Anhaltende globale Verunreinigung der Erdatmosphäre mit Blei

Neue Studien des Instituts für Umwelt-Geochemie der Universität Heidelberg, die jetzt in Geophysical Research Letters veröffentlicht wurden, zeigen eindeutig: 95 bis 99 Prozent des Bleis in der Luft der kanadischen Hocharktis ist immer noch industriellen Ursprungs

Blei-Messungen von Schnee- und Eisproben aus einer entlegenen Gegend in der kanadischen Hocharktis zeigen sogar in den jüngsten Proben, dass 95% bis 99% des Bleis immer noch aus industriellen Quellen stammen. Der Haupteintrag dieses Bleis findet in den Wintermonaten statt, wenn die Luftmassen aus Eurasien (Nordeuropa und Nordasien) in die Arktis kommen. Das haben neue Studien des Instituts für Umwelt-Geochemie der Universität Heidelberg und des Geological Survey of Canada herausgefunden.

Dreitausendfünfhundert Kilometer nördlich der kanadischen Hauptstadt Ottawa stand James Zheng vom Geological Survey of Canada (GSC) auf der Spitze eines Gletschers auf 1800 Metern Höhe über dem Meeresspiegel und machte sich an die Arbeit, um manuell eine fünf Meter tiefe Schneegrube auszuheben. James Zheng befand sich bei Außentemperaturen von weit unter null Grad auf Devon Island in der (kanadischen) Hocharktis; er trug Spezialkleidung, die üblicherweise in „sauberen“ Labors bei der Herstellung elektronischer Teile und von Arzneimitteln getragen wird. Mit einer Plastikschaufel und Probenbeuteln, die sorgfältig in hochreinen Säuren gereinigt worden waren, sammelte er die jüngsten Schichten frischen arktischen Schnees ohne Verunreinigung ein, um sie an die Universität Heidelberg zu bringen, wo sie auf Spurenmetalle analysiert wurden.

Am Institut für Umwelt-Geochemie der Universität Heidelberg ist Dr. Michael Krachler verantwortlich für das Reinluftlabor, das eines der saubersten Labors dieser Art ist: ein einzigartiges Labor mit hochwertiger Infrastruktur und einer spezialisierten Ausstattung, das Dr. Krachler die Messung von Spurenmetallen bis zu den weltweit niedrigsten Nachweisgrenzen ermöglicht. Die von ihm erzielte untere Nachweisgrenze von Blei liegt zum Beispiel bei 60 Femtogramm pro Gramm: dies entspricht ungefähr dem Vergleich mit einem Eiswürfel, der aus einem Gletscher mit einem Gewicht von hundert Millionen Tonnen entnommen wurde. Doch kann Dr. Krachler auch Scandium analysieren, ein seltenes Metall, das nie zuvor in polarem Eis bestimmt wurde. Scandium ist ein nützliches Element zum Vergleich mit Blei, da es keine industriellen Verwendungszwecke von Scandium gibt und das gesamte im Schnee vorkommende Scandium ausschließlich aus atmosphärischen Bodenstaubpartikeln stammt.

Obgleich das natürliche Verhältnis von Blei zu Scandium in Bodenstaubpartikeln 1:1 beträgt, enthalten die jüngsten Schneeproben üblicherweise 100 Mal mehr Blei als Scandium. Diese Ergebnisse, die vor kurzem in Geophysical Research Letters veröffentlicht wurden, zeigen eindeutig, dass 95% bis 99% des Bleis in der Luft dieser abgelegenen Gegend der Welt immer noch industriellen Ursprungs ist.

Das untersuchte Schneeprofil stellt ungefähr zehn Jahre Schneebildung dar, wobei Sommer- und Winterschichten deutlich voneinander unterschieden werden können. Durch die äußerst sorgfältige Entnahme der Proben Schicht für Schicht haben die Wissenschaftler herausgefunden, dass Bleikonzentrationen in den Wintermonaten weitaus größer sind, wenn die Luftmassen hauptsächlich aus Eurasien (Nordeuropa und Nordasien) zugeführt werden. Im Unterschied dazu enthalten Schneeschichten aus den Sommermonaten, wenn die Luftmassen in diese Gegend der Arktis hauptsächlich in Kanada ihren Ursprung haben, sehr viel weniger Blei.

Analysen eines 65 m tiefen Eisbohrkerns von demselben Gletscher, der die Schneebildung seit 1842 darstellt, zeigen, dass es in der Arktis eine umfassende Verschmutzung der Erdatmosphäre mit Blei sogar vor dem Beginn der Nutzung von verbleitem Benzin gab. Wenngleich die Proben aus den letzten Jahrzehnten eine Abnahme von Bleikonzentrationen zeigen, die darauf zurückzuführen ist, dass verbleites Benzin in den USA und Kanada sowie in Westeuropa und Japan nicht mehr verwendet wird, hat dieser Rückgang von einem sehr hohen Niveau im Vergleich zu den natürlichen Werten stattgefunden.

Der Verzicht auf Benzinadditive war positiv und erfolgreich, doch diese Maßnahme allein wird nicht das globale Umweltproblem der Bleibelastung lösen. Weitere Anstrengungen sind immer noch erforderlich zur weiteren Reduzierung der weltweiten Blei-Emissionen in die Atmosphäre.

Nicht weit von Devon Island sind Kapitän Franklin und seine gesamte Mannschaft im Jahre 1847 verschollen, als sie eine Nordwestpassage von Europa nach Asien suchten. Autopsien an den gefrorenen Leichen einiger der Seeleute haben vor kurzem enthüllt, dass neben dem offensichtlichen Problem, dass das Schiff im Packeis festsaß, sie auch tödlich vergiftet worden waren, und zwar durch das zum Verschließen der Dosen mit den Essensvorräten verwendete Blei. Ironischerweise zeigen die jüngsten von Krachler und Zheng analysierten Schnee- und Eisschichten von Devon Island, dass die moderne Gesellschaft ihre Affinität zu diesem industriell nützlichen, aber auch potenziell toxischen Schwermetall nicht verloren hat.

Literatur:
Shotyk, W., Zheng, J., Krachler, M., Zdanowicz, C., Koerner, R. und Fisher, D. Predominance of industrial Pb in recent snow from Devon Island, Arctic Canada. Geophysical Research Letters 32, L21814, doi:10.1029/2005GL023860.

Ansprechpartner:
Dr. Michael Krachler
Institut für Umwelt-Geochemie
Universität Heidelberg
Im Neuenheimer Feld 236, 69120 Heidelberg
Tel. 06221 544848, Fax 545228
krachler@ugc.uni-heidelberg.de

Dr. Michael Schwarz
Pressesprecher der Universität Heidelberg
Tel. 06221 542310, Fax 542317
michael.schwarz@rektorat.uni-heidelberg.de