Lead
Da sich die isotopische Zusammensetzung von chemischen Verbindungen im Verlauf von biogeochemischen Prozessen verändert, stellen Isotopenuntersuchungen in der Biogeochemie ein einzigartiges Instrument dar, um mehr über die Quellen dieser Verbindungen und deren Austauschprozesse zwischen Biosphäre, Ozean und Atmosphäre zu lernen. So benutzen wir in unserer Arbeitsgruppe an der Universität Bern diese Technik ausgiebig in Treibhausgasstudien an polaren Eisbohrkernen. Auch das Spurengas Ammoniak (NH3) wird im Nährstoffkreislauf des Ozeans und in Böden produziert und emittiert, wird aber dann in saurem Aerosol als Ammonium (NH4+) gebunden, welches auch im Eis nachgewiesen werden kann. In AeroTope entwickeln wir eine neue massenspektrometrische Methode, die es ermöglichen soll, auch die isotopische Zusammensetzung von NH4+ in polaren Eisbohrkernen zu quantifizieren.

Lay summary

NH3 ist eine wichtige intermediäre Verbindung des Stickstoffkreislauf im Südozean. Nachdem NH3 aus dem Oberflächenwasser entwichen ist, wird es in saurem Aerosol in der Atmosphäre gebunden und als NH4+ auch teilweise zum Antarktischen Eisschild transportiert, wo es im Schnee deponiert wird. In mittleren und hohen Breiten der Nordhalbkugel stammt NH4+ sowohl vom marinen als auch vom Stickstoffkreislauf in Böden und ein Teil des NH4+ haltigen Aerosols wird zum Grönländischen Eisschild transportiert.

Mithilfe einer speziellen kontaminationsfreien, kontinuierlichen Schmelzanalytik (CFA), die in unserer Arbeitsgruppe entwickelt wurde, können wir auch die Konzentration von NH4+ im Eis sehr präzise bestimmen. Quantitative Information zur Effizienz des Stickstoffkreislaufs im Südozean und zu den relativen Quellbeiträgen terrestrischer und mariner NH3 Quellen in hohen nördlichen Breiten könnte jedoch gewonnen werden, wenn es möglich wäre, auch die isotopische Zusammensetzung von NH4+ zu messen.

Eine solche hochpräzise isotopische Messmethode für NH4+, welches im Eis nur in sehr geringen (parts-per-billion) Konzentrationen vorhanden ist und welches sehr leicht durch Laborkontamination verfälscht werden kann, ist das Ziel von AeroTope. Dazu verbinden wir unsere umfangreiche Expertise auf dem Gebiet der Gaschromatographie-Massenspektrometrie für isotopische Spurengasuntersuchungen mit unserem einzigartigen CFA System für online Messungen von chemischen Aerosolkomponenten. Das R’Equip Projekt AeroTope liefert dazu einen Teil der  finanziellen Mittel, um ein neues Massenspektrometer für diese Anwendung anzuschaffen und dieses an unser CFA System zu koppeln.