Forum for Science, Industry and Business

Sponsored by:     3M 
Search our Site:

 

Benzin schlägt Bergbau

09.03.2015

Gletscher verraten: Verbleites Benzin dominierte bis zu seinem Verbot die Bleiemissionen in Südamerika.

Verbleites Benzin war in Südamerika bis zu seinem Verbot eine stärkere Quelle von Emissionen des giftigen Schwermetalls Blei als der Bergbau. Dies, obwohl die Gewinnung von Metallen aus den Minen der Region historisch grosse Mengen Blei in die Umwelt setzte.


Blick auf den Gletscher des Nevado Illimani in Bolivien

Patrick Ginot

Den Nachweis für die Dominanz von verbleitem Benzin haben Forschende des Paul Scherrer Instituts PSI und der Universität Bern anhand von Messungen im Eis eines bolivianischen Gletschers erbracht. Die Studie erscheint am 6. März 2015 in der Fachzeitschrift Science Advances.

Der Einsatz von verbleitem Benzin war in Südamerika ab den 1960er Jahren die stärkste Quelle anthropogener, also vom Menschen verursachter Bleiemissionen. Damit übertraf der Kraftstoff sogar die in diesem Erdteil rege Bergbautätigkeit, bei der auch viel Blei ausgestossen wird.

Messungen in der Nördlichen Hemisphäre hatten in der Vergangenheit bereits ergeben, dass verbleites Benzin die Emissionen aus dem Bergbau übersteigt. Ein solcher, abschliessender Nachweis fehlte bisher für die Region des Altiplano in Südamerika. In dieser Hochebene zwischen West- und Ost-Anden setzt die Metallgewinnung aus Erzen schon seit vorkolonialer Zeit grosse Bleimengen in die Umwelt frei.

Diesen Nachweis haben die Forschenden des PSI und der Universität Bern nun erbracht. Dafür verwendeten sie Messungen an einem rund 138 Meter langen Eiskern, den sie aus dem Gletscher des Nevado Illimani im Osten Boliviens bohrten. Im Eis eines Gletschers werden die seinerzeit in der Luft vorhandenen Stoffe über Jahrhunderte gespeichert. Indem man das Eis aus der Tiefe bohrt und im Labor analysiert, kann man rekonstruieren, wie hoch die Konzentrationen dieser Stoffe in der Vergangenheit waren.

Den Studienautoren ist es nun gelungen, lokale Emissionen aus dem Altiplano, die dem Bergbau zuzuordnen sind, von jenen zu unterscheiden, die aus verbleitem Benzin stammen und aus ferneren Regionen herangeweht wurden. Anhand von Messungen mit einem empfindlichen Massenspektrometer konnten sie sowohl die Bleikonzentrationen als auch die unterschiedliche Zusammensetzung der Isotope im Blei aus diesen beiden Quellen bestimmen.

Isotope sind Varianten eines chemischen Elements, die sich voneinander durch ihr jeweiliges Atomgewicht unterscheiden. Chemisch verhalten sich die verschiedenen Isotope eines Elements gleich. Durch ihr unterschiedliches Gewicht kann man sie aber in einem Massenspektrometer auseinanderhalten. Blei kommt in der Natur in Form von acht verschiedenen Isotopen vor. Die vier leichteren davon sind stabil, während die vier schwereren über die Zeit radioaktiv zerfallen. Anhand der verschiedenen Anteile dieser Isotope in einer Umweltprobe kann man bestimmen, woher das Blei kommt.

Den Fingerabdruck für verbleites Benzin fanden die Forschenden nun in dem Mengenverhältnis, mit dem die zwei schwersten unter den stabilen Bleiisotopen vorkamen. „Wir konnten nach 1960 ein reduziertes Verhältnis von Blei-208 zu Blei-207 feststellen“, erklärt die PSI-Forscherin Anja Eichler, Erstautorin der Studie. „Dieses Isotopenverhältnis weicht von dem ab, das das Blei aus den Minen des Altiplano kennzeichnet. Es stimmt vielmehr mit dem Isotopenverhältnis überein, das man in den 1990er Jahren in der Luft von Städten Chiles, Argentiniens und Brasiliens gemessen hat. Der Hauptteil des Bleis in diesen Luftstaubproben kann eindeutig auf verbleites Benzin zurückgeführt werden“, fügt Eichler hinzu.

Die Analyse der Forschenden verrät zudem, dass die anthropogenen, also vom Menschen verursachten, Bleiemissionen vor 1960 hauptsächlich durch den Bergbau in die Atmosphäre gelangten. Besonders stark war die Belastung während der Blütezeit der präkolumbianischen Kulturen Tiwanaku/Wari und der Inkas sowie im Verlauf der Kolonialzeit und dann mit zunehmender Industrialisierung im 20. Jahrhundert.

Dabei wurde Blei bis zum Ende des 19. Jahrhunderts vor allem bei der Gewinnung von Silber freigesetzt, danach dominierten Emissionen bei der Zinn-, Kupfer- und Nickelherstellung. Der stärkste Anstieg der letzten 2000 Jahre ist jedoch auf den Einsatz von verbleitem Benzin nach den 1960er Jahren zurückzuführen. Damals stieg die Belastung auf das Dreifache der historischen Werte an.

Dabei trug das verbleite Benzin doppelt so viel zu den anthropogenen Bleiemissionen bei wie der Bergbau in der Region. Einen deutlichen Hinweis auf den überwiegenden Beitrag des Strassenverkehrs ab den 1960er Jahren fanden die Forschenden im gleichzeitigen Anstieg der Nitratkonzentration im Eis. Nitrat entsteht in der Luft aus Stickoxiden, die zum grossen Teil von Verbrennungsmotoren ausgestossen werden. Wie das Blei wird Nitrat bei Niederschlag aus der Luft „gewaschen“ und im Schnee bzw. im Eis des Gletschers deponiert.

Die neue Studie unterstreicht wieder einmal die Bedeutung des Verbots von verbleitem Benzin für Umwelt und menschliche Gesundheit. Blei kann, wenn es eingeatmet wird, ins Blut gelangen und schliesslich ins Gehirn, wo es sich auf die Nervenzellen giftig auswirkt. Verbleites Benzin hat sich bereits in früheren Studien als wichtige Quelle von Bleiemissionen erwiesen. „Wir zeigen jetzt, dass dies auch in einer Region gilt, die seit Jahrtausenden vom Bergbau mit seinen starken Bleiemissionen lebt.“, sagt Margit Schwikowski, Koautorin und Leiterin der Studie sowie der Gruppe für Analytische Chemie im Labor für Radio- und Umweltchemie am PSI.

Text: Paul Scherrer Institut/Leonid Leiva

Weitere Informationen:

http://psi.ch/i9hK Pressemitteilung auf der Website des PSI (mit Bildern)
http://www.psi.ch/lch Website des Labors für Radio- und Umweltchemie am PSI

Dagmar Baroke | idw - Informationsdienst Wissenschaft

More articles from Ecology, The Environment and Conservation:

nachricht Upcycling 'fast fashion' to reduce waste and pollution
03.04.2017 | American Chemical Society

nachricht Litter is present throughout the world’s oceans: 1,220 species affected
27.03.2017 | Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung

All articles from Ecology, The Environment and Conservation >>>

The most recent press releases about innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Making lightweight construction suitable for series production

More and more automobile companies are focusing on body parts made of carbon fiber reinforced plastics (CFRP). However, manufacturing and repair costs must be further reduced in order to make CFRP more economical in use. Together with the Volkswagen AG and five other partners in the project HolQueSt 3D, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) has developed laser processes for the automatic trimming, drilling and repair of three-dimensional components.

Automated manufacturing processes are the basis for ultimately establishing the series production of CFRP components. In the project HolQueSt 3D, the LZH has...

Im Focus: Wonder material? Novel nanotube structure strengthens thin films for flexible electronics

Reflecting the structure of composites found in nature and the ancient world, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have synthesized thin carbon nanotube (CNT) textiles that exhibit both high electrical conductivity and a level of toughness that is about fifty times higher than copper films, currently used in electronics.

"The structural robustness of thin metal films has significant importance for the reliable operation of smart skin and flexible electronics including...

Im Focus: Deep inside Galaxy M87

The nearby, giant radio galaxy M87 hosts a supermassive black hole (BH) and is well-known for its bright jet dominating the spectrum over ten orders of magnitude in frequency. Due to its proximity, jet prominence, and the large black hole mass, M87 is the best laboratory for investigating the formation, acceleration, and collimation of relativistic jets. A research team led by Silke Britzen from the Max Planck Institute for Radio Astronomy in Bonn, Germany, has found strong indication for turbulent processes connecting the accretion disk and the jet of that galaxy providing insights into the longstanding problem of the origin of astrophysical jets.

Supermassive black holes form some of the most enigmatic phenomena in astrophysics. Their enormous energy output is supposed to be generated by the...

Im Focus: A Quantum Low Pass for Photons

Physicists in Garching observe novel quantum effect that limits the number of emitted photons.

The probability to find a certain number of photons inside a laser pulse usually corresponds to a classical distribution of independent events, the so-called...

Im Focus: Microprocessors based on a layer of just three atoms

Microprocessors based on atomically thin materials hold the promise of the evolution of traditional processors as well as new applications in the field of flexible electronics. Now, a TU Wien research team led by Thomas Müller has made a breakthrough in this field as part of an ongoing research project.

Two-dimensional materials, or 2D materials for short, are extremely versatile, although – or often more precisely because – they are made up of just one or a...

All Focus news of the innovation-report >>>

Anzeige

Anzeige

Event News

Fighting drug resistant tuberculosis – InfectoGnostics meets MYCO-NET² partners in Peru

28.04.2017 | Event News

Expert meeting “Health Business Connect” will connect international medical technology companies

20.04.2017 | Event News

Wenn der Computer das Gehirn austrickst

18.04.2017 | Event News

 
Latest News

Wireless power can drive tiny electronic devices in the GI tract

28.04.2017 | Medical Engineering

Ice cave in Transylvania yields window into region's past

28.04.2017 | Earth Sciences

Nose2Brain – Better Therapy for Multiple Sclerosis

28.04.2017 | Life Sciences

VideoLinks
B2B-VideoLinks
More VideoLinks >>>