Untersuchungen zur Klimavariabilität auf dem Tibetischen Plateau ...

4 Material und Labormethoden
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4.3.4 Bestimmung der Isotopenverhältnisse von Jahrringzellulose
Die Messung der Kohlenstoff- und Sauerstoffisotopenverhältnisse aus Jahrringmaterial
mittels Isotopenverhältnis- Massenspektrometrie (kurz IRMS: Isotope Ratio Mass
Spectrometry) erfolgt nach der quantitativen Überführung der Zellulose in CO2- bzw. CO-
Probengas in einem Elementaranalysator. Die in Silber- (für 18 O-Analysen) bzw.
Zinnkartuschen (für 13 C-Analysen) eingewogen Proben mit einer Probenmenge von jeweils
ca. 250μg werden über einen automatischen Probengeber 18 in den Reaktor des
Elementaranalysators (Modell CARLO ERBA, Fa. FISONS INSTRUMENTS) eingebracht. Für die
δ 13 C-Messungen werden die Zelluloseproben hier in einem mit Chromoxid und Kobaltoxid
gefüllten Quarzrohr-Reaktor im Heliumträgergasstrom unter Zugabe eines
Sauerstoffüberschusses bei 1020°C quantitativ zu CO2 verbrannt. Bei der Verbrennung
freigesetzte Spuren von H2O und CO werden mit Magenesiumperchlorat (Mg(ClO4)2) in einer
Wasserfalle abgefangen bzw. über das Chromoxid zu CO2 aufoxidiert. Der bei der Oxidation
der Zellulose und der Zinnkapseln nicht verbrauchte Sauerstoff wird anschließend in einem
nachgeschalteten Reduktionsreaktor bei 650°C ebenfalls durch Aufoxidierung mit Kupfer
abgefangen. Bei der δ 18 O-Analytik reagiert der in der Probe enthaltene Sauerstoff im
Heliumstrom durch Pyrolyse bei 1080°C mit der Reaktorfüllung aus glassy carbon und
vernickelter Kohle (als Katalysator) quantitativ zu CO. Bei der Pyrolyse freigesetzte Spuren
von CO2, H2O und H2 werden in nachfolgenden Fallen mit Magnesiumperchlorat und
Carbosorb-Granulat aufgefangen, um eine Verunreinigung des CO-Probengases zu
verhindern. Um das potentielle Herauslösen probenfremden Sauerstoffs aus dem Rohrmaterial
zu verhindern, wird als Reaktionsrohr zusätzlich ein Glaskohlenstoffreaktor ohne
Quarzbeimengung verwendet.
Für beide untersuchten Elemente bleibt die anschließende, eigentliche Messung der
Isotopenverhältnisse gleich. Die bei der Verbrennung bzw. Pyrolyse entstandenen Gase
werden an einer Trennsäule gaschromatographisch aufgetrennt und mittels einer
Integrationssoftware berechnet. Zur Isotopenbestimmung wird das jeweilige Reaktionsgas
über ein Interface in das IRMS (Modell OPTIMA; Fa. MICROMASS) eingeleitet, ionisiert und zu
einem Ionenstrahl gebündelt. In einem Trennrohr erfolgt die magnetische Ablenkung und
Auftrennung des Strahls in die unterschiedlichen Massen (z.B. 44/45/46 für
Kohlenstoffisotopen bzw. 28/29/30 für Sauerstoffisotopen) und schließlich die Messung in
auf die entsprechenden Massen ausgerichteten Faraday´schen Kollektoren. Das
Isotopenverhältnis des Probengases errechnet sich aus der Umwandlung der gemessenen
Signale aus den Kollektoren, anhand derer automatisiert die δ 13 C bzw. δ 18 O Werte berechnet
und gegenüber der international üblichen Standards VPDB bzw. VSMOW dargestellt werden.
18 dem sog. Autosampler
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