27.08.2012 News

Erfolgreiche Quecksilbermesskampagne am Ätna

Ein Flughafen und das Örtchen Linguaglossa am Fuße des sizilianischen Vulkans Ätna wurden für Prof. Dr. Ralf Ebinghaus und Andreas Weigelt vom Institut für Küstenforschung am Helmholtz-Zentrum Geesthacht zur Forschungsbasis. Vom 29. Juli bis zum 3. August fand dort eine internationale Messkampagne im Rahmen des EU-Projekts Global Mercury Observation System (GMOS) statt. Gemessen wurden die Quecksilberemissionen des 3300 Meter hohen Ätna. Hintergrund der Kampagne: Um das Reduktionspotenzial der menschengemachten Quecksilberemissionen einzuschätzen, muss auch die Bedeutung der natürlichen Quellen bekannt sein.

Prof. Dr. Ralf Ebinghaus mit internationalen Wissenschaftlern vor dem Vulkan Ätna (Foto: HZG). [Download]

Eine der natürlichen Emissionsquellen von Quecksilber sind Vulkane. In einer groß angelegten Messkampagne haben Ralf Ebinghaus, Leiter der Abteilung Umweltchemie am Institut für Küstenforschung, und Andreas Weigelt zusammen mit Wissenschaftlern aus Cambridge, Oxford und Rom die aus dem Vulkan Ätna austretenden Gase auf Quecksilber untersucht. Mit den Ergebnissen wollen die Wissenschaftler abschätzen, wie und auf welchen Wegen sich die Quecksilberemissionen global ausbreiten.

Ralf Ebinghaus hat gemeinsam mit italienischen Kollegen den Quecksilbergehalt der Luft unterhalb des Kraterrandes untersucht. Andreas Weigelt hat vom Flugzeug aus gemessen, wie viel Quecksilber mit den Vulkangasen in die Atmosphäre gelangt - in einem Interview berichtet der Meteorologe und Umweltchemiker von der Messkampagne:

Interview mit Andreas Weigelt

Welche wissenschaftliche Motivation steckte für Sie hinter dieser Kampagne?

Andreas Weigelt beim Einbau der Messgeräte (Foto: HZG). [Download]

In der Abteilung Umweltchemie untersuchen wir seit Jahren die vom Menschen verursachten Quecksilberemissionen. Dazu messen wir den Gehalt an Quecksilber in der Atmosphäre, im Wasser und im Niederschlag. Quecksilber setzt sich vor allem bei Verbrennungsprozessen in Industrieanlagen oder Kohlekraftwerken frei und gelangt in die Umwelt.

Um stichhaltige Empfehlungen für die Reduzierung von anthropogenen Quecksilberquellen auszusprechen, wollen wir klären, welchen Anteil Vulkane, also natürliche Quecksilberquellen, an der gesamten Quecksilberemission einnehmen.

Welche Erkenntnisse liefern die Flugzeugmessungen am Ätna?

Uns beschäftigt die Frage, wie der Transport von Quecksilber in der Atmosphäre stattfindet. Dazu erforschen wir vor allem die untere Troposphäre - die sogenannte Grenzschicht um 1000 Meter Höhe. Denn das in die Luft emittierte Quecksilber hält sich vorwiegend in dieser Grenzschicht auf und wird von dort aus in die obere Troposphäre transportiert. Für die Kampagne haben wir ein kleines Flugzeug mit Messgeräten ausgestattet und konnten erstmals seit 1996 wieder Quecksilbermessungen zwischen 400 und 4000 Metern Höhe durchführen.

Welche Auswirkungen hat Quecksilber auf die Küsten und Meere?

Quecksilber reichert sich sehr stark in der Nahrungskette an. Angefangen beim Mikroplankton, das wiederum von Fischen und anderen Organismen aufgenommen wird, gelangt es von dort auch zum Menschen. Besonders in Polarregionen reichert sich das Quecksilber vermehrt an und führt bei Meereslebewesen und den dort lebenden Menschen zu gesundheitlichen Problemen. Zum Beispiel ernähren sich die Inuit hauptsächlich von Fisch. In schlimmen Fällen kann es durch das Quecksilber zu schwerwiegenden Gehirn- und Nervensystemschäden kommen.

Welche Herausforderungen stellten sich während der Kampagne?

Die größte Herausforderung für uns war es, das Flugzeug in die Abluft des Vulkans zu manövrieren, ohne dabei selbst in Gefahr zu geraten. Die Vulkanasche in der Abluftfahne ist äußerst schädlich für die Triebwerke des Flugzeugs. Daher darf die Abluftfahne nicht durchflogen werden. Wir haben unsere Messungen deshalb in den unsichtbaren gasförmigen Ausläufern der Abluftfahne gemacht. Diese unsichtbaren Ausläufer konnten wir mit einem Schwefeldioxidmessgerät orten.

Was geschieht mit den Messdaten?

Die Ergebnisse fließen direkt in sogenannte Atmosphärentransportmodelle ein. Mein Kollege Dr. Volker Matthias betreibt diese Modelle. Er kann anhand der neuen Daten, die bisherigen Annahmen überprüfen, aber auch verifizieren.

Was ist geplant?

Anfang 2013 wird es in Hamburg einen Workshop mit den Kollegen aus Cambridge, East Anglia, Rom und Oxford geben. Im Anschluss daran werden wir die Auswertungsergebnisse präsentieren. Als Ergänzung zur diesjährigen Messkampagne werden wir auch nächstes Jahr wieder Messungen vom Flugzeug aus machen. Der Fokus wird dann jedoch auf anthropogenen Quecksilberquellen liegen.
Besonders die städtische Emission am Beispiel Ruhrgebiet, aber auch Waldbrandemissionen sind für uns interessant. Um Erkenntnisse über die westeuropäische Quecksilbereingangsbelastung zu erlangen, werden wir zusätzlich Messflüge an der irischen Westküste in Mace Head durchführen.
Dort gibt es die längste existierende Zeitreihe von Quecksilber in der Luft an einer Küstenmessstelle der gemäßigten Breiten. Unsere Messungen dort laufen seit 1995; wir wissen aber nichts über die Vertikalverteilung in der Höhe – eine wichtige Eingangsgröße für die Modelle.

Ziel des GMOS Projektes ist es, ein einheitliches globales Quecksilberbeobachtungsnetzwerk aufzubauen, das auch langfristig betrieben wird. Ralf Ebinghaus leitet mit Volker Matthias aus der Abteilung Umweltchemie die zwei GMOS-Arbeitsgruppen Regionalmodellierung und Flugzeugmessungen.

Weitere Informationen

Weitere Informationen zur Abteilung Umweltchemie

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Julika Doerffer

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