Geschichte der Umweltphysik Die Vorgeschichte
Die Gründung des IUP geht ganz wesentlich auf Initiativen von Otto Haxel zurück. Haxel, Schüler von Hans Geiger, war eine wichtige Figur in der Physik der jungen Bundesrepublik. Er war mit Hans E. Suess und J. Hans D. Jensen seit 1949 an der Entwicklung des Kern-schalenmodells beteiligt (siehe Haxel et al. 1949). Allerdings erhielten nur Maria Goeppert-Mayer und Jensen 1963 den Nobelpreis dafür. Ab 1950 baute er in Heidelberg das II. Physikalische Institut auf und wirkte 1956 maß-geblich an der Gründung des Kernforschungszentrums Karlsruhe mit (damals KfK, heute Teil des Karlsruher Institut für Technologie, KIT). Von 1970 bis 1975 war er dessen Direktor. Nach seiner Emeritierung kehrte er nach Heidelberg zurück und war dann fast immer in den Seminarveranstaltungen des neu gegründeten Instituts für Umweltphysik zugegen (Heintze 1998).
Eine der Erinnerungen von Haxel betrafen Franz-Josef Strauß. Als dieser 1955 Minister für Atomfragen wurde (damals kurz „Atomminister“, Wirtschaftsminister Ludwig Erhard hielt das Ressort übrigens für völlig überflüssig, es gebe doch auch kein „Dampfkesselminis-terium“) sah Strauß wohl die Notwendigkeit mehr über Kernphysik zu lernen. Er bat daher Haxel ihm „Nachhilfeunterricht“ in der Materie zu geben. Dies geschah nach Haxels Erzählungen häufig im Fonds der Minister-Limousine während Strauß zu seinen Terminen unterwegs war. Die damals entstandene Freundschaft zwischen beiden Männern zerbrach aber wohl nachdem Haxel 1957 das „Göttinger Manifest“ unterzeichnet hatte – eine gemeinsame Erklärung der „Göttinger Achtzehn“, einer Gruppe führender Wissenschaftler, die sich gegen die geplante atomare Bewaffnung der Bundeswehr wandten, die Strauß damals anstrebte. Nach Otto Haxels Erzählung rief ihn Strauß wohl gleich nach der Veröffentlichung des Manifests an und titulierte ihn „Du Hund …“.
Das „C-14 Labor“ war zunächst im Erdgeschoß des alten Physikgebäudes am Philosophen-weg untergebracht. Die 14C-Atome wurden durch ihren radioaktiven Zerfall nachgewiesen, wobei damals, wie auch heute noch, die niedrigen Zählraten das größte Problem darstellten (siehe z.B. Sonntag et al. 1970). Münnich, der im Jahre 1957 bei Otto Haxel (damals noch am II. Physikalischen Institut der Universität Heidelberg) promoviert hatte, erkannte bald, dass sich die 14C-Methode nicht nur zur Datierung in der (Vor)geschichtsforschung, sondern auch zur Untersuchung von Prozessen in der Umwelt eignet (siehe z.B. Firbas et al. 1955, Münnich 1957, 1960). Zusammen mit J.C. Vogel legte er die Grundlagen für die Grundwasser-datierung, die z. B. die Unterscheidung zwischen Wasservorräten aus der Eiszeit und ständig nachgebildeten „jungen“ Grundwässern ermöglicht (siehe z.B. Sonntag et al. 1978). Abbildung 2 zeigt K.O. Münnich im Labor. Das 14C-Labor wurde dann Teil des IUP und existiert noch heute am IUP als vom Bund geförderte Forschungsinfrastruktur, und ist jetzt Teil des „Integrierten europäischen Kohlenstoffbeobachtungssystems (ICOS)“.
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Das Radiokohlenstofflabor
Ebenfalls in die 1960er Jahren fiel die Gründung einer Mess- und Forschungsstation für Umweltradioaktivität am II. Physikalischen Institut, unter Gerhard Schumann, die später ebenfalls Teil des IUP wurde. Die damalige Arbeit des „C-14 Labors“ (das ja neben der Radiokohlenstoffmessung bereits viele weitere Forschungen betrieb) stand zudem in Verbindung mit weiteren Forschungseinrichtungen in Heidelberg (siehe auch Kirsten 1980):
Der Forschungsstelle „Radiometrische Altersbestimmungen an Wasser und Sedimenten“ an der Heidelberger Akademie der Wissenschaften (HAdW), die gleichfalls auf Initiative von Otto Haxel eingerichtet wurde.
Das Labor „Geochronologie“ an der (damaligen) Fakultät für Geowissenschaften der Universität Heidelberg, das von Lippold geleitet wurde. Arbeitsgruppen für Archäometrie (G.A. Wagner) und Atmosphärenforschung (F. Arnold und K. Mauersberger) am MPI für Kernphysik.
Das Forschungsprogramm der damaligen Arbeitsgruppe Münnich weitete sich rasch über den Bereich 14C aus. Bald wurde das Vorkommen von Tritium (3H) in der Umwelt mittels der – im Prinzip – gleichen Zählrohrtechnik untersucht, vor allem durch Wolfgang Roether. Als Wasserstoff Isotop ist Tritium (ebenso wie 14C im gelösten CO2) ein Marker im Wasserkreislauf, der es erlaubt das „Alter“ von Wasser zu bestimmen. Also zum Beispiel bei Grundwasser den Zeitraum seit dem letzten Kontakt mit der Atmosphäre. Dazu kam die massenspektrometrische Bestimmung von 3He, das als Zerfallsprodukt von Tritium die Bestimmung der ursprünglich in der Probe vorhanden T-Menge erlaubt (siehe z.B. Weiss und Roether 1980).
Durch die oberirdischen Kernwaffenversuche wurde nicht nur 14C in der Umwelt stark erhöht sondern auch Tritium. Da es keine Messungen von Tritium im Niederschlagswasser aus der Zeit vor den Kernwaffenversuchen gab war unklar was der natürlich Tritiumpegel (im Gleichgewicht zwischen Erzeugung durch die Höhenstrahlung und Zerfall) war.
Hier halfen Tritiummessungen in altem Wein, der in Flaschen ja gut versiegelt war, die durch Wolfgang Roether und Wolfgang Weiss durchgeführt wurden (Roether 1967, Weiss et al. 1976). Eine Anekdote in diesem Zusammenhang beschreibt die Tatsache dass für die T-Analyse im Wein (genauer gesagt in der Methylgruppe des darin enthalten Ethanols) nur ein geringer Teil eines Flascheninhalts benötigt wurden, der Rest des alten Weines wurde dann im Labor verkostet. Die Messungen von 14C im gelösten CO2 in Kombination mit Bestimmungen von Tritium und seinem Zerfallsprodukt 3He führten unter Wolfgang Roether zum Einstieg in das Arbeitsgebiet Spurenstoff-Ozeanographie (siehe z.B. Roether et al. 1970, Ribbat et al. 1976, Dreisigacker und Roether 1978).
Stabile Isotope wurden auch im Grundwasser untersucht, diese Arbeiten bildeten die Keimzelle für die spätere Grundwasserforschung des IUP.
