Bestimmung von elementarem Quecksilber in Meerwasser

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Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde

Die Quantifizierung von Hg⁰ wird mit einem vollautomatischen Instrument zur Bestimmung von „Quecksilberdampf“ in der Luft durchgeführt. Sie umfasst einen Anreicherungsschritt von Quecksilber auf Gold durch Amalgamierung aus dem mit einer massenflusskontrollierten, internen Pumpe geförderten Luftvolumen. Die Quantifizierung des Quecksilbers erfolgt nach thermischer Desorption von der Goldfalle mittels Kaltdampf-Atomfluoreszenz (KD-AFS). Das Gerät besitzt zwei Goldfallen, die im Wechsel zur Probenahme und Analyse eingesetzt werden, sodass eine kontinuierliche Datenreihe entsteht (Tekran 2537A, Seefelder Messtechnik, Oedenpullach). Die Methode ist sehr empfindlich (Nachweisgrenze: < 0,1 ng/m³) da sowohl die Anreicherung mittels Amalgamierung als auch die Quantifizierung auf der Quecksilberfluoreszenzlinie bei 253,7 nm sehr selektiv abläuft. Die tägliche Kalibrierung erfolgt mit einer internen Permeationsquelle.

Daten, Berechnungen und Interpretation

Um die gewonnen Quecksilberdaten weiter zu verarbeiten und interpretieren zu können, werden ergänzende Parameter erhoben. Dazu gehören neben der genauen Uhrzeit und der Schiffsposition während der Messung, die Wassertemperatur und der Salzgehalt (Thermosalinograph), die in einem parallelen Wasserstrom gemessen werden (s. Abb. 1) sowie die Windgeschwindigkeit, die am Schiffsmast gemessen und aufgezeichnet wird. Aus diesen Daten lassen sich nun die grundlegenden Berechnungen bis zur Bestimmung des Quecksilberflusses Meer-Atmosphäre durchführen (Formel 1). Die zugrundeliegenden Datenströme vom Schiff (Position, Geschwindigkeit, Fahrtrichtung, etc.), Sonar (Wassertiefe, Strömung, etc.), Thermosalinographen (hochgenaue Temperatur- und Salzgehaltsmessungen) und von der automatischen Bordwetterstation (wahre und scheinbare Windgeschwindigkeit und -richtung, Temperatur, Luftfeuchte, Luftdruck, etc.) werden fortlaufend dezentral aus den einzelnen Instrumenten ausgelesen, vom Datensammelsystem des betreffenden Forschungsschiffes zusammengeführt und dann an das IOW-eigene Reise-Assistent-System (IOW-RA) übergeben (s. Abb. 3). Das IOW-RA führt diese unterschiedlich formatierten Parameter mit den Daten von mit an Bord gebrachten speziellen Messgeräten (wie auch die der hier beschriebenen Quecksilber-Messanordnung, s. Abb. 2) und Informationen zum Ablauf der Expedition zusammen. Diese werden in einem einheitlichen Format über die lokalen Netzwerke der Forschungsschiffe an die Nutzer-PCs verteilt und lassen sich dort vielfältig in Tabellen, Karten und Diagrammen darstellen.

Die zusammengeführten Daten werden außerdem innerhalb des IOW-RA fortlaufend in Tagesdateien gespeichert (auch als Minutenmittelwerte). Damit ist die Synchronität der Daten gewährleistet, was eine wesentliche Voraussetzung bei der späteren Interpretation der Messungen darstellt.

Literatur

[1] Kuss, J., Holzmann, J. und Ludwig, R., 2009. An elemental mercury diffusion coefficient for natural waters determined by molecular dynamics simulation. Environmental Science and Technology, 43(9): 3183-3186.

[2] Kuss, J. und Schneider, B., 2007. Variability of the gaseous elemental mercury sea-air flux of the Baltic Sea. Environmental Science and Technology, 41(23): 8018–8023.

[3] Nightingale, P.D. et al., 2000. In situ evaluation of air-sea gas exchange parameterizations using novel conservative and volatile tracers. Global Biogeochemical Cycles, 14(1): 373-387.

* *Dr. J. Kuss: Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde (IOW), Sektion Meereschemie, 18119 Rostock-Warnemünde

* **J. Ruickoldt, K.-P. Wlost, S. Krüger: Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde (IOW), Sektion Physikalische Ozeanographie und Messtechnik, 18119 Rostock-Warnemünde

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