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wird zur Erhöhung der Genauigkeit relativ be-
stimmt und auf den internationalen Standard-
wert V-SMOW bezogen ( Vienna Standard Mean
Ocean Water ). Anstelle des Häufigkeitsverhält-
nisses R werden die Delta-Werte in Promille (‰)
angegeben und für Sauerstoff wie folgt berechnet:
bonat und Karbonaten des Grundwasserleiters
gekommen ist.
Die folgenden, aus Isotopenfraktionierungen
resultierenden Phänomene werden in der Ange-
wandten Hydrogeologie und Isotopenhydrologie
genutzt:
Temperatur-Effekt : Der jahreszeitliche Isoto-
pengang der Niederschläge ähnelt in guter Nähe-
rung einer Sinuskurve, deren Amplitude mit
wachsender Verweilzeit junger Grundwässer im
Untergrund bis etwa vier Jahre nach deren Neu-
bildung so weit abgenommen hat, dass sie nicht
mehr nachweisbar ist. Das wird zur Abschätzung
der Verweilzeit des Trockenwetterabflusses ver-
wendet. Der Temperatur-Effekt ermöglicht aber
auch, Grundwässer altersmäßig grob zu unter-
scheiden, die in Kalt- (Pleistozän) oder Warmzei-
ten (Holozän) neu gebildet worden sind.
Höhen-Effekt : Die Abnahme der Lufttempe-
ratur mit der Höhe spiegelt sich in den
Delta-Werten der Niederschläge entlang der
Flanken von Gebirgen wider. Bei
RR
R
18
PrO
StO
Gl. 66
O
1000
StO
δ
18 O =
auf einen Standard bezogene relative
Differenz des Sauerstoff-Isotopenver-
hältnisses einer Probe zu dem des Stan-
dards (‰),
18 O/ 16 O-Isotopen-Verhältnis der Was-
serprobe (1),
R PrO
=
18 O/ 16 O-Isotopen-Verhältnis des Stan-
dards (V-SMOW) (1).
R StO
=
Diese Definition des Delta-Wertes gilt analog für
alle anderen stabilen Isotope, wie z.B. Wasserstoff
(
34 S).
Da sich Isotopenfraktionierungen bei Wasserstoff
und Sauerstoff analog auswirken, besteht eine li-
neare Beziehung zwischen den
δ
2 H), Kohlenstoff (
δ
13 C) und Schwefel (
δ
18 O liegt
der Gradient zwischen -0,15 und -0,45 ‰ pro
100 m, bei
δ
2 H ist er nach Gl. 66 um das 8-fache
größer. Wenn diese Relation für ein bestimmtes
Gebiet zutrifft, erlauben die Gradienten, die
Höhe des Einzugsgebietes für Grundwässer im
Idealfall auf etwa 50 m genau zu bestimmen.
Kontinental-Effekt : Flächenhafte Grundwas-
serneubildung zeigt sich in der Abnahme der Del-
ta-Werte entlang der meteorischen Zyklonenbah-
nen zwischen der Küste und dem Landesinneren.
δ
18 O- und
2 H-
δ
δ
Werten meteorischer Wässer:
2
18
s
d
H
O
Gl. 67
E
δ
2 H =
auf einen Standard bezogene relative
Differenz des Sauerstoff-Isotopenver-
hältnisses einer Probe zu dem des Stan-
dards (‰),
s
=
Steigung der „Niederschlags“-Geraden
(meteoric water line = MWL) (1),
3.9.2.2.2 Schwefel-Isotope
18 O = auf einen Standard bezogene relative
Differenz des Isotopenverhältnisses ei-
ner Probe zu dem des Standards (‰),
δ
Außer Wasserstoff-, Sauerstoff- und Kohlenstoff-
Isotopen wird in der Isotopenhydrogeologie auch
das Schwefel-Isotopen-Verhältnis 34 S/ 32 S genutzt.
Der daraus abgeleitete
34 S-Wert (analog zu Gl.
66) gibt Auskunft über die Herkunft und Ge-
schichte des im Grundwasser gelösten Sulfats
(I AEA , 1987). Beim mikrobiologischen Abbau
wird das leichtere 32 S-Isotop angereichert.
d E
=
Deuterium-Exzess (‰).
δ
Die Steigung s beträgt für kontinentale Nie-
derschläge 8; der Deuterium-Exzess d E liegt bei
+10 ‰. In offenen stehenden Gewässern (z.B.
Seen, Kiesgruben oder Tümpeln in Wadis arider
Gebiete) führt Verdunstung zu kinetischen Isoto-
penfraktionierungen, die die Steigung s verfla-
chen und den Deuterium-Exzess erniedrigen. Im
δ
3.9.2.2.3 Natürliche und anthropogene
radioaktive Umweltisotope
Zur Altersbestimmung von Grundwasser werden
mehrere Methoden eingesetzt, von denen die ge-
bräuchlichsten kurz beschrieben werden (G EYH ,
1988).
2 H-Diagramm liefern viele Thermal- und
manche Mineralwässer eine horizontale Linie,
wenn es zu Sauerstoff-Isotopenaustausch zwi-
schen im Grundwasser gelöstem Hydrogenkar-
18 O/
δ
 
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