im Winter unter der Schneedecke und führt zu unbedeckten Flächen, die anfällig sind für Erosion.

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Die δ13C und δ15N -Werte von terrestrischen Böden und von Feuchtgebietsböden unterscheiden sich.

Das δ15N wird durch die Düngung stark beeinflusst.

Der Eintrag von organischem Material vom Abhang in die Feuchtgebiete ist im δ13C nachweisbar.

Vergleichsmessungen mit Cs-137 bestätigen die Messungen mit stabilen Isotopen.

Schlussfolgerungen

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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

Projekt finanziert vom