C (radiogén, elhanyagolható mennyiség, bár a 12 C- 14 C frakcionáció a 12 C- 13 C kétszerese) kormeghatározás



Hasonló dokumentumok
Oxigén és hidrogén stabil izotópjai

Stabilizotóp-geokémia. Demény Attila MTA Geokémiai Kutatóintézet

Horváth Mária: Bevezetés a földtörténetbe 5. Paleoklimatológia. Oktatási segédanyag 2007

Üledékes kızetek stabilizotóp-geokémiája. Demény Attila MTA FKK Geokémiai Kutatóintézet

TERMÉSZETTUDOMÁNY JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

VÍZTISZTÍTÁS, ÜZEMELTETÉS

Tápanyagok vízi közösségekben

Bevezetés a növénytanba Növényélettani fejezetek 5.

Speciálkollégium. Dr. Fintor Krisztián Magyary Zoltán Posztdoktori Ösztöndíj TÁMOP A/ Nemzeti Kiválóság Program Szeged 2014

Az élet keresése a Naprendszerben

a turzások és a tengerpart között elhelyezkedő keskeny tengerrész, melynek sorsa a lassú feltöltődés

Az aktív tanulási módszerek alkalmazása felerősíti a fejlesztő értékelés jelentőségét, és új értékelési szempontok bevezetését veti fel a tudás

KŐZETEK ELŐKÉSZÍTÉSE A LEPUSZTULÁSRA. Aprózódás-mállás

A víz állandó körforgásban van a vízburokban: párolgás csapadékhullás lefolyás (e körforgás motorja a napsugárzás) ÓCEÁNOK

A talaj és védelme. Óravázlatok életünk alapjainak feltárásához, évesek tanításához. Készítette: Vásárhelyi Judit

KÖZÉPSZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA

Szakközépiskola évfolyam Kémia évfolyam

Horgászvízkezelő-Tógazda Tanfolyam (Elméleti képzés)

ŐSMARADVÁNYOK GYŰJTÉSE, KONZERVÁLÁSA ÉS PREPARÁLÁSA

FÖLDRAJZ évfolyam

KÖZÉPSZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA

FIZIKA A BIOLÓGIÁBAN HIDROSZTATIKA - HŐTAN. Hidrosztatika Fogalmak: hidrosztatikai nyomás, felhajtóerő, úszás (átlagsűrűség), felületi feszültség

A HETI ÉS ÉVES ÓRASZÁMOK

A stabilizotóp-geokémia klímarekonstrukciós alkalmazása a Leány-barlang cseppkőüledékének vizsgálata alapján

FÖLDRAJZ évfolyam

Ionszelektív elektródok A HANNA Instruments legújabb generációját képviselõ mérõmûszerekhez

Lotus Therme. Lotus egészség.

A felszíni vizek fizikai, kémiai és biológiai tulajdonságai, a benne lezajló folyamatok, a víz mint élőhely jellemzése

Légszennyezés. Légkör kialakulása. Őslégkör. Csekély gravitáció. Gázok elszöktek Föld légkör nélkül maradt

SZAKÁLL SÁNDOR, ÁsVÁNY- És kőzettan ALAPJAI

Periglaciális területek geomorfológiája

KÖRNYEZETGAZDÁLKODÁS LEVEGŐSZENNYEZÉS, A SZTRATOSZFÉRIKUS ÓZONRÉTEG ELVÉKONYODÁSA, GLOBÁLIS KLÍMAVÁLTOZÁS

Kuti Rajmund. A víz tűzoltói felhasználhatóságának lehetőségei, korlátai

Biopolimerek 1. Dr. Tábi Tamás Tudományos Munkatárs

FÖLDÜNK ÉS KÖRNYEZETÜNK

TERMÉSZETTUDOMÁNY JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

A Föld felületének 71%-át víz borítja, ennek kb. 2,5%-a édesvíz, a többi sós víz, melyek a tengerekben, illetve óceánokban helyezkednek el.

I. rész Mi az energia?

SZAKÁLL SÁNDOR, ÁsVÁNY- És kőzettan ALAPJAI

Plankton. Szeszton: mikrohordalék Élő: bioszeszton Holt: abioszeszton. Bioszeszton - lebegő: plankton (euplankton, potamoplankton, tichoplankton)

A víz fizikai, kémiai tulajdonságai, felhasználhatóságának korlátai

A szénhidrátok az élet szempontjából rendkívül fontos, nélkülözhetetlen vegyületek. A bioszféra szerves anyagainak fő tömegét adó vegyületek.

Stabilizotóp-geokémia VIII. Dr. Fórizs István MTA Geokémiai Kutatóintézet

VÍZGAZDÁLKODÁS ÉS SZENNYVIZEK

Az endogén erők felszínformáló hatásai-tektonikus mozgás

Földrajz. Csapat neve:

KÖRNYEZETGAZDÁLKODÁS. Vízszennyezés Vízszennyezés elleni védekezés. Összeállította: Dr. Simon László Nyíregyházi Főiskola

Ökológiai földhasználat

Speciálkollégium. Dr. Fintor Krisztián Magyary Zoltán Posztdoktori Ösztöndíj TÁMOP A/ Nemzeti Kiválóság Program Szeged 2014

KÖRNYEZETVÉDELEM. (Tantárgy kód: FCNBKOV)

KÖZÉPSZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA

Földrajz a gimnáziumok évfolyama számára FÖLDÜNK KÖRNYEZETÜNK ALAPELVEK, CÉLOK

Fizikai vízelőkészítés az alkímia és a korszerű technika határán

HELYI TANTERV FÖLDÜNK ÉS KÖRNYEZETÜNK ÉVFOLYAM

FÖLDRAJZ (szakközépiskola 3 óra)

Elektrokémia. A nemesfém elemek és egymással képzett vegyületeik

Légköri áramlások, meteorológiai alapok

1.ábra A kadmium felhasználási területei

A víz. Szerkesztette: Vizkievicz András

NEM KONSZOLIDÁLT ÜLEDÉKEK

Klímaváltozás a kő magnószalag Földtudományok a társadalomért

I. Gombák (10 pont) óriáspöfeteg közönséges csiperke gyilkos galóca sárga rókagomba. lila pereszke sárga kénvirággomba nagy őzlábgomba ízletes tinóru

A víz Szerkesztette: Vizkievicz András

KÖZÉPSZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA

NÖVÉNYÉLETTAN. Az Agrármérnöki MSc szak tananyagfejlesztése TÁMOP /1/A

8. Energia és környezet

DOROG VÁROS FÖLDRAJZI, TERMÉSZETI ADOTTSÁGAI

Bársony-Hunyadi Általános Iskola TERMÉSZETISMERET HELYI TANTERV 5-6. OSZTÁLY

1.4. Sürgısségi telefon szám: 06/ ETTSZ Egészségügyi Toxikológiai Tájékoztató Szolgálat: 1096 Budapest, Nagyvárad tér 2.

100% BIO Natur/Bio kozmetikumok és testápolás

Magyarország vízrajza

Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei

Fagyálló hasított kő. Kvarcit. Gobi Yellow 502. Gobi Yellow Műszaki paraméterek

CAS szám EU szám Regisztrációs szám polimer

A kén tartalmú vegyületeket lúggal főzve szulfid ionok keletkeznek, amelyek az Pb(II) ionokkal a korábban tanultak szerint fekete csapadékot adnak.

Archenius egyenlet. fehérje denat. optimum

A felvétel és a leadás közötti átalakító folyamatok összességét intermedier - köztes anyagcserének nevezzük.

Kiegészítések a populációs kölcsönhatások témakörhöz. ÖKOLÓGIA előadás 2014 Kalapos Tibor

A BIOGÁZ KOMPLEX ENERGETIKAI HASZNA. Készítette: Szlavov Krisztián Geográfus, ELTE-TTK

Károlyi Mihály Két Tanítási Nyelvű Közgazdasági Szakközépiskola Kémia Helyi Tanterv. A Károlyi Mihály Két Tanítási Nyelvű Közgazdasági Szakközépiskola

1.4. Sürgısségi telefon szám: 06/ ETTSZ Egészségügyi Toxikológiai Tájékoztató Szolgálat: 1096 Budapest, Nagyvárad tér 2.

A PANNON-MEDENCE GEODINAMIKÁJA. Eszmetörténeti tanulmány és geofizikai szintézis HORVÁTH FERENC

A POLGÁRDI SZÁR-HEGY WOLLASTONITOS SZKARNJA: A SZKARN ÁLTALÁNOS JELLEMZÉSE ÉS A BENNE LÉVŐ APOFILLIT ÁSVÁNYTANI VIZSGÁLATA

TERMÉSZETFÖLDRAJZI KÖRNYEZETÜNK

TELEPÜLÉSI SZENNYVÍZISZAP HASZNOSÍTÁSÁNAK LEHETİSÉGEI 3.

Kútvizsgálatok. Jákfalvi Sándor Geogold Kárpátia Kft.

Nagytisztaságú laboratóriumi gázok és gázkeverékek. Budapest, Messer Hungarogáz Kft. Simonics Renáta

Kémiai fizikai alapok I. Vízminőség, vízvédelem tavasz

Többkomponensű rendszerek I.

TANÉV VÉGI OSZTÁLYOZÓ VIZSGA TÉMAKÖREI FÖLDÜNK ÉS KÖRNYEZETÜNKBŐL

Az Északi-középhegység HEFOP

Megújuló Energiaforrások

FÖLDRAJZ PÓTÍRÁSBELI FELVÉTELI FELADATOK 2004

Az ásványtan tárgya, az ásvány fogalma. Geometriai kristálytan. A kristály fogalma. A Bravais-féle elemi cellák.

BIOLÓGIA EGÉSZSÉGTAN HELYI TANTERVE

O k t a t á si Hivatal

TERMÉSZETTUDOMÁNY JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

HELYI TANTERV. Földrajz

Átírás:

Szén

C- stabil izotópok: 12 C (98.9%), 13 C (1.1%) 14 C (radiogén, elhanyagolható mennyiség, bár a 12 C- 14 C frakcionáció a 12 C- 13 C kétszerese) kormeghatározás szilárd, folyadék, gáz (bio-, lito-, hidro- és atmoszféra) Frakcionáció: szerves és szervetlen reakciók, ahol egyensúlyi és nem egyensúlyi folyamatok: - szerves szén: könnyű izotópban dúsul a fotoszintézis során lejátszódó reakció miatt (nem egyensúlyi frakcionáció!) és - szervetlen szén: a reakciók produktumjaiban nehéz izotópban dúsul (pl. kalcit kiválás CO 2 -vel egyensúlyban) Standard: PDB (SC); 12 C/ 13 C=88.99

Fotoszintézis (δ 13 C) (kinetikus frakcionáció) -CO 2 (atmoszféra) CO 2 (sejtben 13 C szegény) - sejten belül a metabolizmus során további frakcionáció: C 3 C-fixáció (Benson-Calvin ciklus): δ 13 C: -17 - -40 } irreverzibilis C 4 C-fixáció (Hatch-Slack ciklus): δ 13 C: -2 - -15 (CAM: napszakosan változó metabolizmus: δ 13 C: -10 - -30 Crassulacean acid metabolism, kaktuszfélék) C 3 (lipid): szárazföldi tengeri szerves anyag: CO 2 HCO 3 - (δ 13 C: ~ -28 ) (δ 13 C: ~ -23 ) (algák, autotróf baktériumok, erdőtársulások, búza, rizs; fosszilis üzemanyag, M-P) C 4 : δ 13 C: ~ -10 (fűfélék, cukornád, kukorica, cirok, köles) miközben az atmoszféra gazdagodik 13 C-ban! Felhasználás: fáciesek, behordódás (paleokörnyezet) és táplálkozás

A CO2-megkötés alapfolyamata a Calvin-ciklus. A folyamat kulcsenzime a ribulóz-1,5-biszfoszfát-karboxiláz-oxigenáz (Rubisco), amely CO2-t dihidroxi-aceton-foszfát és glicerinsav-3- foszfát (3 szénatomosak) formájában köti meg, ezért nevezzük C3 fixációnak. Ez elsősorban mérsékelt és hideg égövi növényekre jellemző. A Rubisco azonban nem csak CO2-dal, hanem O2-nel is képes kölcsönhatni. Mérsékelt és hideg égövön a CO2-megkötés sebessége nagyobb az O2-megkötés sebességénél, de ez a hőmérséklet növekedésével megfordul. Ez a folyamat O2 felvétellel és CO2 leadással jár. Ennek kompenzálására egy CO2-koncentrációs mechanizmus játszódik le a növényekben, amelynek során 4 szénatomos molekulák keletkeznek (C4 fixáció). Ezekből a termékekből a CO2 később felszabadul, majd C3-mas úton kötődik meg. Ez elsősorban meleg égövi növényeknél jellemző.

Szénizotóp-értékek mérése paleoökológiai-paleoklimatológiai vizsgálatokra: A különböző fűféléket zöme a C4 növények csoportjába tartozik. Bizonyos területeken pl. kizárólag C4 fűfélék fordulnak elő: az ezeket legelő állatok fogzománcába jellemző szénizotóp épül be. A vegyes táplálkozású állatok elterjedése, illetve a táplálkozásban, vagy a növényvilágban beállt változások jól nyomon követhetők. Ezek segítségével közvetlenül a klímaváltozásokra is következtetni lehet (sőt: a hiányzó információ is jelezheti, hogy azok az állatok, amelyek fogai nem mutatnak változást, tehát nem váltottak étrendet, kihaltak, vagy elvándoroltak) Egyetlen faj eltérő területeken is megközelítően ugyanazt a táplálékot fogyasztja: azonos C4 növényből azonos értékű szénizotóp épül be a fogaikba, de a paleoszélességnek megfelelően, azaz a paleoklímának (leginkább: T, csapadék, közvetve biológiai produktivitás) szerint ez az érték változhat! Állatok szövetében mindössze 1 -kel kisebb a δ 13 C értéke, mint a tápláléké, amit megeszik ( You Are What You Eat ). Ez egy 3 lépcsős táplálékláncban mindössze 3 változást jelent.

You Are What You Eat I a

Barlangi karbonátok (szpeleotémák, cseppkövek, etc.) képződésük: a barlangba belépő, a talajrétegből kioldott CO 2 -ben gazdag víz kigázosodása után. A cseppkövek karbonátján mért δ 13 C értéke alkalmas a múltbéli környezeti viszonyok jellemzésére. A szénizotóp értékek jelzik a felszín felől beszivárgó víz összetételét, amelyben a talaj CO 2 tartalma oldódott, a C3/C4 arányból a felszínt egykor borító növényzetre lehet következtetni. A C4 és C3 növények eloszlása klímafüggő, így a mért δ 13 C érték tükrözi a múltbéli környezeti körülményeket (együtt vizsgálni a δ 18 O-val!).

Cseppkövön δ 13 C értékében megmutatkozó időbeli változások nyomon követése alkalmas paleoklimatológiai paleoökológiai következetésekre (nem az egy pontban mért adat az informatív). (a szénizotóp értékek nem kizárólag a talaj CO 2 -összetételétől függenek, a beoldódó karbonát jelentős puffer) Pl. dél-afrikai terület, ahol ma a növényzet jellemzően C4 növényekből áll: A δ 13 C-ből kimutatható C3/C4 arány változása, ami nyomon követhető a δ 18 O hőmérséklet-változásban.

Kalcit kiválás tengervízből (egyensúlyi reakció; CO 2 a légkörből) C-izotóp frakcionáció az oldatban CO 2 oldódás és a kalcitban kicsapódás során a CO 2 -hoz képest Paleogeotermométer O Alkalmazás: Hideg vizű planktonokban nagyobb a frakcionáció, mint a meleg vizűekben: meleg vízben a CO 2 oldhatósága kisebb a CO 2 -nek egy jelentősebb részaránya használódik fel HCO 3- -ként a planktonok vázában, tehát kisebb lesz az izotópos frakcionáció. Faure, 1998

Faure, 1986

Két fontos földtörténeti esemény meghatározása a szervesanyag stabil C izotóp vizsgálatával prekambriumi kőzetekben: - a biológiai működés kezdete erős frakcionáció: szervesanyag <-> karbonát, és - az oxigén megjelenése a légkörben fotoszintézis erős frakcionáció a szerves anyagban Eredmények recens és fosszilis szerves és szervetlen anyagok vizsgálata betemetődés és diagenezis csekélyebb izotópos változást okoz, mint a szervetlen-szerves folyamat és a metamorfózis: - ~ 3.5 milliárd évtől a szerves szén és a karbonát között az izotóp frakcionáció ugyanaz a szén megkötése (fixáció) autotróf szervezetekben (növények és bizonyos algák) az élet kezdete - ~ 2.8 milliárd évnél az üledékes kőzetek szervesanyagának 13 C relatív mennyiségében jelentős változás jelenik meg a fotoszintézis kezdete

Mi okozza a 13Cban való gazdagodást? Faure, 1986 A δ13c változása prekambriumi-kambriumi üledékes kőzetekben a szervesanyag H/C arányának függvényében Faure, 1986

Recens üledékek és óceánok, tengerek és tavak geokémiai tanulmányozása: - a szervesanyag oxidációja a totál oldott szervetlen szén δ 13 C csökkenését eredményezi a vízben a felszíntől lefelé (Fig. 9.15, 6.10), - különösen erős a korreláció a mélytengerek oldott oxigéntartalma és a teljes oldott szervetlen szén δ 13 C értéke között (milyen?), - kapcsolat az óceánvíz kora és az oldott szervetlen szén δ 13 C értéke között: Csendes-óceán északi része: legkisebb a δ 13 C érték legidősebb víz, É-Atlanti-óceán: legnagyobb a δ 13 C érték legfiatalabb víz, - a tengeri mészkövek és a szervezetek karbonátos vázelemei a víz teljes, oldott szervetlen szénjének a δ 13 C értékéhez tendál, amelyben keletkeztek (pl. pelágikus mészkövek a felszíni tengervíz δ 13 C értékét mutathatja, a bentosz szervezetek (fosszíliák) inkább a mélytenger δ 13 C értékét jelzik), - foraminiferák (nagy elterjedés) vázainak a vizsgálata: paleo-óceánográfiai kutatás (biogeokémiai redszer!): recens plankton ~ -22 júra ~ -30 prekambrium ~ -35 - -47

A biológiai aktivitás: felszíni víz 13 C-ban gazdagított. A biológiai aktivitás 12 C-ben gazdagítja a mélytengerek vizét: a szervesanyag lebomlik szervetlenné baktériumok közreműködésével. White, 2003

Albarede, 2003

Oldott CO 2 C izotóp változása tóban az évszak függvényében Brownlow, 1996

Faure, 1986

Szén a bázisos olvadékban CO 3 2- -ként, ill. alig oldódó CO 2 -ként, ami eltávozik. Szubmarin bazaltok azonban őrizhetik a köpeny C izotópos összetételét, bár frakcionáció és kontamináció előfordul. A bazaltban oldott CO 2 kevésbe gazdag 13 C-ban, mint a gáz CO 2. MORB, OIB, karbonatit és peridotit (diopszid) többsége a fentieknek megfelel. BABB következetesen könnyű C izotópban gazdagabb, valószínűleg a jelentős kigázosodás miatt. Egyes peridotitok 12 C-ban való gazdagsága még vitatott, de lehet, hogy a köpeny metaszomatózis az oka. A gyémánt peridotitos (δ 13 C~-5%o) és eklogitos (változó és erősen negatív δ 13 C ), sok izotóposan zónás komplex genetika. Erősen negatív izotóp érték felszíni szerves szén, szubdukciós szállítás, metamorfózis. White, 2003

5 0 kontaktus mészkövek karbonatitok trachitok 13 C (VPDB) -5-10 -15 bazalttelérek tefritek vastag lávafolyás -20 5 10 15 20 25 30 18 O (VSMOW) Demény-Harangi, 1996

5 izotópcsere 0 13 C (VPDB) -5-10 -15 karbonatitok átalakulás kigázosodás asszimiláció -20 5 10 15 20 25 30 18 O (VSMOW) Demény-Harangi, 1996

C stabil izotópok változása a természetben köpeny (szárazföldi szerves szén oxidációja) kőszén (főleg C3 növényekből) -40 metán>etán>propán>bután, stb. (gyakoriság) - izotópos összetétel? Brownlow, 1996

Megfigyelés: A CO 2 mennyiségének folyamatos növekedése. - ipari forradalom előtt: ~ 280 ppm - ma: ~ 400 ppm Okok: - antropogén forrás (fosszilis tüzelőanyag felhasználása, erdőirtás) - természetes forrás (pl. vulkanizmus)