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22. Mai 2012Medienmitteilungen Energie und Umwelt Umwelt
Ein Forschungsteam des Paul Scherrer Instituts hat den zeitlichen Verlauf der Bleikonzentration in der Luft in Russland seit 1680 erstellt. Da es keine kontinuierlichen Messungen des Bleigehalts in der Luft gibt, liefern die Forschenden den ersten solchen Überblick. Die Ergebnisse zeigen einen deutlichen Anstieg der Bleikonzentration in der Luft seit den Dreissigerjahren des 20. Jahrhunderts und eine deutliche Abnahme seit den Siebzigerjahren. Die Zunahme wird als Folge der starken Industrialisierung und der vermehrten Nutzung von verbleitem Benzin gedeutet. Der Rückgang ist auf ökonomische Schwierigkeiten und anschliessende Auflösung der ehemaligen Sowjetunion zurückzuführen, begleitet von einer Abnahme der Abgasemissionen im Strassenverkehr. Einen ähnlichen Rückgang haben die Forschenden in einer früheren Arbeit auch in Westeuropa festgestellt – hier wurde er aber durch die Einführung bleifreien Benzins verursacht. Ihre Erkenntnisse haben die Forschenden aus einem Eisbohrkern gewonnen, den sie aus einem Gletscher im Altaigebirge entnommen haben. In den verschiedenen Eisschichten ist darin die Zusammensetzung der Atmosphäre aus vergangenen Zeiten archiviert. Die Bleikonzentrationen und die Zusammensetzung der Bleiisotope im Eisbohrkern wurden mit einem empfindlichen (Sektorfeld-) Massenspektrometer gemessen. Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift Environmental Science and Technology veröffentlicht.
Der Vergleich der historischen Verläufe der Bleikonzentration in der Atmosphäre im Zeitraum 1850-1995 in Ost- und Westeuropa. Die Ergebnisse für Westeuropa stammen aus einem Bohrkern vom Colle Gnifetti in den Schweizer Alpen.
Bleikonzentrationen in der Atmosphäre im Zeitraum 1680-1995 rekonstruiert anhand eines Eisbohrkernes vom Belukha-Gletscher im sibirischen Altai-Gebirge. Während das Blei in der Zeit 1680-1935 hauptsächlich aus dem Bergbau für die russische Münzherstellung im Altai stammt, ist die dominierende Quelle seit den 1930-iger Jahren das verbleite Benzin in Russland.
Russland und Westeuropa – ähnliche Entwicklung, verschiedene Gründe
“In unserer neuesten Untersuchung haben wir die Bleikonzentration in der Luft in Russland seit 1680 bestimmt und sehen auch hier für die Zeit seit den 70er Jahren eine deutliche Abnahme. Wir deuten diese aber als ungeplanten Effekt, der mit dem Niedergang der Wirtschaft in der Sowjetunion und dem daraus folgenden Rückgang der Abgasemissionen zusammenhängt”, erklärt Anja Eichler, Wissenschaftlerin in Schwikowskis Forschungsgruppe, die die Untersuchungen durchgeführt hat.
Vergangenheit im Eis konserviert
Die Informationen über die Bleikonzentrationen der vergangenen Jahrhunderte haben die Forscherinnen aus einem Eisbohrkern gewonnen, den ein internationales Forschungsteam unter der Leitung von Margit Schwikowski 2001 im russischen Altaigebirge in der Grenzregion von Russland, China, Mongolei und Kasachstan gebohrt hat. Ein solcher Bohrkern wird aus einem Gletscher entnommen, der über die letzten Jahrhunderte nicht geschmolzen ist. Er entsteht, wenn sich der Schnee aufeinanderfolgender Jahre ablagert und unter dem eigenen Gewicht zusammengedrückt wird. Da der Schnee auch immer Spuren der verschiedenen Atmosphärenbestandteile enthält, wird im Gletschereis die Atmosphärenzusammensetzung aus der Vergangenheit konserviert. Die Bleikonzentrationen und auch die Zusammensetzung der Bleiisotope im Eisbohrkern wurden mit einem empfindlichen (Sektorfeld-) Massenspektrometer gemessen.
Spuren von Silberabbau und Industrialisierung
“Blei in der Atmosphäre kann aus verschiedenen Quellen stammen” erklärt Margit Schwikowski. “Es kann als Gesteinsstaub aus Wüsten in die Luft gelangen oder bei Vulkaneruptionen freigesetzt werden. Der grösste Teil stammt heute aber aus menschlicher Aktivität: aus der Verbrennung von Kohle, dem Abbau und der Verhüttung von Metallen und aus verbleitem Benzin.” Diese verschiedenen Quellen kann man auch bei dem Blei aus Russland nachweisen. “Bis ins 18. Jahrhundert sehen wir nur das Blei aus natürlichen Quellen. Seit etwa 1770 folgt ein Anstieg, weil man in der Nähe des Gletschers begonnen hat Silber für die russische Münzherstellung abzubauen”, erklärt Anja Eichler. “Seit der Zeit von Katharina der Grossen wurden im Altai-Gebiet alle russischen Münzen hergestellt. Ab den Dreissigerjahren des 20. Jahrhunderts sieht man dann einen weiteren Anstieg, der mit der zunehmenden Industrialisierung in der Sowjetunion und der damit verbundenen verstärkten Nutzung von verbleitem Benzin zusammenhängt.” Hier unterscheiden sich die Ergebnisse der Messungen in Russland wieder deutlich von denen aus Westeuropa, wo der mit der Industrialisierung verbundene Anstieg der Bleikonzentration bereits Ende des 19. Jahrhunderts zu sehen ist. Da keine kontinuierlichen Messungen des Bleigehalts in der Luft durchgeführt werden, liefern die Ergebnisse der PSI-Forschenden den ersten umfassenden Überblick über dessen Entwicklung – in der aktuellen Arbeit für Russland und in der Veröffentlichung von 2004 für Westeuropa.
Wie sich Blei aus verschiedenen Quellen unterscheiden lässt
“Wir bestimmen nicht nur die Bleimenge, sondern können zum Teil auch den Ursprung des Bleis aus der Isotopenzusammensetzung zuordnen. In der Natur treten vor allem drei Isotope auf, die in verschiedenen Lagerstätten in verschiedenen Verhältnissen vorkommen”, sagt Eichler. “So können wir zeigen, dass sich in Russland kein Blei aus in Europa verwendetem verbleitem Benzin findet. Dieses stammt aus Australien und hat eine ganz andere Zusammensetzung als das russische. Das heisst auch, dass die Einführung bleifreien Benzins in Europa keinen Einfluss auf die Bleikonzentration in Russland hatte. Und wir sehen auch, ab wann das Blei mehrheitlich aus den Lagerstätten und nicht aus Gesteinsstaub stammt. Das Blei aus dem Silberabbau können wir mit unseren Methoden aber nicht von dem Blei aus dem Benzin unterscheiden – beide stammen aus derselben Lagerstätte.”
E-Mail: <email-pii>, Tel. +41 56 310 41 10
Dr. Anja Eichler, Labor für Radio- und Umweltchemie des PSI, CH-5232 Villigen PSI
E-Mail: <email-pii>, Tel. +41 56 310 2077
A Eichler, L Tobler, S Eyrikh, G Gramlich, N Malygina, T Papina, M Schwikowski,
Environmental Science & Technology, Vol. 46, No. 8, pp. 4323 – 4330 (2012).
DOI: 10.1021/es2039954
Der Vergleich der historischen Verläufe der Bleikonzentration in der Atmosphäre im Zeitraum 1850-1995 in Ost- und Westeuropa.