Ein robuster & kostengünstiger Autosampler für Niederschlagsbeprobung
Im Rahmen des IATI-SGD Projektes wurde ein Autosampler für das Beproben von Regenwasser entwickelt. Das Gerät wurde von einem Team von UFZ (Departments HDG und CATHYD) und TU Darmstadt entwickelt und gebaut.
Quelle: André Künzelmann, UFZ
Der Autosampler wurde entwickelt um zeitgesteuert Wasserproben zur Analyse von stabilen Isotopen zu sammeln, und diese möglichst verdunstungsfrei bis zur Laboranalyse zu lagern. Aufgrund des ersten Einsatzgebietes im Oman wurde sehr viel Wert auf eine robuste & kostengünstige Bauweise gelegt.
Entwicklerteam
Dr. Thomas Müller (UFZ, HDG), Dipl.-Ing. Nils Michelsen (TU Darmstadt), Gerrit Laube (ehem. UFZ), Dr. Jan Friesen (UFZ, CATHYD)
Meilensteine der Entwicklung
Das Untersuchungsgebiet im Rahmen des IATI-SGD Projektes liegt im südlichen Oman und erstreckt sich vom Dhofargebirge bis in die Küstenebene. Um zu untersuchen welche Isotopensignatur der Niederschlag, der die Neubildung der Grundwasserressourcen in der Küstenebene bestimmt, im Gebirge und in der Küsteneben hat wurden mehrere Geräte entlang eines Höhenprofils installiert.
Stabile Wasserisotope eignen sich hervorragend zur datengestützten Modellierung von Wasser-Verweil-/Fließzeiten. Zur Erfassung der ereignisbezogenen Dynamik von Fließzeiten werden über das gesamte Bodeeinzugsgebiet verteilt Autosampler aufgestellt, die an den jeweiligen Standorten sowohl Niederschlagsproben, als auch Abflussproben ereignisabhängig und in hoher zeitlicher Auflösung für die Isotopenanalytik sammeln. Der Autosampler ist Bestandteil des flexiblen und mobilen Messsystem zur Erdbeobachtung MOSES – Modular Observation Solutions for Earth Systems. Der Einsatz im Rahmen von MOSES zielt auf die automatisierte Probenahme zur Untersuchung von Transportprozessen bei dynamischen hydrologischen Ereignissen (z.B. Hoch- und Niedrigwässern).
Neben den ersten Feldversuchen im Gondwanaland (Zoo Leipzig), sowie im Südoman wurde das Gerät auch im Klimaschrank getestet um konkrete Zahlen zu der Verdunstungsminimierung zu bekommen. Die Tests im Klimaschrank wurden an der TU Darmstadt durchgeführt und momentan wird an einer Veröffentlichung der Ergebnisse gearbeitet.
Für die automatische Probennahme von Niederschlags- und Abflusswasser im Rahmen eines Projektes zu begrünten Dächern lässt Prof. Dr. Andreas Zehnsdorf (UFZ, UBZ) zur Zeit zwei Geräte in der UFZ Werkstatt bauen.
Der Autosampler wurde bereits mehrmals auf Projekttreffen und Konferenzen vorgestellt. Momentan wird an einer Publikation gearbeitet die, neben Laborergebnissen zur Bestätigung des Messprinzips, auch detaillierte Baupläne und Teilelisten beinhaltet, so dass interessierte Kollegen den Autosampler nachbauen können.
Alle Baupläne, Materiallisten, etc. finden Sie
hier
Referenzen:
Michelsen, N., Laube, G., Friesen, J., Al Mashaikhi, K., Mueller, T. (2017) A microcontroller-based automatic rain sampler for stable isotope studies, EGU Leonardo Conference 2017. Michelsen_etal2017_EGU_Leonardo (1.3 MB)
Förderung
Der Autosampler wurde im Rahmen des Projektes 'Submarine Groundwater Discharge: Adaption of an autonomous aquatic vehicle for robotic measurements, sampling and monitoring' (IATI-SGD), gefördert vom Research Council (TRC) des Oman, entwickelt und gebaut (Förderkennzeichen TRC/RCP/15/001).
Danksagungen
Im Rahmen der Entwicklung wurden wir vom Zoo Leipzig unterstützt, der uns die Möglichkeit gegeben hat, einen ersten Prototypen im Gondwanaland zu testen. Großer Dank gilt auch der UFZ-Werkstatt, die dieses Projekt sowohl während der Entwicklung als auch in der Bauphase sehr unterstützt hat. Für die Erstellung der Schaltpläne für die Steuerung möchten wir zudem Guido Schramm danken.
Im Oman wurden wir vom Ministry of Regional Municipalities & Water Resources unterstützt. Wir konnten unsere Geräte an existierenden meteorologischen Messstationen des Ministeriums aufstellen und wurden sowohl personell als auch mit Lager- und Arbeitsplätzen unterstützt.
Kontakt
watersampler@ufz.de