Waldbrände als wichtige Quecksilber-Quellen

Quecksilber ist als Umweltschadstoff auf der Prioritätenliste nahezu aller internationalen Übereinkünfte und Konventionen. So hat das Umweltprogramm der Vereinten Nationen (UNEP) im Jahr 2005 dazu aufgerufen, mehr Forschungsanstrengungen zur Aufklärung des globalen Quecksilberkreislaufs zu unternehmen. Forscher des Mainzer Max-Planck-Instituts für Chemie haben nun in Zusammenarbeit mit Kollegen des Instituts für Küstenforschung am GKSS-Forschungszentrum Geesthacht mithilfe des fliegenden Luftbeobachtungssystems CARIBIC an Bord eines Lufthansa-Airbus 340-600 den Ursprung von Quecksilber in der Atmosphäre untersucht. Bei Linienflügen von Frankfurt nach Santiago de Chile via São Paulo gelang es den Wissenschaftlern erstmalig Abluftfahnen von großflächigen Waldbränden mit erhöhten Quecksilberkonzentrationen zu beobachten. Sie konnten nun zeigen, dass die Quecksilberfreisetzung durch Biomasseverbrennung in der südlichen Hemisphäre die bisher bekannten anthropogenen Emissionen zum Teil deutlich übersteigt (Geophysical Research Letters, April 2007).

Quecksilber kommt in der Atmosphäre überwiegend als Elementdampf vor und wird aufgrund seiner niedrigen Löslichkeit nicht ausgewaschen. Es oxidiert langsam zu schwerflüchtigen und wasserlöslichen Substanzen, die dann anschließend direkt oder nach Anlagerung an Aerosolteilchen aus der Luft entfernt werden. Da diese Oxidationsprozesse jedoch langsam sind, kann das elementare Quecksilber weit transportiert und abgelagert werden.

Ein Teil des in Seen und Ozeanen abgelagerten Quecksilbers wird zum äußerst toxischen Methylquecksilber umgewandelt, das sich in der aquatischen Nahrungskette anreichert. In einigen Fischarten am Ende der Nahrungskette, wie Thunfisch und Hecht, erreichen die Methylquecksilberkonzentrationen schädliche Werte. In Kanada und Skandinavien sind deshalb inzwischen tausende von Seen so belastet, dass deren Fische nicht mehr für den menschlichen Verzehr geeignet sind. Sogar Ozeanfische wie Thunfisch sollten nicht häufig verzehrt werden.

Momentan werden ca. drei Viertel des atmosphärischen Quecksilbers durch menschliche Aktivitäten wie Kohleverbrennung, Müllverbrennung und Verhüttung von Erzen emittiert. Nur ein Viertel entstammt aus natürlichen Quellen wie z.B. aus Vulkanen. Vor etwa fünf Jahren wurde jedoch beobachtet, dass auch Biomasseverbrennungen, hauptsächlich Wald- und Savannenbrände, größere Mengen an Quecksilber emittieren. Diese Messungen beschränkten sich jedoch auf die mittleren Breiten der Nordhemisphäre, obwohl etwa 90 Prozent aller Waldbrände und Brandrodungen in den Tropen stattfinden. Eine Aussage über die weltweite Bedeutung dieser Quelle im Verhältnis zu anderen Emissionen war somit bisher nicht möglich.

Mit den empfindlichen Analysengeräten im CARIBIC-Messcontainer konnten bei Flügen von Frankfurt nach Santiago de Chile via São Paulo während der Verbrennungssaison im Jahre 2005 erstmalig erheblich erhöhte Quecksilber- und Kohlenmonoxid-Konzentrationen in gewaltigen Abluftfahnen gemessen werden. Diese Abgasfahnen stammten aufgrund nachgewiesener Verbrennungsprodukte eindeutig aus großflächigen Waldbränden. Auswertung von Satellitenbildern und die berechneten Rückwärtstrajektorien weisen auf Brände im südlichen, zentralen und östlichen Brasilien hin. Analysen der vielen CARIBIC-Messungen und der bisherigen Daten aus mittleren Breiten zeigen, dass sich die weltweite Quecksilberemission aus Biomasseverbrennung von 210 bis 750 Tonnen pro Jahr auf drei bis elf Prozent aller Quecksilberemissionen beläuft. Diese Emissionen variieren von Jahr zu Jahr und sind stark saisonabhängig. In der südlichen Hemisphäre übersteigen die Quecksilberemissionen aus der Biomasseverbrennung in der Verbrennungssaison (August bis Oktober) die gesamten anthropogenen Emissionen.

Die Verbrennung von Biomasse ist somit eine wichtige Quelle des Umweltschadstoffs Quecksilber, die bei der Modellierung des atmosphärischen Quecksilberhaushalts berücksichtigt werden muss.

Originalveröffentlichung:

Ralf Ebinghaus, Franz Slemr, Carl A.M. Brenninkmeijer, Peter van Velthoven, Andreas Zahn, Markus Hermann, Debbie A. O?Sullivan, David E. Oram
Emissions of gaseous mercury from biomass burning in South America in 2005 observed during CARIBIC flights

Geophysical Research Letters, April 2007

CARIBIC ist das Kürzel für ein europäisches Projekt unter Federführung des Max-Planck-Instituts für Chemie, für das ein Lufthansa-Airbus A340-600 mit einem Messcontainer im Frachtraum ausgerüstet ist. Das Kompaktlabor, ausgestattet mit 15 empfindlichen Messinstrumenten, fliegt monatlich weltweit, führt regelmäßig zahlreiche Messungen durch und landet wieder in Frankfurt.

http://www.caribic-atmospheric.com, http://www.caribic.de

Weitere Informationen erhalten Sie von:

Dr. Franz Slemr
Max-Planck-Institut für Chemie, Mainz
Tel.: 06131 305-423
Fax: 06131 305-436
E-Mail: slemr@mpch-mainz.mpg.de
Prof. Dr. Ralf Ebinghaus
Institut für Küstenforschung, GKSS Forschungszentrum, Geesthacht
Tel.: 04152 87-2354
Fax: 04152 87-2332
E-Mail: ralf.ebinghaus@gkss.de