Also ich habe das mal nachgerechnet.
Nach meinem Ansatz (fractional isotopic abundance, eine einfache mass balance Berechnung ist hier nicht gültig)
Ergibt sich Foldendes:

Ein 99,8 at% (AP) D2O hat einen delta2H-Wert = 3,2 x 10^9 %o vs. VSMOW
Das Deponiewasser hat d2H = -0,5%o mit einem Volumen von 3 x 10^6 Liter

Die Frage ist nun, wie viel D2O (schweres Wasser) muss man zugeben, damit ich das sicher detektieren kann.
Dazu sollte ich der bisher gemessene Wert von -0,5%o um mindestens +50%o verschieben, besser mehr. Detektieren kann ich natürlich einen Abweichung von knapp 1%o, aber man kann natürliche Schwankungen im Prozesswasser nicht aussschliessen. Wie ich schon erwähnte ändert sich allein der Niederschlag in Deutschland jahreszeitlich bedingt um mehrere 10er Promille.

Nach meiner Rechnung (vollständige Mischung beider Wässer) resultiert eine zugabe von x Litern in folgendem Wert:
0,5 l D2O => d2H des Wassers = +0,6%o (diese Änderung um 1,1%o ist viel zu gering)

Ich hab mal den Solver in Excel drüber laufen lassen (ich hatte keine Lust die ganzen Gleichungen umzustellen).
Für eine Änderung auf +50%o benötigt man rund 24 Liter D2O (99,8 %D).
0,5Liter kosten rund 400,- EUR. Das wären also rund 20.000 EUR.

Das geht also nicht. Also müssen wir das Detection Limit runterfahren.
Dazu wäre es natürlich ideal, wenn man die natürlichen Schwankungen des dH2-Wertes des Prozesswassers kennen würde.
Sollte dieser Wert etwa konstant sein, wäre es vermutlich auch kein Problem eine Änderung von 5-10%o zu detektieren. Für eine Änderung von 10%o würden 5 Liter D2O reichen. Das kostet dann immer noch 4000,- EUR. Ich habe keine Ahnung was ihr vorgesehen hattet.

Meine Berechnungen sind aber nur theoretischer Natur und stellen das worst case Szenario für den Tracer da (vollständige Mischung mit dem Reservoir). Ich verfüge über keine Erfahrung was Deuterium Tracer versuche angeht. Sollten hier also noch fragen offen sein müsste man weiteren fachlichen Rat einholen, sofern bei euch nicht jemand über einschlägige Kentnisse verfügt.

Robert


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Robert van Geldern
Leibniz Institute for Applied Geosciences (GGA)
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