Die Vervielfachung des atmosphärischen Quecksilbergehalts, die auf menschliches Handeln zurückzuführen ist

von Hiroshi Tanaka
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Atmospheric Mercury Increase

Eine Studie hat ergeben, dass seit dem Jahr 1500 n. Chr. menschliche Bemühungen die Präsenz von Quecksilber in der Atmosphäre um das Siebenfache erhöht haben. Unter Verwendung von Schwefeldioxid als Marker für den Vulkanausstoß wurde gefolgert, dass anthropogene Quellen wie die Verbrennung von Kohle und industrielle Prozesse die Hauptursachen für die derzeit in der Atmosphäre beobachteten erhöhten Quecksilberkonzentrationen sind.

Die Forschung legt einen vorindustriellen Standard für atmosphärisches Quecksilber fest, indem sie vulkanische Beiträge berechnet.

Die an der Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) durchgeführten Untersuchungen haben ergeben, dass menschliche Aktivitäten seit Beginn des Industriezeitalters um 1500 n. Chr. zu einem siebenfachen Anstieg der atmosphärischen Quecksilberkonzentration geführt haben

Innovationen bei Techniken zur Schätzung der Quecksilberemission

Unter der Leitung von Elsie M. Sunderland, Fred-Kavli-Professorin für Umweltchemie und außerdem Professorin für Erd- und Planetenwissenschaften, entwickelte ihr Team einen neuartigen Ansatz zur präzisen Bestimmung der jährlichen vulkanischen Quecksilberemissionen. Diese Zahl war in Verbindung mit Computersimulationen entscheidend für die Modellierung des Quecksilbergehalts in der Atmosphäre vor einem nennenswerten menschlichen Einfluss.

Bewertung des Quecksilbergehalts vor der Industrialisierung

Das Team schätzte den durchschnittlichen natürlichen Quecksilbergehalt in der Atmosphäre vor seiner Verstärkung durch menschlichen Einfluss auf etwa 580 Megagramm. Im Gegensatz dazu deuten Daten aus dem Jahr 2015 darauf hin, dass sich der atmosphärische Quecksilbervorrat auf etwa 4.000 Mg ausgeweitet hat, was fast dem Siebenfachen des in der Forschung postulierten natürlichen Wertes entspricht.

Die Ungleichheit ist größtenteils auf vom Menschen verursachte Quecksilberemissionen aus Quellen wie Kohlekraftwerken, Müllverbrennung, Industrietätigkeit und Mineralgewinnungsprozessen zurückzuführen.

Entschlüsselung des Merkurzyklus

Sunderland, der leitende Forscher der Studie, betonte die Bedeutung von Methylquecksilber, einer hochgiftigen neurotoxischen Verbindung, die sich in Wasserlebewesen und Menschen bioakkumuliert. Das Verständnis des Quecksilberkreislaufs, den vulkanische Aktivitäten auf natürliche Weise aufrechterhalten, bietet eine Zielvorgabe für Richtlinien zur Reduzierung der Quecksilberemissionen und verbessert unser Verständnis der Umweltauswirkungen, die durch menschliche Aktivitäten verursacht werden.

Die Ergebnisse wurden in Geophysical Research Letters dokumentiert.

Die Komplikationen der Quecksilbermessung

Trotz seiner erheblichen Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit ist die tatsächliche Menge an Quecksilber in der Atmosphäre relativ gering, was es schwierig macht, es aus dem Weltraum nachzuweisen. Die Quecksilberkonzentration in einem Kubikmeter Luft kann nur ein Nanogramm betragen, was eine Satellitenerkennung unpraktisch macht.

Die Forscher griffen auf die Verwendung einer alternativen Chemikalie zurück, die neben Quecksilber freigesetzt wird. In diesem Fall wurde Schwefeldioxid, das in vulkanischen Emissionen weit verbreitet ist, als Ersatzmarker verwendet.

Einsatz von Schwefeldioxid als Indikator

Benjamin Geyman, Doktorand am SEAS, wies auf die Sichtbarkeit von Schwefeldioxid durch Satellitentechnologie hin. Die Verwendung als Ersatz für Quecksilber ermöglicht es Forschern, vulkanische Quecksilberemissionen sowohl zeitlich als auch räumlich zu lokalisieren.

Mithilfe der aufgezeichneten Verhältnisse von Quecksilber zu Schwefeldioxid in vulkanischen Gasen konnte das Team auf den Quecksilbergehalt schließen, der auf vulkanische Aktivität zurückzuführen ist. Darüber hinaus verwendeten sie das Atmosphärenmodell GEOS-Chem, um zu verfolgen, wie sich vulkanisches Quecksilber weltweit verteilt.

Der Einfluss vulkanischer Quecksilberemissionen

Die Untersuchung ergab, dass Quecksilber aus vulkanischen Quellen zwar in die Atmosphäre gelangt und weit von seinem Ursprungsort transportiert werden kann, diese Emissionen jedoch an den meisten Orten der Erde nur für einen kleinen Teil des Quecksilbergehalts am Boden verantwortlich sind. Dennoch gibt es Regionen, darunter Südamerika, das Mittelmeer und den Feuerring des Pazifiks, in denen vulkanisches Quecksilber die Überwachung anthropogener Emissionen erheblich erschwert.

Geyman wies auf die Variabilität der natürlichen Quecksilberquellen an Orten wie Hawaii hin, die sich auf die Präzision menschlicher Einflussabschätzungen auf den Quecksilbergehalt im Laufe der Zeit auswirkt. Dieses Verständnis hilft bei der Erklärung der natürlichen Schwankungen der vulkanischen Quecksilberbeiträge, insbesondere in Gebieten, in denen diese Auswirkungen alles andere als unbedeutend sind.

Das Papier mit dem Titel „Impacts of Volcanic Emissions on the Global Biogeochemical Mercury Cycle: Insights From Satellite Observations and Chemical Transport Modeling“ von Benjamin M. Geyman, Colin P. Thackray, Daniel J. Jacob und Elsie M. Sunderland vom 1. November 2023 , ist in Geophysical Research Letters mit dem DOI: 10.1029/2023GL104667 veröffentlicht.

Die Studie nennt außerdem Colin Thackray und Daniel J. Jacob, den Vasco McCoy Family Professor für Atmosphärenchemie und Umwelttechnik, als Co-Autoren.

Die National Science Foundation finanzierte diese Forschung.

Häufig gestellte Fragen (FAQs) zum Anstieg des atmosphärischen Quecksilbers

Welche Bedeutung hat der siebenfache Anstieg des atmosphärischen Quecksilbers?

Der siebenfache Anstieg des atmosphärischen Quecksilbers seit 1500 n. Chr. weist auf einen erheblichen Einfluss menschlicher Aktivitäten wie industrielle Prozesse und Kohleverbrennung auf die Umwelt hin. Dieser Anstieg ist folgerichtig, da Quecksilber ein starkes Neurotoxin ist, das sich über die Nahrungskette, insbesondere über den Fischkonsum, in Organismen, einschließlich des Menschen, anreichern kann.

Wie wurde der natürliche Basiswert für atmosphärisches Quecksilber ermittelt?

Um eine Basislinie festzulegen, schätzten die Forscher die Emissionen aus Vulkanausbrüchen, die natürliche Quellen für Quecksilber sind. Sie verwendeten Schwefeldioxid als Proxy, um die voranthropogenen Quecksilberwerte zu modellieren und einen Vergleich mit den derzeit erhöhten Werten zu ermöglichen.

Welche Herausforderungen gibt es beim Nachweis von atmosphärischem Quecksilber?

Aufgrund seiner extrem geringen Konzentration – nur etwa ein Nanogramm pro Kubikmeter Luft – ist Quecksilber in der Atmosphäre schwer nachzuweisen. Diese geringe Prävalenz macht es für die Satellitenerkennung nahezu unsichtbar und erfordert daher indirekte Methoden wie die Verwendung von Schwefeldioxid als Proxy für die Schätzung.

Warum ist es wichtig, den natürlichen Quecksilberkreislauf zu verstehen?

Das Verständnis des natürlichen Kreislaufs der Quecksilberemissionen, vor allem durch vulkanische Aktivitäten, ist für die Festlegung grundlegender Ziele für Richtlinien zur Quecksilberreduzierung von entscheidender Bedeutung. Es hilft auch bei der Bewertung des gesamten Ausmaßes des menschlichen Einflusses auf die Umwelt, was für fundierte Entscheidungen zum Umweltschutz und zur öffentlichen Gesundheit unerlässlich ist.

Wie wirken sich vulkanische Emissionen auf den globalen Quecksilbergehalt aus?

Vulkanische Emissionen tragen zum weltweiten Quecksilbergehalt bei, sind jedoch in den meisten Gebieten der Erde nur für einen kleinen Prozentsatz der bodennahen Konzentrationen verantwortlich. In Regionen mit erheblicher vulkanischer Aktivität wie Südamerika, dem Mittelmeerraum und dem Pazifischen Feuerring können vulkanische Emissionen jedoch das Ausmaß der vom Menschen verursachten Quecksilberverschmutzung verschleiern.

Welche neue Methode wurde entwickelt, um die Quecksilberemissionen von Vulkanen abzuschätzen?

Das Forschungsteam entwickelte eine neue Methodik, die die Verwendung des GEOS-Chem-Atmosphärenmodells und Schwefeldioxid als Proxy zur Schätzung der von Vulkanen emittierten Quecksilbermenge umfasst. Dieser Ansatz ermöglicht genauere Bewertungen sowohl natürlicher als auch anthropogener Quecksilberemissionen.

Wer leitete die Forschung zum atmosphärischen Quecksilbergehalt und welche Institutionen waren daran beteiligt?

Die Forschung wurde von Elsie M. Sunderland, Fred Kavli-Professorin für Umweltchemie und Professorin für Erd- und Planetenwissenschaften an der Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS), geleitet. Die Studie wurde gemeinsam von Colin Thackray und Daniel J. Jacob verfasst und von der National Science Foundation finanziert.

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5 Kommentare

Dave Smith November 6, 2023 - 2:27 am

Die Zahlen sind ziemlich schockierend und Sie fragen sich, was eigentlich getan werden kann, um einen solchen Trend umzukehren? oder ist es dafür zu spät?

Antwort
Mike Johnson November 6, 2023 - 5:29 am

Interessante Lektüre, aber ich denke, Sie haben möglicherweise die Auswirkungen menschlicher Aktivitäten auf den Quecksilbergehalt überschätzt. Was ist mit anderen natürlichen Quellen?

Antwort
Sarah K November 6, 2023 - 7:50 am

Ich verstehe die Wichtigkeit, aber es scheint, dass der Schwerpunkt stark auf der vulkanischen Aktivität liegt. Sind wir sicher, dass sie hier den größten natürlichen Beitrag leistet?

Antwort
Linda B November 6, 2023 - 12:47 pm

Wenn ich den Artikel lese, regt er Sie wirklich zum Nachdenken über die industrielle Revolution und alles, was darauf folgte, an, nicht nur gut für die Wirtschaft, denke ich

Antwort
John Adams November 6, 2023 - 4:54 pm

Es ist schön zu sehen, dass eine solche von der NSF finanzierte Forschung zeigt, dass wir Umweltthemen ernst nehmen, zumindest einige von uns

Antwort

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