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Geheimnissen der Erde auf der Spur

erstellt von redaktion zuletzt verändert: 17.11.2016 13:35 — abgelaufen

Das Werkzeug fuer die Klima- und Geoforschung ist die chemisch-physikalische Analytik. Nur mit ihrer Hilfe gelangt man zu verlaesslichen Aussagen ueber klimatische Veraenderungen in der Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft. Sie hilft, die Erdgeschichte sowie Folgen der Zivilisation und Industrialisierung zu verstehen. Der Arbeitskreis fuer Mikro- und Spurenanalyse der Elemente und Elementspezies (A.M.S.El.) der Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCh) bringt am 7. und 8. Juni 2004 in Bremerhaven Wissenschaftler zusammen, die auf dem Gebiet der Klima- und Geoforschung arbeiten. Sie stellen vor, wie sie mit neuen Ansaetzen in der Analytik die Geheimnisse der Erde, ihrer Atmosphaere und ihres Klimas lueften.

Der A.M.S.El.-Workshop am Alfred-Wegener-Institut (AWI) fuer Polar- und Meeresforschung Bremerhaven ist ein wichtiger wissenschaftlicher Erfahrungsaustausch ueber neue Methoden zur Analyse von Eis- und Sedimentbohrkernen, Meerwasser, Aerosolen, Gesteinen, Baumringen, Korallen, Manganknollen und vielem mehr. Zahlreiche Firmen unterstuetzen den Workshop, unter ihnen die Merck KGaA, die u.a. den A.M.S.El.-Preis stiftet. Er zeichnet junge Wissenschaftler fuer hervorragende Arbeiten auf dem Gebiet der Mikro- und Spurenanalyse aus und ist mit Euro 1.500 dotiert. Preistraegerin 2004 ist Dr. Anastasia Schwarz, die mit einer Arbeit ueber neue Methoden zur Bestimmung leichtfluechtiger bromierter und iodierter Kohlenwasserstoffe in Umweltproben (Einsatz von Kopplungstechniken GC-ECD und GC-ICP-MS) die Jury begeisterte.

Seit einiger Zeit weiss man, dass Eiskerne ein wichtiges Klimaarchiv darstellen. "Die polaren Eiskappen sind neben ihrer das Klima mitbestimmenden Funktion ein hervorragendes Archiv der Umwelt der Vergangenheit und ihrer Veraenderungen. Sie speichern neben der Lufttemperatur auch die Atmosphaere der Vergangenheit. Damit koennen aus der Analyse von Eisproben, die mit speziellen Bohrverfahren gewonnen werden, bis weit in die Vergangenheit reichende Zeitserien beispielsweise ueber die Aenderung der Konzentration der Treibhausgase Kohlendioxid und Methan gewonnen werden. Darueber hinaus ermoeglichen im Eis eingeschlossene Aerosolpartikel Aussagen ueber grossraeumige Zirkulationssysteme und ihre Veraenderungen", erlaeutert Professor Dr. Heinz Miller vom AWI. Die Messungen sind mit hoher zeitlicher Aufloesung und Genauigkeit moeglich. Ihre Ergebnisse erlauben Rueckschluesse darauf, wie sich unser natuerliches und vom Menschen nicht beeinflusstes Klimasystem veraenderte. Diese Kenntnisse tragen dazu bei, die Aussagen von Modellrechnungen zu verbessern, die der Vorhersage kuenftiger Klimaentwicklungen dienen. Die Eiskerne werden auf den ueber 3000 Meter hohen Plateaus der Inlandeise gewonnen, bearbeitet und analysiert.

Unter besonderer Beobachtung der Analytiker steht das Treibhausgas Methan, das in erheblichen Mengen aus den Ozeanen freigesetzt (Quellen), aber auch von diesen aufgenommen werden kann (Senken). Derzeit wird beispielsweise diskutiert, ob Methanfreisetzungen aus dem Meeresboden das Erdklima in der Vergangenheit beeinflusst haben und bei weiterer Erwaermung der Atmosphaere in Zukunft beeinflussen koennen. "Im Europaeischen Nordmeer liegen Methan-Anomalien mit Konzentrationen bis zu zwei Groessenordnungen ueber den normalerweise registrierten marinen Methan-Konzentrationen vor", sagt Dr. Ellen Damm vom AWI. "Die unterschiedliche Entstehung dieser Anomalien verweist auf die Vielfaeltigkeit moeglicher Eintragswege von Methan in den marinen Stoffkreislauf." Die Untersuchungen helfen abzuschaetzen, wann Methan aus submarinen Quellen auch eine Quelle fuer das atmosphaerische Methanbudget wird oder ob es im Wasser im marinen Kohlenstoff-Kreislauf verbleibt.

Franzoesische Forscher versuchen mit Unterstuetzung der Varian GmbH in Darmstadt herauszufinden, was Elementverteilungen in Korallen und in den Stosszaehnen von Seekuehen ueber die Entwicklungsgeschichte "erzaehlen" koennen. Das Problem ist, dass gleichzeitig Analytik im Ultraspurenbereich (Picogramm pro Gramm, also ein milliardstel Milligramm pro Gramm) betrieben werden muss, aber auch die Haupt- und Nebenbestandteile der Proben (Milligramm pro Gramm) analysiert werden sollen. Mit dem ICP (inductively-coupled-plasma)-Massenspektrometer gelingt es immer besser, diese Anforderungen zu erfuellen.

Diese Methode setzt auch Dr. Michael Krachler vom Institut fuer Umwelt-Geochemie der Universitaet Heidelberg ein, der bei seinen Ermittlungen von 19 Spurenelementen und von Bleiisotopen im Picogramm- bis Femtogramm-Bereich (ein billionstel Milligramm) in polaren Eiskernen mit kanadischen Wissenschaftlern zusammen arbeitet. Ihm gelang die Senkung der Nachweisgrenze, wobei er gleichzeitig fuer die Richtigkeit seiner Ergebnisse Sorge trug. Die Spurenelemente Thallium und Scandium konnten erstmals in polaren Eisproben nachgewiesen werden. Die absoluten Bleikonzentrationen in zwei Eisproben aus den Jahren 1852 und 1974 waren sehr aehnlich, doch ihre Isoptopenzusammensetzung war voellig anders, was auf unterschiedliche Herkunftsquellen des Bleis schliessen laesst. Krachlers Untersuchungen sind Basis fuer weitere Erkenntnisse ueber natuerliche und anthropogene Spurenelementeintraege sowie ueber die Herkunft atmosphaerischer Bleieintraege im Schnee und Eis der Polargebiete.

Der Workshop befasst sich des Weiteren mit der Zusammensetzung atmosphaerischen Aerosols, mit der Bestimmung kleinster Mengen Quecksilbers, mit radioaktiven Substanzen in der Umwelt, mit der Spurenbestimmung von Brom, Jod und Arsen, mit der Messung von Spurengasen und der Analytik von Sedimenten. Selbst antiquarische Buecher koennen durch Analyse des Papiers als Quelle umwelthistorischer Daten fungieren.

Pressemitteilung Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V., 03.06.2004