Österreichisches Messnetz für Isotopen im Niederschlag und in Oberflächengewässern (ANIP)
40 Jahre Messnetz für natürliche Isotopenmarkierung in Regen, Schnee, Flüssen und Seen (2009)
Das österreichische Messnetz für Isotopen im Niederschlag und in Oberflächengewässern (ANIP) wird seit 2007 vom Lebensministerium (BMLFUW) in Zusammenarbeit mit den Ämtern der neun Landesregierungen betrieben. Davor bestand eine Kooperation von Umweltbundesamt (Nachfolge Bundesanstalt für Wasserhaushalt von Karstgebieten), Austrian Institute of Technology (AIT Seibersdorf) und Helmholtz Institut München.
ANIP-Messstellen
ANIP (Austrian Network of Isotopes in Precipitation) dokumentiert 18O-, d 2H- und Tritium-Isotopendaten von 50 über ganz Österreich verteilten Stationen und stellt diese im Internet der Allgemeinheit zur Verfügung. Teilweise reichen die Daten der Stationen bis zu 40 Jahren zurück, was eine einmalige Datengrundlage für die Erforschung des Klimawandels und der Bestimmung der Grundwasseralter darstellt (siehe unten).
Isotope sind Atome, in diesem Fall der Elemente des Wassers , aber mit unterschiedlichen Massenzahlen, die unterschiedliche Herkünfte des Wassers unterscheiden lassen. Im Fall von Tritium zerfällt das Wasserstoff-3 Isotop durch radioaktiven Zerfall mit einer Halbwertszeit von 12,32 Jahren. Dieser Zerfall ermöglicht es das "Alter" des Wassers im Untergrund abzuschätzen.
Die Monatsproben werden an meteorologischen Stationen des Hydrographischen Dienstes, der Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik (ZAMG) und an Oberflächenwasserstationen, die weitgehend denen des Hydrographischen Dienstes entsprechen, gesammelt.
Einige ANIP-Stationen sind seit langem ein Teil des weltweiten Messnetzes der Internationalen Atomenergie Agentur (IAEA/WMO Global Network for Isotopes in Precipitation (GNIP)) der Vereinten Nationen. Nationale Isotopennetzwerke werden von Kanada, Frankreich, Schweiz und USA betrieben.
Warum die Bestimmung von Isotopen in Regen- und Flusswasser?
Hydrologie und Hydrogeologie: Die Bestimmung von d 18O- und d 2H-Werten erlauben in vielen Fällen und besonders in Kombination mit hydrologischen Messungen und der Hydrochemie den natürlichen Wasserkreislauf besser nach zu verfolgen. Das betrifft besonders die Höhe des Einzugsgebietes, den Austausch und die Mischung von Fluss- und Grundwasser, Verdunstungserscheinungen in Seen etc. Der radioaktive Zerfall von Tritium im Wasser erlaubt zusätzlich bei genauerer Kenntnis des Eintrags und durch Anwendung von Modellen die mittlere Verweilzeit („Alter“) von Wässern abzuschätzen.
Klimatologie: Da die d 18O- und d 2H-Werte besonders von der Temperatur während des Ausregnens abhängen, werden sie in der aktuellen Klimaforschung, aber besonders fixiert in Eiskernen oder im Kalziumkarbonat in Seesedimenten und Tropfsteinen, aber auch in Zellulose von Baumringen in der Paläoklimaforschung untersucht.
Lebensmittel-Authentizität und -Herkunft: Da Lebensmittel fast immer Wasser enthalten, können Isotopenuntersuchungen in Kombination mit anderen Methoden den Entstehungsort dieser eingrenzen und besonders bei sehr wertvollen Lebensmitteln deren Authentizität beweisen helfen.
Umweltforensik: Nachweis der Herkunft von Handelsgütern, Schadensfällen und Einfluss von Kernanlagen auf die Umwelt durch die Analyse von Tritium.
Wer benützt die gemessenen Isotopendaten?
Patscherkofel
Interesse an den Daten haben NutzerInnen aus der angewandten Forschung, von nationalen und internationalen Instituten und Universitäten, aber auch ZivilingenieurInnen und Private.
Sammlung des Niederschlags und von Oberflächengewässern
Die täglichen Niederschläge werden zu einer monatlichen Sammelprobe vereinigt, von den Oberflächengewässern werden einmal im Monat Schöpfproben (Stichproben) genommen. Davon werden 1L-Proben zum Labor geschickt oder in einem Lager als Rückstellprobe aufbewahrt. Nur in der Fluss-Station Hainburg (Donau) werden tägliche Proben zu einer Monatsprobe vereinigt.
Analytik
Die 18O-Analysen und Deuterium (2H)-Analysen werden an einem Gasisotopenmassenspektrometer nach einer Equilibration oder direkt in Spektrometern basierend auf Infrarotlasern durchgeführt. Die Datenauswertung erfolgt über zwei mitlaufenden Laborstandards, die gegen die internationalen Standards VSMOW und SLAP der IAEA kalibriert werden.
Für die Tritiumanalyse werden die Wasserproben elektrolytisch angereichert. Die Radioaktivitätsmessung erfolgt in speziellen Flüssigkeitsszintillationsspektrometern mit niedrigem Leerwert und hoher Zählausbeute. Die Berechnung der Tritiumaktivität bzw. Tritiumkonzentration der Proben erfolgt im Vergleich zu einem internationalen Standard (National Institut of Standards und Technology, Standard Referenz Material 4361C).
