Isotopenanalyse: Unterschied zwischen den Versionen

Version vom 12. März 2006, 21:24 Uhr

Die Verteilung bestimmter Isotope in der Natur ist nicht konstant, sondern orts- und zeitabhängig. Damit ist die Isotopenanalyse zur Alters- und Ortsbestimmung geeignet.

Anwendungsbeispiele

Lebensmitteluntersuchung

Die isotope Zusammensetzung eines Lebensmittels (H, O, N, S, C) unterscheidet sich von der eines Produktes eines anderen Standortes. Dieser so genannte isotopische Fingerabdruck ist nicht sichtbar und kann auch durch chemische Zusätze oder Verarbeitungsprozesse nicht verändert werden. Er ermöglicht uns, die Rückverfolgbarkeit von Lebens- und Futtermitteln zu gewährleisten. Damit kann heute nicht nur das Land oder die Region, sondern prinzipiell auch ein Erzeugerbetrieb identifiziert werden.
Das Projekt Farm-ID basiert auf diesem Analyseverfahren.

Radiocarbonmethode

Um das Alter von abgestorbenem organischen Material (z. B. der Holzplanke eines alten Schiffes oder den Knochenfund eines Menschen) zu bestimmen, wird der Anteil des darin enthaltenen Kohlenstoffisotopes ¹⁴C ermittelt.

Das β-strahlende Kohlenstoffisotop ¹⁴C wird unter Einwirkung kosmischer Strahlung in der oberen Atmosphäre aus Stickstoff gebildet:

Durch diesen Prozess hat sich in der Atmosphäre im Laufe der Jahrmillionen eine Gleichgewichtskonzentration von ¹⁴CO₂ eingestellt. Sie entspricht 16 ¹⁴C-Atom-Zerfällen je g Kohlenstoff pro Minute, ist also außerordentlich gering. Gleiches gilt für lebende Pflanzen und Tiere, die durch Stoffwechsel die Gleichgewichtskonzentration von ¹⁴C in sich aufnehmen und sie während ihrer Lebenszeit infolge des dauernden Ausgleichs mit der Umwelt konstant halten.

Sobald aber ein lebender Organismus stirbt, vermag er kein ¹⁴C mehr aufzunehmen. Damit sinkt die ¹⁴C-Aktivität nach Ablauf von 5.730 Jahren auf die Hälfte (Halbwertszeit, Zerfall von 8 ¹⁴C-Atomen je g C pro Min.), nach Ablauf von 11.460 Jahren auf ein Viertel (Zerfall von 4 ¹⁴C-Atomen je g C pro Min.) usw.

Umgekehrt kann man somit aus dem Maß der in einem abgestorbenen Organismus je Gramm C noch vorhandenen ¹⁴C-Aktivität mit Hilfe der Halbwertszeit von ¹⁴C zurückrechnen, zu welchem Zeitpunkt er noch volle Aktivität besaß, d. h. wann er gestorben ist. Auf diese Weise ist eine experimentelle Überprüfung geschichtlicher und vorgeschichtlicher Zeitangaben (Altersbestimmungen zwischen 400 und 30.000 Jahren mit einem Fehler von ca. 5 %) möglich.