Die Ozeane spielen eine große ökologische Rolle, die durch den steigenden CO2-Gehalt in der Atmosphäre gefährdet wird.
Welttag der Ozeanse
Mit dem Welttag der Ozeane wollen die Vereinten Nationen am 8. Juni alle Menschen für die Bedrohung der Meere sensibilisieren und an die herausragende ökologische Rolle der Ozeane erinnern.
Es sind kleine chemische Veränderungen mit gravierenden Folgen: Der steigende CO2-Gehalt der Atmosphäre hat nicht nur Auswirkungen auf das Klima, sondern auch auf die Chemie der Ozeane. Diese „Versauerung der Ozeane zu minimieren und zu bekämpfen“ gehört zu den Nachhaltigkeitszielen der von den Vereinten Nationen formulierten Agenda 2030. Ozeanografen versuchen daher, den pH-Wert – ein Maß, ob eine Flüssigkeit eher basisch, neutral oder sauer ist – möglichst flächendeckend zu messen. Doch Messungen im Ozean sind eine Herausforderung: Da sind nicht nur die enorme Ausdehnung der Wassermassen und schwierige Wetterbedingungen, sondern auch schwankende Temperaturen und der Salzgehalt. Das macht Messungen komplizierter. Die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) und Partnerinstitute wollten helfen und haben im Rahmen eines dreijährigen internationalen Projekts die Voraussetzung für verlässliche und vergleichbare pH-Wert-Messungen geschaffen.
Umgebungsparameter erschweren die Messungen
„Messungen im Meer haben ganz andere Rahmenbedingungen als bei uns im Labor“, erklärt Dr.-Ing. Steffen Seitz, Leiter der Arbeitsgruppe Elektrochemie an der PTB. „Umgebungsparameter wie Temperatur und Salzgehalt schwanken.“ Insbesondere wenn man geringe Veränderungen wie beim pH-Wert nachweisen will, müssen Messergebnisse aber so genau und verlässlich wie möglich sein. Nur dann sind sie aussagekräftig, könnten in Klimamodelle einfließen und die Grundlage für politische Entscheidungen bilden. „Daher war unser Ziel, die von Ozeanografen verwendete Methode zur pH-Wert-Messung mit derjenigen zu verzahnen, die bei uns im Labor extrem genaue Ergebnisse liefert“, ergänzt sein Kollegen Dr. Frank Bastkowski. Gemeinsam mit weiteren europäischen Forscher*innen ist ihm das nun im Forschungsprojekt SapHTies gelungen.
Exakte Messungen dank kombinierter Verfahren
„Wir wollen den Ozeanografen genau das ermöglichen, was sie brauchen: qualitativ hochwertige und abgesicherte Daten über den Zustand der Meere“, erklärt Bastkowski. Genau das fordert auch die UN-Agenda 2030 sowie europäische Rechtsvorschriften. Damit Daten aussagekräftig sind, müssen sie vergleichbar sein – auch wenn sie mit unterschiedlichen Geräten in unterschiedlichen Meeren bei wechselnden Umweltbedingungen stattfinden. Das gelingt, indem man alle Messungen mit einem einheitlichen Standard vergleicht.
Aufgrund praktischer Überlegungen haben sich für Messungen im Ozean vor allem spektrophotometrische Messmethoden durchgesetzt. Vereinfacht gesagt funktionieren sie so, wie man es noch aus der Schule kennt. Indikatorfarbstoffe bzw. ihr Farbwechsel zeigen an, wie sauer oder basisch eine Flüssigkeit ist. Jedoch lässt sich der pH-Wert viel genauer mit einer anderen Messapparatur bestimmen – und die steht in der PTB. Diese Messapparatur zur elektrochemischen Messung des pH-Werts enthält sogenannte Harned-Zellen, handgefertige komplexe Glaskolben, die mit exakt temperiertem künstlichem Meerwasser gefüllt sind. Damit kann der pH-Wert des Meerwassers genau gemessen werden.
Wie genau die beiden Methoden miteinander verbunden werden sollen, steht noch nicht endgültig fest. Frank Bastkowski findet es aber denkbar, dass die Messproben des PTB von synthetischem Meerwasser Anwender*innen zur Verfügung gestellt werden. Die somit exakt bekannten pH-Werte können dann zur Kalibirierung genutzt werden, um schließlich eigene Messungen durchzuführen.
Die Ergebnisse des SapHTies-Projekts sollen nun in eine internationale Norm zur Messung des pH-Werts in Ozeanen einfließen.
Die „blauen Lungen“ der Erde
Ozeane sind die blauen Lungen unseres Planeten: Sie entziehen der Luft große Mengen an Kohlendioxid. Ohne diesen natürlichen Speicher wäre die Kohlendioxidkonzentration in der Luft heute sehr viel höher und es wäre auf der Erde um einiges wärmer. Doch je mehr CO2 sich in der Atmosphäre befindet, desto mehr löst sich im Meerwasser und verändert seine chemische Zusammensetzung. Es wird – zwar nur leicht, aber messbar – saurer. Mit erheblichen Konsequenzen für die Bewohner darin. Nicht nur Fischlarven und kalkbildende Organismen wie Korallen und Muscheln nehmen Schaden, sondern auch Kalkalgen, die einen wichtigen Beitrag im marinen Kohlenstoffkreislauf bilden. So kann die Funktion der Meere als Kohlenstoffspeicher geschwächt werden.
Quelle (nach Angaben von):
Wie viel Klimawandel steckt im Ozean? - PTB.de. 03.06.2024
(JD)
