Stabilisotopenverhältnisse von Wasserstoff in Bodenbestandteilen: neue Einblicke in die Bildung von organischer Substanz und Tonmineralen

01.08.2016 bis 31.07.2019

Die Nutzung von stabilen Wasserstoffisotopenverhältnissen (2H-Werte) im Boden war bisher dadurch begrenzt, dass ein Teil des Wasserstoffs im Boden mit der Umgebungsfeuchte austauscht und daher kein aussagekräftiges Isotopensignal darstellt. Dieser Teil muss vom nicht-austauschbaren Wasserstoff separiert werden, der wiederum Quellen- und Prozessinformation enthält. Um den austauschbaren vom nicht-austauschbaren Wasserstoff zu trennen, kann für die demineralisierte organische Bodensubstanz (OBS) eine Dampfäqulibrierung mit Wässern bekannter isotopischer Zusammensetzung angewandt werden, während für Tonminerale die Entgasung bei 200 °C im Vakuum üblich ist. Vorherige Arbeiten haben gezeigt, dass OBS möglicherweise sehr schnell durch Mikroorganismen umgesetzt wird, wobei C-gebundener H im Glykolyse-Metabolismus ausgetauscht wird. Tonminerale konservieren den 2H-Wert zum Zeitpunkt der Bildung im strukturellen OH. Wir schlagen vor, (i) den Einbau von H aus dem Umgebungswasser in die nicht-austauschbare H Fraktion (C-H-Bindungen) der organischen Bodensubstanz sowie die assoziierte Isotopenfraktionierung zu untersuchen und (i) zu testen, ob die Tonmineralfraktion genutzt werden kann für die Herkunftsbestimmung einer Bodenprobe und für die relative Datierung eines Tonanreicherungshorizontes (Bt) von rezenten Böden und Paläoböden. Wir planen Labor- und Feldinkubationen, die Untersuchung der vertikalen Verteilung der 2H-Werte von demineralisierter OBS, die Etablierung einer Dampfäquilibrierungsmethode für Tonmineralfraktionen und die Untersuchung von Tonmineralfraktionen eines globalen Sets von Bodenproben und von teilweise datierten Paläo-Bt-Horizonten.