Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Szén vizes környezetben Dr. Fórizs István. Szénizotópok gyakorisága 12 C = 98,9% 13 C = 1,1%

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Szén vizes környezetben Dr. Fórizs István. Szénizotópok gyakorisága 12 C = 98,9% 13 C = 1,1%"— Előadás másolata:

1 Szén vizes környezetben Dr. Fórizs István

2 Szénizotópok gyakorisága 12 C = 98,9% 13 C = 1,1%

3 A 13 C eloszlása

4 Fotoszintézis C3 növények (85%): Calvin ciklus Pl. fák, gabona, hüvelyesek, répa. C3 növények  13 C értéke -24 és -30 [‰] VPDB közötti, átlagban -27‰.

5 Fotoszintézis C4 növények (5%): Hatch-Slack ciklus Pl. cukornád, kukorica, cirok. C4 növények  13 C értéke -10 és -16 [‰] VPDB közötti, átlagban -12,5‰.

6 Fotoszintézis CAM növények (10%): „Crassulacean acid metabolism”, varjúhájfélék savas metabolizmusa. Sivatagi környezetben élnek (pl. kaktuszok), nappal C3, éjjel pedig C4 ciklus szerint fotoszintetizálnak.

7 C3, C4 és CAM növények

8 Szerves anyag bomlása talajban A keletkezett CO 2 és a szerves anyag között nincs frakcionáció. A talajgáz CO 2 -tartalma 10-szer, 100-szor akkora, mint a légköré. A talajgázból diffundáló CO 2 frakcionációt okoz, a maradék kb. 4‰-kel dúsul. Talajgázban a CO 2  13 C értéke: C3 növények esetében ≈ -23 [‰] VPDB C4 növények esetében ≈ -9 [‰] VPDB

9 Széndioxid vízben Forrás: légköri CO 2 (  13 C ≈ -7 [‰] VPDB ), vagy talajgáz CO 2 ( -9‰ — -23‰) Vízben oldott formák CO 2(aq) (oldott vagy „szabad” széndioxid) H 2 CO 3 (szénsav vagy hidratált szén- dioxid) HCO 3 - (hidrogénkarbonát vagy bikar- bonát, „kötött” széndioxid) CO 3 2- (karbonát, „kötött” széndioxid) } DIC

10 Az oldott formák pH függése

11 Frakcionáció Talaj CO 2 CO 2(aq) H 2 CO 3 HCO 3 - CO 3 2- } CO 2(aq) ≡ H 2 CO 3 - } } } ε CO2(aq)-CO2(g) = -1,1‰ ε HCO3(-)-CO2(aq) = 9,0‰ ε CO3(2-)-HCO3(-) = -0,4‰

12 Frakcionáció 10 3 lnα 13 C CO2(aq)-CO2(g) = -0,373(10 3 T -1 ) + 0, lnα 13 C HCO3(-)-CO2(g) = 9,552(10 3 T -1 ) + 24, lnα 13 C CO3(2-)-CO2(g) = 0,87(10 3 T -1 ) + 3,4

13 Frakcionáció: 25 °C, DIC-CO 2(atm)

14 Frakcionáció: DIC-CO 2(atm)

15 Vízben oldott metán (CH 4 ) Robbanásveszélyes, ha az ivóvízhálózat- ban fölgyülemlik! Eredet (keletkezés) szerint Biogén Termokatalitikus (termikus) Abiogén, köpeny

16 Biogén metán Telített környezet (nincs légköri O 2 ) Nincs NO 3 - és SO Van szerves anyag. E föltételek fönnállnak: mocsaras területeken, sarki tundrán (és szarvasmarha emésztőrendszerében).

17 Biogén metán: frakcionáció 2CH 2 O → CO 2 + CH 4 ε 13 C CO2-CH4 = 75 ±15‰. A metánnal koegzisztens CO 2  13 C értéke ‰-kel pozitívabb (bakteriális tevékenység, metanogén baktériumok!!).  D CH4 = -150 — -400‰. Globális fölmelegedés: metán katasztrófa? A tengeri üledékekben (klatrátok) és a premafrosztban gyengén kötött metán kiszabadulása!

18 Biogén metán:  D-  13 C diagram

19 Biogén metán: frakcionáció Kétféle biogén metán létezik. 1) Acetát fermentáció 2) CO 2 redukció. Elkülönítés CO 2 -CH 4 közti frakcionáció alapján.  : redukció  : fementáció

20

21 Termikus metán Hőbomlás nagy hőmérsékleten. Szénhidrogéntelepek. C 1 /(C 2 +C 3 ) < 10. Míg a biogén metán mellett nincs vagy csak nyomokban van etán és propán.  13 C > -50‰ (rendszerint).

22 Geogén (abiogén) és köpeny metán Geogén: Nagyon kicsi redox potenciál. Szerves anyag nincs. CO 2 redukciója mafikus ásványok mállása során.  13 C > -40‰ (rendszerint). Köpeny eredetű:  13 C > -20‰ — -15‰.

23 Víz - növény:állat - klíma kapcsolat stabilizotópos szempontból

24  18 O fa évgyűrűben A fa anyagából legjobban a cellulóz marad meg hosszú távon, ezért ezt szokás vizsgálni. A cellulóz  18 O értékét a fatestben lévő víz  18 O értéke határozza meg. Nagyon érzékeny a változásokra.

25  18 O fa évgyűrűben Homokos talajon gyors a beszivárgás. Kötött talajon lassú. Más-más hónapok  18 O csapadék értékével és relatív páratartalmával mutat a  18 O cellulóz korrelációt.

26 Fatestben lévő víz  18 O értéke függ A talajnedvesség  18 O értékétől. A levegő relatív páratartalmától: minél kisebb a páratartalom, annál pozitívabb a fatestben lévő víz  18 O értéke. A párolgás időtartamától. A testrésztől: levél (párologtat), törzs és gyökér (nem párologtat). A gyökérzet térbeli eloszlásától.

27  18 O fa évgyűrűben  18 O cell. = (1-f o )[  18 O víz + (  e +  k )(1-h) +  o ] + f o (  18 O víz +  o ), Ahol  e,  k,  o egyensúlyi, kinetikus és biológiai frakcionációs tényezők, h relatív páratartalom, f o az O atomok azon hányada, ami részt vesz a xylem vízzel való izotópcseréjében.  18 O víz = 0,4*  18 O talajvíz + 0,6*  18 O csapadékvíz A csapadékvíz pl. május-júliusi.

28  D fa évgyűrűben  D cell. = (1-f H )[  D víz + (  e +  k )(1-h) +  a ] + f H (  D víz +  h ), Ahol  e,  k,  a,  h egyensúlyi, kinetikus és biológiai frakcionációs tényezők, h relatív páratartalom, f H a H atomok azon hányada, ami részt vesz a xylem vízzel való izotópcseréjében.  D víz = 0,4*  D talajvíz + 0,6*  D csapadékvíz A csapadékvíz pl. május-júliusi.

29  18 O fitolitban, növényi kovában A vízzel fölszívott kovasav SiO 2 alakban kicsapódik.  18 O értékét a testnedv  18 O értéke határozza meg. Melyik testrészben keletkezik: levél (párologtat), törzs és gyökér (nem párologtat).

30  18 O fitolitban, növényi kovában t(°C) = 5,8 – 2,8*(  18 O kova –  18 O testnedv – 40) A vegetációs időszakban  18 O testnedv ≈  18 O talajnedv ≈  18 O csapadék

31  18 O fa évgyűrűben

32

33 Víz-foszfát-klíma kapcsolat oxigénizotópok alapján Emlősök

34 Alapösszefüggések Az emlősök testhőmérséklete független a környezettől. Testük nagy része (65%) víz. A testvíz O-izotópos összetételét a felvett víz (ivóvíz, étel) határozza meg. Azonos faj egyedeiben azonos módon válik ki a foszfát. A helyi csapadékvíz  18 O értéke és a klíma között összefüggés van.

35 A foszfát  18 O-hőmérséklet összefüggés alkalmazhatósága Az emlős több éves legyen. Ne legyen állandó betegsége. Lehetőleg olyan fajt kell kiválasztani, amely étkezési szokása jól meghatározott. Az emberek étkezési szokásai rendkívül eltérőek lehetnek!!

36 Egérfélék (Olaszor., Svájc, Németo.)  18 O( foszfát )=1,07  18 O( csapadékvíz ) + 22,72 Rénszarvas (Szibéria, Lappföld, Spitzbergák)  18 O( foszfát )=0,44  18 O( csapadékvíz ) + 16,82 Itt nagy a szórás!  18 O( foszfát )=0,44  18 O( csapadékvíz ) + 16,82 Itt nagy a szórás!

37 Az emberi fogzománc kb. 12 éves korig alakul ki, megőrzi az eredeti  18 O értéket. Az emberi csont folyamatosan lebomlik, újra képződik, így oxigén-izotópos összetétele igazodik az körülményekhez. Ha valaki máshol nő fel, mint ahol később él, látszik a fogzománc és a csontok δ 18 O érték különbségében.

38 A "boscombe-i íjászok" Boscombe Down hegységnél 7 ember földi maradványai találták (4 felnőtt, 2 gyermek) Kr. e 2300 Fogazatuk oxigén- izotópos vizsgálata Wales-ből származtak

39 Stonehenge-t walesiek építették? Geológiai vizsgálatok: Stonehenge kövei szintén Wales-ből származnak Wales  Salisbury őskori vándorlás Boscombe-i íjászok részt vettek a munkálatokban?

40

41 Az amesbury-i íjász 2002-ben találták a Stonehenge-től 5 km-re Korvizsgálat: Kr e 2300

42 Páratlan gazdagságú bronzkori sír Több, mint 100 tárgy Arany fülbevaló, vörösréz tárgyak, nyílhegyek Tárgyak: Alpokban virágzó Serleg-kultúra jegyeit viselte Beutazta az Alpok területét???? Arany fülbevalók nyílhegyek

43 Fogzománc O-izotóp vizsgálat δ 18 O értéke alapján olyan helyen nőtt fel, ahol a csapadék átlagos δ 18 O értéke -10‰ volt. Hűvösebb területen, mint Anglia Alpok (vagy É-Skandinávia) A csont δ 18 O értéke alapján élete további részét Angliában élte le.

44 Nem egyedül temették el, fiatalabb férfi maradványait találták mellette Közös csontelváltozás  rokoni kapcsolat Szintén gazdag ékszerek  apa-fia ? Fogzománc, csont O-izotóp vizsgálat A fiatalabb férfi már Angliában született és ott is nőtt fel Ahogy elképzelik…

45 Ötzi 1991-ben találták 3100 m magasan az Alpokban, az Osztrák- Olasz határon év közötti 3000 évvel ezelőtt élt

46 Fogzománc O-izotóp vizsgálat Gyermekkorát kisebb tengerszint feletti magasságban, a gerinctől délre töltötte Sr- és Ar-izotóppal szűkült a régió  Eisack-völgy Feldthurns (rézkori telep) Csont O-izotóp vizsgálat Férfikorában szülőhelyéről az Alpok magasabb régiójába települt át, az Etsch-völgybe


Letölteni ppt "Szén vizes környezetben Dr. Fórizs István. Szénizotópok gyakorisága 12 C = 98,9% 13 C = 1,1%"

Hasonló előadás


Google Hirdetések