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Edelgase werden erfolgreich im Grundwasser eingesetzt, um Wasseraufenthaltszeiten und vergangene Klima- und Umweltbedingungen zu bestimmen. Seit Kurzem ist es möglich, Edelgase im Porenwasser von unkonsolidierten Sedimenten zu analysieren, um daraus die physikalischen Bedingungen im überliegenden See oder Meer zu analysieren. Ziel dieser Dissertationsarbeit ist es, die erwähnten Methoden und Ansätze zu verbinden, damit sich neu auch Porenwässer in schlechtdurchlässigen Gefügen und Gesteinen studieren lassen (Module A-C).
A In Schweizer Seen finden sich Tone, deren Ablagerung mit dem Gletscherrückzug nach der letzten Eiszeit in Verbindung gebracht werden. Hypothesen zur Bildung der Tone nehmen an, dass nach dem Rückzug der Gletscher entweder Flüsse feinstes Material in einen neuen See eintrugen oder dass die Tonablagerung in Zusammenhang mit 'vor Ort' schmelzendem Toteis steht. Je nach Ablagerungsbedingungen sind in den Porenwässer der Tone klar unterschiedliche Edelgaskonzentrationen zu erwarten, so dass sich daraus Rückschlüsse auf die Entstehung der Seen ziehen lassen.
B Der Austausch zwischen Aquiferen und Aquitarden bestimmt die chemische Zusammensetzung von alten Grundwasser. Ähnliches ist auch bei jungen Grundwässern zu vermuten, jedoch lässt sich dies bis anhin kaum experimentell nachweisen. Um die Stoffdynamik an Grenze zwischen Grundwasserleitern und -stauern in jungen Grundwässern zu studieren, werden wir Bohrkerne ziehen, um daraus wie in Seesedimenten Edelgase zu extrahieren, um Wasseraufenthaltszeiten und den Austausch zwischen Aquiferen und Aquitarden zu quantifizieren.
C Um die angesprochenen Fragestellungen angehen zu können, gilt es die analytischen Konzepte und Techniken so zu erweitern, dass neu auch Edelgasmessungen in schlechtdurchlässigen Sedimenten möglich werden. Hierzu werden wir die bestehenden Verfahren zur Edelgasbestimmung in Grundwässern und Sedimenten kombinieren.