ALBERT

Note: Zugl.: Bochum, Univ., Diss., 2015

Note: Inhalt 1 Einführung 1.1 Zweck und Rahmen des Lehrbuchs 1.2 Isotope: Physikalische Grundlagen 1.2.1 Stabile Isotope 1.2.1.1 Isotopenfraktionierung in der Hydrosphäre 1.2.1.1.1 Isotopenfraktionierung bei Phasenübergängen mit thermodynamischem Gleichgewicht 1.2.1.1.2 Isotopenfraktionierung bei Phasenübergängen ohne thermodynamisches Gleichgewicht 1.2.1.2 Meßmethodik 1.2.1.2.1 Probenpräparation 1.2.1.2.2 Massenspektrometrische Messung, Auswertung und Standards 1.2.2 Radioaktive Isotope 1.2.2.1 Allgemeines zur Radioaktivität 1.2.2.2 Strahlungsmessung 1.2.2.3 Zur Auswertung von Strahlungsmessungen 1.3 Isotope als Tracer und Strahlungsquellen für hydrologische Untersuchungen 1.3.1 Umweltisotope in der Hydrosphäre 1.3.1.1 Stabile Isotope 1.3.1.1.1 Allgemeines 1.3.1.1.2 Deuterium und Sauerstoff-18 in den Niederschlägen 1.3.1.2 Radioaktive Umweltisotope 1.3.1.2.1 Allgemeines zur Low-Level-Meßtechnik 1.3.1.2.2 Tritium Tritium in den Niederschlägen Messung des Tritiumgehalts in Wasserproben 1.3.1.2.3 Kohlenstoff-14 (M.A.GEYH) Allgemeines zur Altersbestimmung mit der Radiokohlenstoff-Methode (14C-Methode) Altersbestimmung von Grundwasser mit der 14C-Methode Messung des 14C-Gehalts und 13C-Wertes in Grundwasser und Karbonatproben Fehlergrenzen bei 14C-Altern 1.3.1.2.4 Weitere radioaktive Umweltisotope für hydrologische Untersuchungen (M. A. GEYH und H. MOSER) 1.3.2 Isotope als absichtlich zugegebene hydrologische Tracer (H. BEHRENS und H. MOSER) 1.3.3 Verwendung von Radionukliden in umschlossenen Strahlenquellen für hydrologische Untersuchungen 1.3.3.1 Wechselwirkung von Gamma-Strahlung mit Wasser und Boden 1.3.3.2 Wechselwirkung von Neutronen mit Wasser und Boden 1.3.4 Zur Planung und Probenentnahme bei isotopenhydrologischen Untersuchungen 1.3.5 Zum Strahlenschutz bei hydrologischen Untersuchungen mit radioaktiven Substanzen 2 Anwendungen von Isotopen im Oberflächenwasser 2.1 Offene Gerinne (H. BEHRENS) 2.1.1 Grundlagen der Abflußmessungen in offenen Gerinnen 2.1.1.1 Abflußmessung mit kontinuierlicher Tracereinspeisung 2.1.1.2 Abflußmessung mit momentaner Tracereinspeisung 2.1.1.3 Vergleich der Abflußmeßmethoden mit kontinuierlicher und momentaner Tracereinspeisung 2.1.2 Bestimmung von Fließ- bzw. Verweilzeiten in offenen Gerinnen 2.1.3 Praktische Durchführung von Abfluß- und Fließzeitmessungen in offenen Gerinnen mit radioaktiven Tracern 2.1.3.1 Art und Menge der Tracersubstanz 2.1.3.2 Vorrichtungen zur Tracereinspeisung 2.1.3.3 Probenentnahme und Meßanordnungen 2.1.3.4 Kalibrierung der Meßanordnungen 2.1.3.5 Auswertung der Meßergebnisse 2.1.4 Beispiele für Abfluß- und Fließzeitmessungen in offenen Gerinnen 2.1.5 Das Problem der Durchmischung 2.1.5.1 Untersuchung von Durchmischungsvorgängen in offenen Gerinnen mit Tracermethoden 2.1.5.2 Verwendung des Gehalts an stabilen Isotopen zur Untersuchung von Durchmischungsvorgängen 2.1.6 Spezielle Anwendungen von Isotopenmethoden bei Wasserqualitätsuntersuchungen in offenen Gerinnen 2.2 Sedimentbewegungen (H. PAHLKE) 2.2.1 Einführung 2.2.2 Schwebstoffe 2.2.2.1 Bestimmung der Schwebstoffk.onzentration mit Hilfe der Schwächung von Gamma-Strahlen 2.2.2.1.1 Grundlagen des Meßverfahrens 2.2.2.1.2 Meßanordnungen 2.2.2.1.3 Vor- und Nachteile des radiometrischen Verfahrens gegenüber mechanischen Messungen der Schwebstoffkonzentration 2.2.2.1.4 Anwendungsbeispiel 2.2.2.2 Messung der Schwebstoffbewegung mit Hilfe von Tracerverfahren 2.2.2.2.1 Markierung der Schwebstoffe 2.2.2.2.2 Meßverfahren 2.2.2.2.3 Anwendungsbeispiele 2.2.3 Geschiebe 2.2.3.1 Messung der Geschiebebewegung 2.2.3.1.1 Voruntersuchungen 2.2.3.1.2 Markierung des Geschiebes 2.2.3.1.3 Einbringung des markierten Geschiebes als Tracer 2.2.3.1.4 Tracemachweis und Bestimmung der Parameter der Geschiebebewegung 2.2.3.2 Bestimmung der Transportrate des Geschiebes 2.2.3.2.1 Methode der Raumintegration 2.2.3.2.2 Methode der stetigen Verdünnung 2.2.3.2.3 Methode der Zeitintegration 2.2.3.2.4 Dispersionsmodelle 2.2.3.3 Anwendungsbeispiele 2.3 Seen und Stauseen 2.3.1 Durchmischung und Schichtung in Seen 2.3.1.1 Beispiele für Untersuchungen der Durchströmung von Seen mit Hilfe von Umweltisotopen 2.3.1.2 Beispiele für Untersuchungen der Durchströmung von Seen mit Hilfe absichtlich zugegebener radioaktiver Tracer 2.3.2 Verdunstung bei Seen 2.3.2.1 Vorbemerkungen und theoretische Ansätze 2.3.2.2 Anwendungsbeispiele 2.3.3 Dichtigkeit von Stauanalgen 2.3.3.1 Isotopenmethoden zur Lokalisierung von Undichtigkeiten und zur Bestimmung von Leckraten 2.3.3.2 Anwendungsbeispiele 2.4 Schnee und Eis (H. MOSER und W. STICHLER) 2.4.1 Vorbemerkungen 2.4.2 Entstehung von Hagelkörnern 2.4.3 Auf- und Abbau der Schneedecke 2.4.3.1 Wasseräquivalent und Dichteprofil einer Schneedecke 2.4.3.1.1 Grundlagen des Meßverfahrens 2.4.3.1.2 Bestimmung des Gesamtwasseräquivalents einer Schneedecke mit Hilfe von umschlossenen radioaktiven Quellen 2.4.3.1.3 Bestimmung des Gesamtwasseräquivalents einer Schneedecke mit Hilfe der natürlichen Gamma-Strahlung des Bodens 2.4.3.1.4 Messung des Dichteprofils einer Schneedecke mit umschlossenen radioaktiven Quellen 2.4.3.2 Abbild des Isotopengehalts der Niederschläge in der Schneedecke 2.4.3.3 Isotopengehalt und Winddrift 2.4.3.4 Isotopengehalt und Reifbildung 2.4.3.5 Isotopengehaltsänderung bei Verdunstung von der Schneeoberfläche 2.4.3.6 Perkolation von Regen und Schmelzwasser und ihre Wirkung auf das Isotopengehaltsprofil einer temperierten Schneedecke 2.4.3.7 Mechanismus des Abbaus einer Schneedecke 2.4.4 Isotopengehaltsänderungen im Akkumulationsgebiet von Gletschern beim Übergang der Schneedecke in Eis 2.4.4.1 Isotopengehaltsänderung in oberflächennahen Schneeschichten 2.4.4.2 Isotopengehaltsprofil in der porösen Firnzone von Gletschern 2.4.4.3 Isotopengehaltsprofil im kompakten Gletschereis; Theorie der Diffusionsströmung von JOHNSEN 2.4.4.4 Verteilung der Gesamt-Beta-Aktivität in Firn- und Eisprofilen 2.4.4.5 Messung von Akkumulationsraten 2.4.5 Schnee- und Eishydrologie 2.4.5.1 Wasserbilanz einer Schneedecke aus Isotopengehaltsmessungen in Schneelysimetern 2.4.5.2 Bestimmung von Abflußanteilen aus Isotopengehaltsmessungen 2.4.5.2.1 Abflußanteile bei der Schneeschmelze in Einzugsgebieten mit temporärer Schneedecke 2.4.5.2.2 Abflußanteile in vergletscherten Einzugsgebieten während der Ablationsperiode 2.4.5.3 Verweilzeit von Wasser in Einzugsgebieten mit temporärer Schneedecke oder Gletschern 2.4.6 Historische Glaziologie 2.4.6.1 Datierung von Firn und Eis in Gletschern mit Hilfe von Isotopengehaltsmessungen 2.4.6.2 Paläoklimatische Aussagen aus Sauerstoff-18-Messungen an Eiskernen 3 Anwendungen von Isotopenmethoden im Grundwasser 3.1 Einführung 3.2 Ungesättigte Zone des Grundwasserleiters 3.2.1 Methodik der Messung und Auswertung der Tracer-Verteilung im Wasser der ungesättigten Zone 3.2.1.1 Tracer-Input in die ungesättigte Zone 3.2.1.2 Nachweis der Tracer im Vertikalprofil der ungesättigten Zone 3.2.1.3 Zur Ausbreitung des markierten Wassers in der ungesättigten Zone 3.2.1.4 Bestimmung der Grundwasserneubildungsrate 3.2.2 Anwendungsbeispiele 3.2.2.1 Untersuchungen mit Hilfe des Gehalts am Umweltisotopen (meist Tritium) 3.2.2.2 Untersuchungen mit Hilfe von absichtlich zugegebenen Tracern (meist Tritium) 3.3 Gesättigte Zone des Grundwasserleiters 3.3.1 Interpretation von Messungen des Gehalts an Umweltisotopen 3.3.1.1 Interpretation von Messungen des Deuterium- und Sauerstoff-18-Gehalts im Grundwasser 3.3.1.1.1 Zeitliche Differenzierung von Grundwässern 3.3.1.1.2 Lokalisierung von Grundwassereinzugsgebieten 3.3.1.1.3 Typisierung von Grundwässern und Grundwasserleitern Typisierung von Thermal- und Mineralwässern Unterscheidung von verschiedenen Grundwasserströmen in einem Grundwasserleiter Anteil von uferfiltriertem Flußwasser im Grundwasser Hydraulische Verbindung von Grundwasserleitern Identifizierung von Salzwässern Typisierung von Grundwasserleitern 3.3.1.2 Interpretation von Messungen des Tritium und Kohlenstoff-14-Gehalts im Grundwasser (M.A.GEYH) 3.3.