Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Izotóp-hidrogeokémia Dr. Fórizs István MTA Geokémiai Kutatóintézet.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Izotóp-hidrogeokémia Dr. Fórizs István MTA Geokémiai Kutatóintézet."— Előadás másolata:

1 Izotóp-hidrogeokémia Dr. Fórizs István MTA Geokémiai Kutatóintézet

2 Tematika Alapok (izotópok, jelölések) A vízkör  Párolgás tengerből  Párolgás felszíni vízből  Csapadékhullás (Rayleigh-frakcionáció)  Évszakosság  Hidrológiai izotópeffektusok  Csapadékvízvonal  Beszivárgás  Felszín alatti áramlás, keveredés

3 Tematika (folyt.) Kor becslések és kormeghatározási módszerek Trícium tartalom,  18 O, vízkémia Trícium- 3 He Radiokarbon U, CFC, kripton, stb. Nitrogén, kén, szén vizes környezetben Klímarekonstrukció Víz (stabilizotópok, nemesgáz hőmérő) Fa-évgyűrűk izotópos összetétele Foszfát  18 O Egyéb stabilizotópok (klór, bróm, strocium) Esettanulmányok (Magyarország izotóp-vízföldtana) Laborlátogatás

4 Alapfogalmak Az izotóp fogalma egy elem izotópjai az azonos proton, de eltérő neutron számmal rendelkező atomjai. A szó eredete: a görög  ς (iszosz) ’azonos’ és  ς (toposz) ’hely’ jelentésű szavakból, ami az elemek periódusos táblázatára utal.

5

6 Az izotópok típusai Stabilizotópok Sohasem bomlanak el Felhasználás Eredet: (átélt fizikai- kémiai folyamatok) Radioaktív izotópok Atommagjuk szétesik (felezési idő) Felhasználás Kormeghatározás: (időhöz kapcsolódó dolgok)

7 Környezeti stabilizotópok 1 H, 2 H (D), 3 He, 4 He, 6 Li, 7 Li, 10 B, 11 B, 12 C, 13 C, 14 N, 15 N, 16 O, ( 17 O), 18 O, 20 Ne, 22 Ne, 32 S, 33 S, 34 S, 35 S, 35 Cl, 37 Cl, 79 Br, 81 Br, 86 Sr, 87 Sr

8 Környezeti radioaktív izotópok 3 H (T), 14 C, 36 Cl, 39 Ar, 85 Kr, 129 I, 222 Rn, 226 Ra, 230 Th, 234 U, 238 U

9 Gyakoriságok

10 Jelölések Stabilizotópok ( 18 O/ 16 O) minta - ( 18 O/ 16 O) sztenderd δ 18 O= —————————————— 1000 ‰ ( 18 O/ 16 O) sztenderd (D/H) minta - (D/H) sztenderd δD= —————————————— 1000 ‰ (D/H) sztenderd

11 Adatok: ahol R = izotóparányok a mintában és a standardban.

12 FRAKCIONÁCIÓ Definíció: frakcionációs tényező (A és B fázisok,  <<1) Következmény  A  AB = ——————  B

13 Frakcionáció (folyt.)  AB =  A -  B  1000*ln  AB mivel ln(1+x) ≈ x, ha x<<1

14 Sztenderdek ElemJelölésSztenderd hidrogén DD SMOW = Standard Mean Ocean Water bór  11 B NBS SRM 951 (Searles Lake Borax) szén  13 C PDB = Pee Dee Belemnite nitrogén  15 N levegő oxigén  18 O SMOW, PDB kén  34 S CDT = Canon Diablo Troilite klór  37 Cl SMOC = Standard Mean Ocean Chloride

15  Különböző tömeg különböző energiaszintet jelent  Különböző kötéserősség (nehéz izotóp - erősebb kötés)

16 Radioaktív izotópok Trícium ( 3 H) Keletkezés Természetes úton: - a fölső légkörben 14 N(n,T) 12 C - geogén: U,Th ércesedés (neutron fluxus) közelében Mesterséges: 1952 utáni atomrobbantások ipari felhasználás

17 Radioaktív izotópok Trícium ( 3 H) Mértékegység 1 trícium egység (TE) = 1 trícium atom hidrogén atom közül. 1 TE = 0,119 Bq/dm 3

18 Radioaktív izotópok Radiokarbon Keletkezés Természetes úton: - a fölső légkörben 14 N(n,p) 14 C - geogén: U,Th ércesedés (neutron fluxus) közelében Mesterséges: 1952 utáni atomrobbantások

19 Radioaktív izotópok Radiokarbon Mértékegység [%] modern (angolul pmC, percent modern C), az 1950 előtti légköri 14 C szintet tekintjük alapnak, vagyis 100 %-nak

20 MÉRÉSI MÓDSZEREK, HIBÁJUK Stabilizotópok: mérés tömegspektrométerrel vagy lézer spektroszkóppal Hidrogén: mérés H 2 gázon vízből:(1) H 2 O + Zn = ZnO + H 2 Zn helyett lehet U, Cr, Mn (2) H 2 O + H 2 egyensúlyi izotópcsere (Pt) OH-tartalmú ásványok: fűtés (1200 ° C) + O 2  H 2 O utána lásd fönt Hiba ±0,5 - 3 ezrelék

21 MÉRÉSI MÓDSZEREK, HIBÁJUK Stabilizotópok: mérés tömegspektrométerrel vagy lézer spektroszkóppal Szén: mérés CO 2 v. CO gázon karbonát + foszforsav  CO 2 szerves anyag + O 2  CO 2 Hiba: ±0,1 ezrelék

22 MÉRÉSI MÓDSZEREK, HIBÁJUK Stabilizotópok: mérés tömegspektrométerrel Oxigén: mérés CO 2, CO vagy O 2 gázon vízből: H 2 O + CO 2 egyensúlyi izotópcsere karbonát + foszforsav  CO 2 szilikát + BrF 5 v. ClF 3 v. F gáz és/vagy C  CO 2 (v. O 2 ) lézer + BrF 5 v. ClF 3 v. F gáz Hiba: ± 0,1 - 0,2 ezrelék

23 MÉRÉSI MÓDSZEREK, HIBÁJUK Stabilizotópok: újabban terjedő technika a molekulaspecifikus mérés Oxigén, szén, hidrogén: Gázkromatográf-égető egység-tömegspektrométer különböző összeállításban Vivőgázas tömegspektrometria Hiba: nagyobb, mint a hagyományos Előny: kis anyagmennyiség, nagy mintaszám

24 MÉRÉSI MÓDSZEREK, HIBÁJUK Radioaktív izotópok: Trícium: mérés béta (szcintillációs) detektorral, előtte elktrolízissel 80%-os dúsítás. Hiba: ±0,5 - 1 TE. Újabban: 3 H  3 He tr nemesgáz tömegspetrométerrel Hiba: ±0,01 TE

25 MÉRÉSI MÓDSZEREK, HIBÁJUK Radioaktív izotópok: Radiokarbon: mérés szcintillációs detektorral Újabban gyorsító-tömegspektrométerrel (AMS): elkülönítik a 14 C-t a 14 N-től (pontosabb, kisebb 14 C-koncetrációt kisebb anyagmennyiségben)


Letölteni ppt "Izotóp-hidrogeokémia Dr. Fórizs István MTA Geokémiai Kutatóintézet."

Hasonló előadás


Google Hirdetések