Wenn wir an Sommerurlaub denken, dann denken wir an Sommer, Sonne und Meer und haben direkt das Rauschen der Wellen in den Ohren und den Geruch des Meeres in der Nase. Dieser typische Geruch kommt von einem Spurengas, welches im Wasser gelöst ist – dem Dimethylsulfid (DMS). DMS ist eine Schwefelverbindung, welche von im Wasser enthaltenen Mikroorganismen wie beispielsweise Phytoplankton produziert wird und in die Atmosphäre ausgast. Dort wird es durch Reaktionen mit den in der Luft enthaltenen Substanzen zu Schwefeldioxid und final zu Schwefelsäure oxidiert, welches wiederum an Kondensationsreaktionen teilnimmt und somit eine wichtige Rolle in der Wolkenbildung spielt und indirekt das Klima beeinflusst.
Wir nehmen während der Fahrt Wasserproben, sowohl aus dem Kranzwasserschöpfer um den Verlauf der DMS Konzentration in der Wassersäule zu untersuchen, als auch über den Tag verteilt, mehrfach aus einer Pumpe, die Wasser von unterhalb des Schiffes (ca. 6 m Tiefe) ansaugt, um den räumlichen Verlauf der DMS Konzentration an der Oberfläche zu messen.
Aus diesen Wasserproben wird anschließend mit Hilfe eines Purge & Trap Systems das Gas aus dem Wasser ausgetrieben und in ca. – 200°C kalten, von flüssig Stickstoff gekühlten Fallen festgehalten, um es anschließend gaschromatographisch analysieren zu können. So haben wir am Ende einen guten Überblick über die Konzentrationen von DMS im Wasser, in den Bereichen die wir während der Fahrt passiert haben.
Neben den DMS-Messungen im Ozean führen wir an Bord Inkubationsexperimente mit „Scrubberwasser“ von Schiffen durch. Schiffe unterliegen heutzutage, gerade in Küstengebieten, strengen Emissionsauflagen. Um die Vorschriften zu erfüllen haben viele Schiffe eine Gaswäscheranlage, sogannte „Scrubber“ eingebaut. Das Wasser wird im Gegenstrom durch das Abgas des Schiffes geleitet und nimmt so schädliche Partikel wie Stickoxide (NOx) in sich auf. Anschließend kann das Waschwasser entweder chemisch behandelt werden, um giftige Stoffe daraus zu entfernen oder direkt als Abwasser ins Meer entsorgt werden. Somit werden zwar die Grenzwerte für Abgase eingehalten, was ein Einleiten dieses, an Schadstoffen angereicherten, Waschwassers ins Meer für Folgen auf die biochemischen Prozesse im Ozean hat ist bisher weitestgehend unbekannt.
In unseren Experimenten verwenden wir dieses Waschwasser und untersuchen seine Auswirkungen speziell im Hinblick auf die Produktion des klimarelevanten Spurengases DMS. Hierzu geben wir eine bestimmte Menge an Scrubberwasser, welches wir von zu Hause mitgebracht haben, in Flaschen, die bereits mit Meerwasser gefüllt sind und geben diese Proben anschließend in ein Wasserbad an Deck. So werden die Proben den Umwelteinflüssen (Temperatur, Sonneneinstrahlung) hier auf dem offenen Meer ausgesetzt und es kann untersucht werden, inwiefern das Scrubberwasser die Biochemie im Meerwasser beeinflusst. Neben den behandelten Proben gibt es auch immer Kontrollproben, denen nichts hinzugesetzt wurde. Nachdem alle 36 Flaschen in das Inkubationsbad gebracht wurden, werden Proben für diverse Parameter genommen. Hierzu werden an fünf von sieben Tagen sechs Flaschen (jeweils 3 Kontrollproben und 3 mit Behandlung) immer zur selben Zeit am Tag aus dem Bad entnommen und im Labor auf die unterschiedlichen Parameter untersucht. Gemessen wird zum Beispiel der Gehalt an Spurenmetallen, die Konzentration an DMS, die Mikrobiologie, Phytoplankton und Bakterien, der Nährstoffgehalt und der pH-Wert des Wassers. So kann im Verlauf des Experiments festgestellt werden, wie sich die Werte verändern und ob das Waschwasser einen Einfluss auf die Produktion/Abbau von DMS hat oder nicht.
Inga Brockmann & Greta Wunderlich, GEOMAR Kiel