19. Dez. 2016

Ein Passivsammler, der ein Jahr lang Metalle sammelt und aufkonzentriert

Wir begegnen ihnen jeden Tag: Metallen jeglicher Art. Dass sie sich auch in den Meeren finden lassen, ist daher keine große Überraschung. Im Rahmen ihrer Forschungsarbeiten zu "Schwarzen Rauchern" sind Ulrich Schwarz-Schampera und sein Team auf Kupfer, Zink und Blei gestoßen. In einem Bericht erklären sie, wie sie den gering konzentrierten Metallen im Meer auf die Spur kommen.

Die Metalle, die wir in den untermeerischen schwarzen Rauchern angereichert finden, wie z.B. Kupfer, Zink und Blei kommen natürlicherweise auch im Meerwasser gelöst vor. Dabei handelt es sich aber normalerweise um äußerst geringe Konzentrationen: Bei Kupfer liegt die gelöste Menge in der Größenordnung von ein Zehnmillionstel Gramm pro Liter. Das entspricht in etwa der Konzentration, die man erhalten würde, wenn man eine 1-Cent-Münze in der Wassermenge von zwei olympischen Schwimmbecken auflösen würde. Die zulässige Konzentration in unserem Trinkwasser ist 2000-mal höher. Bei Blei müsste man eine Schrotkugel in der gleichen Wassermenge auflösen, um die typische Konzentration von 1 Hundertmillionstel Gramm pro Liter zu erhalten.

Solche geringen Konzentrationen in dem salzigen Meerwasser zu messen, ist eine echte Herausforderung für Geochemiker. Wir verwenden dafür sogenannte Passivsammler, die zusammen mit Sedimentfallen für etwa ein Jahr in der Tiefe versenkt werden, über den langen Zeitraum die gelösten Metalle sammeln und somit aufkonzentrieren. Da damit auch gleich das störende Salz im Meerwasser abgetrennt wird, ist die spätere Analyse im Labor wesentlich vereinfacht.

Eine in zwei olympischen Schwimmbecken aufgelöste 1-Cent-Münze entspricht einem Zehnmillionstel Gramm pro Liter im Meerwasser.
Bild: U. Schwarz-Schampera/BGR
Ein Passivsammler, der ein Jahr lang Metalle sammelt und aufkonzentriert.
Bild: U. Schwarz-Schampera/BGR

Nachweislich strömen über Hydrothermalsysteme am Meeresboden seit über drei Milliarden Jahren gelöste Stoffe und Schwermetalle in die Weltmeere. Teile davon wurden und werden durch Lebewesen oder Sedimentpartikel gebunden, landen über den Meeresboden in den jeweiligen Subduktionszonen und werden auf diese Weise rezykliert. Ein wesentlich geringerer Anteil verbleibt in gelöster Form im Meerwasser. Das Wissen über die gelösten Metalle im Meerwasser und der Wassersäule erleichtert die Beurteilung der möglichen Umweltfolgen anthropogener Einträge, z.B. über die Flusssysteme von Land oder durch einen zukünftigen Meeresbodenbergbau.