Moore als Archive der atmosphärischen Deposition

- Laufendes Projekt/Stand der Forschung/Platingruppenelemente -

Platingruppenelemente (PGE) gehören zu den Elementen mit geringster Häufigkeit in der Erdkruste (Peucker-Ehrenbrinck und Jahn 2001, Wedepohl 1995). Dementsprechend kann man von extrem geringen natürlichen Konzentrationen von Os und anderen PGE an der Erdoberfläche und in der Atmosphäre ausgehen. In jüngster Zeit ist aber eine deutliche Erhöhung der Konzentration der Platingruppenelemente in der Umwelt festzustellen, die vor allem auf die Einführung von Platinkatalysatoren in PKWs in den 1980er Jahren zurückzuführen ist (Zereini und Alt 2000, Wismann et al. 2009, Barbante 2001). Dies betrifft alle PGE und somit auch Os (Poirier und Gariépy 2005, Fritsche und Meisel 2004; Rauch et al. 2004), obwohl es keine technische Funktion in Katalysatoren besitzt. Bei der technischen Trennung von PGE ist aber zu erwarten, dass Os als Verunreinigung in den Bauteilen vorhanden ist und durch Abrieb oder Verbrennung in die Umwelt gelangen kann. Über den Transportweg gibt es zwar noch Unklarheiten, aber es gilt als sicher, dass er mehrheitlich in Form von Mikropartikeln, aber auch als flüchtiges OsO4 erfolgt und dementsprechend ein Os-Eintrag auch in ombrotrophen Mooren zu erwarten ist. Dies wurde von Rauch et al. (2004, 2010) bestätigt.

Als weitere Quelle kommt die Verbrennung fossiler Brennstoffe, z.B. Kohle und Erdöl in Frage (z.B. Lui et al. 2008, Qi und Gao 2008, Dai et al. 2003, 2005, Finlay et al. 2010, Selbey und Creaser 2005 etc.). Nicht zu vernachlässigen sind Emissionen aus der Erzaufbereitung, z.B. dem Rösten von Erzen (Sharma 2011 bzw. Chen et al., 2009). Fossile Brennstoffe weisen zwar nur kleine PGE-Konzentrationen (< 20 ppb) auf, aber bei einem weltweiten Verbrauch von 1014 Mio. Tonnen Braun- bzw. 5754 Mio. Tonnen Steinkohle (BGR im Jahr 2008) und 4400 Mio. Tonnen (32500 Mio. Barrel im Jahr 2011) Erdöl in einem einzigen Jahr (www.iea.org) sind alle Voraussetzungen vorhanden, um die Konzentrationen an PGE auf der Erdoberfläche deutlich zu erhöhen. Damit sollte sich der anthropogene Eintrag von der noch zu bestimmenden Basis- bzw. Hintergrundkonzentration deutlich abheben. Re und Os weisen sowohl siderophiles als auch chalkophiles geochemisches Verhalten auf. Re ist das inkompatibelste Element in der sechsten Periode, Os das kompatibelste. Daher kommt es zu einer maximalen Fraktionierung dieser Elemente bei der Bildung von Sulfid- bzw. Gesteinsschmelzen, die extreme Unterschiede in ihren charakteristischen 187Re/186Os- und 187Os/186Os-Verhältnissen zur Folge haben. Diese können im Idealfall genutzt werden, um die Quellen der anthropogenen Einträge zu identifizieren.

Ombrotrophe Moore stellen ein ausgezeichnetes Archiv für die Einträge von atmosphärischen Verunreinigungen dar. Es ist davon auszugehen, dass diese Aussage insbesondere für den Os-Eintrag gilt, da die extreme Oxidationskraft des OsO4 dazu führt, dass es durch Reaktion mit Moorpartikeln reduziert und damit weitgehend geochemisch immobil wird. Dennoch gibt es bisher nur wenige Studien über Os-Gehalt und -Isotopenzusammensetzung in Mooren. Einige Arbeiten wurden über PGE in der Umwelt veröffentlicht, angefangen mit Zereini und Urban (1993, 1994) über Poirier & Gariépy (2005), Rauch et al (2005), Rodushkin (2007 a, b), Chen et al. (2009) bis hin zu Rauch et al. (2010). Die zuletzt genannten Autoren betonen aber die Notwendigkeit, das Verhalten von PGE, insbesondere von Os, in der Umwelt stärker zu beachten: „Further studies of unradiogenic and radiogenic anthropogenic emissions and anthropogenically enhanced natural processes are needed to determine their impact on the surficial Os cycle“ (Rauch et al. 2010). Diese geringe Anzahl an Studien ist vermutlich insbesondere auf die analytischen Schwierigkeiten zurückzuführen.