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Welches Element kommt fünfzig Mal seltener an der
Erdoberfläche vor als Blei, wurde von der Menschheit bereits seit
Jahrtausenden genutzt, steht im Verdacht, Mozart vergiftet zu haben
und wird auch für die Herstellung von PET-Flaschen für die
Getränkeindustrie verwendet? Wenn Sie auf Antimon getippt haben,
liegen Sie damit richtig.
Obgleich es heute vorwiegend als Flammenhemmstoff
bei Kunststoffen verwendet wird, gibt es für Antimon zahlreiche andere
Verwendungszwecke in der Industrie, unter anderem in Bleilegierungen
zur Härtung von Autobatterien oder Geschosskugeln, und es wird in
Bremsbelägen verwendet. Denken Sie daran, wenn Sie das nächste Mal
Auto fahren: Jedes Mal beim Bremsen werden mikroskopisch kleine
Partikel mit viel Antimon von den Bremsbelegen abgerieben und an die
Luft abgegeben. In den Aerosolen der Stadtluft findet sich heutzutage
mehr Antimon als jedes andere Spurenelement. Im Vergleich zu anderen
potenziell toxischen Metallen wie zum Beispiel Blei, Cadmium,
Quecksilber oder Arsen, ist über die Quellen, das Verhalten und
letztendlich die Wirkung von Antimon in der Umwelt sehr viel weniger
bekannt. Am Institut für Umwelt-Geochemie der Universität Heidelberg
beschäftigen sich derzeit Wissenschaftler mit diesen Themen und haben
bereits einige überraschende Ergebnisse erzielt.
Unter Verwendung einer speziellen Ausrüstung zur
Entnahme tiefer Torfkerne aus Mooren in der Schweiz hat Dr. Michael
Krachler analytische Methoden und Verfahren für die Messung von
Antimon in den ältesten und ursprünglichsten Torfproben entwickelt.
Proben mit einem Alter von sechstausend bis neuntausend Jahren weisen
die niedrigsten Konzentrationen an Antimon auf und diese gelten als
Vertreter des natürlichen "Hintergrundwertes" von Antimon in
Staubpartikeln, die vor so langer Zeit aus der Luft auf der Oberfläche
des Moores abgelagert wurden. Der erste Nachweis einer Verschmutzung
der Erdatmosphäre mit Antimon - als Antimon sich zum ersten Mal im
Vergleich zu den natürlichen Werten der Luft angereichert hatte -
findet sich in den Proben, die auf das Zeitalter der Römer
zurückgehen, einem Zeitabschnitt in der Geschichte der Menschheit, als
Bleierze in großem Umfang abgebaut und verhüttet wurden. Bleierze sind
im Allgemeinen sehr reich an Antimon und die Torfmoore zeigen, dass
die Geschichte der Umweltverschmutzung mit Antimon parallel zu der
Verunreinigung mit Blei verlaufen ist.
Zum Vergleich mit historischer Verschmutzung weisen
Torfproben aus einer oberflächennahen Schicht des Moores, welche die
letzten Jahrhunderte der Torfbildung darstellt, eine bei weitem
größere Anreicherung mit Antimon auf. Tatsächlich erscheint das
natürliche Vorkommen von Antimon in diesen Proben klein neben der
Abgabe von Antimon an die Luft aus Verhüttung, Schmelze und
Verarbeitung von unedlen Metallen sowie durch Verfeuerung von Kohle
seit der industriellen Revolution. Die Auswirkungen der Verschmutzung
mit Antimon aus menschlichen Aktivitäten kann sogar deutlich in den
Torfkernen entdeckt werden, die aus entfernten Mooren in Schottland,
den Shetland Inseln und den Faröern stammen. Die Verschmutzung der
Luft mit Antimon besitzt nicht nur eine sehr lange Geschichte, sondern
erstreckt sich sogar auf die abgelegensten Gegenden in Europa. Nimmt
man alle diese neuen Erkenntnisse zusammen, so zeigen sie, dass die
Auswirkungen der Emissionen von Antimon in die Umwelt durch die
Menschen mit den Auswirkungen von Blei vergleichbar sind.
Wie umfassend ist die Verschmutzung der
Erdatmosphäre mit Antimon? Um diese Frage zu beantworten, hat sich Dr.
Krachler mit James Zheng, einem Glaziologen vom Geological Survey of
Canada (GSC) in Ottawa, zusammen geschlossen. Der Gletscherforscher
James Zheng beschäftigte sich mit der Untersuchung radioaktiver
Niederschläge aus Atombombenversuchen durch die Untersuchung von
Schnee- und Eisbohrkernen aus der Hocharktis.
Für diese neue Studie über Antimon und andere
Spurenmetalle reiste James Zheng nach Devon Island in der kanadischen
Hocharktis. Auf der Spitze eines Gletschers in 1800 Metern Höhe über
dem Meeresspiegel grub James Zheng vorsichtig per Hand ein fünf Meter
tiefes Schneeprofil. Er musste extrem vorsichtig sein, die
Schneeproben nicht zu verschmutzen. Um älteres Material aus tieferen
Schnee- und Eisschichten zu gewinnen, bohrte James Zheng mit seiner
Spezialausrüstung aus Titan einen 65 Meter tiefen Eisbohrkern. Letztes
Jahr brachte er Hunderte von Proben aus 160 Jahren Schneebildung zu
chemischen Analysen an die Universität Heidelberg.
Verlässliche Messungen von Antimon in Schnee und
Eis aus der Arktis stellen eine gewaltige Herausforderung dar; zum
Teil deshalb, weil die Konzentrationen in den Proben so gering sind,
aber auch, weil die Gefahr einer Verunreinigung so groß ist. Am
Institut für Umwelt-Geochemie der Universität Heidelberg ist Dr.
Michael Krachler für das Reinluftlabor verantwortlich, das sicherlich
eines der saubersten Labore 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 Nachweisgrenze von Antimon
liegt zum Beispiel bei 30 Femtogramm pro Gramm: das 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 messen, ein seltenes Metall, das nie
zuvor in polarem Eis bestimmt wurde. Scandium ist ein nützliches
Element zum Vergleich mit Antimon, da es keine industriellen
Verwendungszwecke von Scandium gibt und das gesamte im Schnee
vorkommende Scandium ausschließlich aus atmosphärischen
Bodenstaubpartikeln stammt.
Im Vergleich zu den natürlichen Vorkommen von
Antimon in Bodenstaubpartikeln weisen alle Proben von 1842 bis 2004
eine Anreicherung von Antimon mit um 25 bis 125 Mal höheren Werten
auf. Mit anderen Worten heißt das, dass die natürlichen Quellen von
Antimon nur für einen winzigen Bruchteil des in diesen Proben
vorhandenen Antimons verantwortlich sein können. Und vielleicht ist
sogar noch bedeutsamer, dass die Anreicherung von Antimon in den
arktischen Aerosolen in den letzten dreißig Jahren um ungefähr 50%
angestiegen ist. Die Proben aus dem Schneeprofil wurden mit großer
Sorgfalt genommen und ebenso vorsichtig untersucht; sie stellen 10
Jahre Schneebildung dar, wobei Sommer- und Winterschichten deutlich
sichtbar voneinander unterschieden werden können. Durch die äußerst
sorgfältige Entnahme der Proben Schicht für Schicht haben die
Wissenschaftler herausgefunden, dass Antimonkonzentrationen in den
Wintermonaten weitaus höher sind, wenn die Luftmassen hauptsächlich
aus Nordeuropa und Asien zugeführt werden.
Im Unterschied dazu enthalten Schneeschichten aus
den Sommermonaten, wenn die Luftmassen in dieser Gegend der Arktis
hauptsächlich in Kanada ihren Ursprung haben, sehr viel weniger
Antimon. Die Ergebnisse haben weitreichende Auswirkungen für die
Qualität der Luft weltweit, da sie zeigen, dass der wirtschaftliche
Aufschwung, den Asien gerade in jüngster Zeit erlebt, nicht nur
Konsequenzen auf lokaler und regionaler Ebene bewirkt, sondern auch
globale Auswirkungen besitzt. |
