Kohlenstoffisotope

Kohlenstoffisotope sind Atomvarianten des Elements Kohlenstoff, deren Atomkerne jeweils sechs Protonen, jedoch eine unterschiedliche Anzahl von Neutronen aufweisen. In der Natur treten drei Isotope auf: das stabile Kohlenstoff-12 (12C, Anteil ca. 98,9 %), das stabile Kohlenstoff-13 (13C, ca. 1,1 %) sowie das radioaktive Kohlenstoff-14 (14C, Spuren), das mit einer Halbwertszeit von rund 5.700 Jahren zerfällt. Während 12C und 13C chemisch nahezu identisch reagieren, unterscheiden sie sich in ihrer Masse und damit in physikalischen Prozessen wie Diffusion und Verdunstung.

In der Agrarwissenschaft dienen Kohlenstoffisotope als Tracer zur Analyse von Stoffflüssen im Boden-Pflanze-Atmosphäre-System. Das Verhältnis 13C/12C (δ13C-Wert) erlaubt Rückschlüsse auf Photosynthesewege (C3- versus C4-Pflanzen), Wasserstress oder Herkunft organischer Substanz. Das radioaktive 14C wird zur Altersbestimmung organischer Proben sowie zur Quantifizierung des Umsatzes von Kohlenstoffpools im Boden herangezogen. Die Messung erfolgt massenspektrometrisch (IRMS) oder mittels Beschleuniger-Massenspektrometrie (AMS).