Tauender Permafrost könnte tonnenweise Quecksilber freisetzen

Wissenschaftler haben eine weitere verborgene Bedrohung im eisigen Norden entdeckt: riesige natürliche Quecksilbervorkommen. Das giftige Schwermetall stellt für Menschen und Tiere eine beträchtliche Gefahr für die Gesundheit dar.

Eine Studie, die am Montag in „Geophysical Research Letters“ erschienen ist, berichtete über die großen natürlichen Quecksilbervorkommen im arktischen Permafrostboden. Die Menge könnte zehnmal größer sein als jene, die die Menschheit in den letzten 30 Jahren durch die Verbrennung von Kohle und andere Verschmutzungsquellen in die Atmosphäre gepumpt hat. Durch die globale Erwärmung könnte der Permafrostboden tauen und beträchtliche Mengen des Quecksilbers wieder an die Umwelt abgeben. Dadurch könnte sich die Atmosphäre damit anreichern und das Schwermetall könnte in größeren Mengen in die Nahrungskette gelangen.

„Vor dem Beginn der Studie dachte man, dass es im Permafrost nur wenig bis gar kein Quecksilber gäbe“, sagt der Co-Autor der Studie Kevin Schaefer. Er arbeitet am National Snow and Ice Data Center an der Universität von Colorado in den USA. „Aber dann stellte sich heraus, dass es im Permafrost nicht nur Quecksilber gibt, sondern dass es sich auch noch um die größte Quecksilberquelle des Planeten handelt.“

„Das ändert in Bezug auf Quecksilber einfach alles“, sagt Paul Schuster, ein Hydrologe des Geologischen Dienstes der USA und der Hauptautor der Studie. „Es ist ein natürliches Vorkommen, aber ein Teil davon wird durch unser Handeln freigesetzt.“

Allerdings ist noch nicht klar, wie viel Quecksilber freigesetzt werden könnte, wann das passiert und in welcher Form es geschieht.

NATÜRLICHES GIFT

Quecksilber kommt in unserer Umwelt natürlich vor und wird beispielsweise durch Waldbrände, Vulkanausbrüche und die Erosion von Gestein freigesetzt. Etwa zwei Drittel des Quecksilbers in der Atmosphäre sind jedoch auf menschliche Einflüsse zurückzuführen, hauptsächlich auf die Kohleverbrennung, medizinische Abfälle und Bergbau. Wenn das Quecksilber in die Luft gelangt, sinkt es irgendwann wieder hinab und landet im Wasser oder im Boden. Dort wird es von Tieren aufgenommen und reichert sich auf dem Weg an die Spitze der Nahrungskette in immer größeren Konzentrationen in den Lebewesen an.

In manchen Formen ist Quecksilber ein potentes Nervengift und kann bei Kindern die Entwicklung des Gehirns beeinträchtigen. Dort wirkt es sich auf die Wahrnehmung, das Gedächtnis, die Sprache und sogar auf das Sehvermögen und motorische Funktionen aus. Auch erwachsene Menschen können durch große Mengen Schwierigkeiten beim Sprechen, Bewegen und Sehen bekommen. Zusätzlich wirkt sich das Schwermetall negativ auf Fortpflanzungsorgane und das Immunsystem aus und kann Herz-Kreislauf-Probleme verursachen. Auch deshalb wird schwangeren Frauen beispielsweise davon abgeraten, Thunfisch oder Schwertfisch zu essen – die Fische leben vergleichsweise lange und stehen relativ weit am Ende der Nahrungskette, sodass sich in ihnen eine größere Konzentration von Quecksilber ansammeln kann.

Aufgrund komplexer atmosphärischer Prozesse und Meeresströmungen landet mehr Quecksilber in den nördlichen Breitengraden als anderswo auf dem Planeten. Man hat bereits erhöhte Konzentrationen in Vögeln, Fischen, Robben, Walrossen, Eisbären und einigen Walen entdeckt – selbst in Regionen, die tausende Kilometer von Verschmutzungsquellen entfernt liegen. Aufgrund dieser weitreichenden Kontamination weist die indigene Bevölkerung in der gesamten Arktis, die sich größtenteils durch Jagd und Fischfang ernährt, die höchste Quecksilberkonzentration im Blut auf.

Die gleichen Winde und Strömungen, die das Quecksilber heutzutage gen Norden tragen, haben im Laufe zehntausender Jahre auch die natürlichen Quecksilbervorkommen in der Arktis zusammengetragen. Da das Schwermetall seit Jahrtausenden im gefrorenen Boden eingeschlossen ist, konnte es den Menschen und wilden Tieren nicht schaden. Aber nun, da der arktische Permafrost – der etwa 24 Prozent der Landmasse der nördlichen Hemisphäre ausmacht – langsam taut, könnte er seine großen Vorkommen freisetzen.

JAHRZEHNTELANGE FORSCHUNG

Beim Geologischen Dienst der USA hat Schuster mehrere Jahrzehnte lang das Quecksilber in der Atmosphäre erforscht. In den 90ern sammelte er Eisbohrkerne von einem Gletscher in der Wind River Range in Wyoming und entwickelte daraus einen zeitlichen Verlauf der Quecksilberablagerungen, der bis in eine Zeit vor der industriellen Revolution zurückreicht. Diese Forschungsarbeit half ihm zufolge dabei, die Regierung davon zu überzeugen, Kohlekraftwerken die Benutzung von Quecksilberfiltern aufzuerlegen.

Schließlich führte Schusters Weg ihn auch in das Flussbecken des Yukon, wo er realisierte, dass niemand je versucht hatte, die Quecksilbermenge im Permafrost zu bestimmen. Im Grunde war kein anderer Experte davon überzeugt, dass es dort überhaupt nennenswerte Mengen des Schwermetalls gab.

Zwischen 2004 und 2012 sammelten Schuster und sein Team in Alaska mehr als 13 Eisbohrkerne. Sie verbrachten Jahre damit, ihre Modelle zu perfektionieren, und wählten ihre Bohrstellen so, dass sich die Ergebnisse aus Alaska auf den Permafrost der gesamten Arktis anwenden ließen.

Das Ergebnis zeigte, dass im arktischen Permafrost etwa 57 Millionen Liter Quecksilber eingeschlossen sind – mindestens doppelt so viel wie die Gesamtmenge aus dem Meer, der Atmosphäre und allen anderen Landflächen. „Die Konzentrationen waren gewaltig – deutlich höher, als wir vermutet hatten“, sagt Schuster. „Das war eine ziemliche Überraschung.“

Die große Frage ist jetzt: Was wird mit diesem Quecksilber geschehen?

Es ist unwahrscheinlich, dass alles davon im Permafrost verbleibt. Sobald der Boden zu tauen beginnt, werden Pflanzen darauf wachsen. Sie fördern das Quecksilber aus dem Boden und die Mikroben, die die Pflanzen zersetzen, geben Methylquecksilber an die Umwelt ab – eine metallorganische Verbindung, die besonders giftig ist. Ein Teil davon wird sich über die Luft oder durch das Wasser im Ökosystem verteilen und sich schließlich auch in Tieren anreichern.

„Das ist der Überträger, der Weg durch die Nahrungskette“, so Schuster.

WIE VIEL GELANGT IN UNSERE NAHRUNG?

Es ist allerdings schwierig, das Risiko richtig einzuschätzen.

Wie sehr die Temperaturen tatsächlich ansteigen, hängt davon ab, wie schnell – und ob – die Menschheit den Ausstoß von Treibhausgasen reduziert. Das hat Einfluss darauf, wie viel des Permafrostbodens letztendlich tauen wird und Quecksilber in die Umgebung abgibt. Aber selbst das ist nur ein Teil der Gleichung.

„Wie viel landet im Nahrungsnetz, und wo? Das ist die 100.000-Dollar-Frage“, sagt Schuster. „Wenn man bei dieser Forschung über die Nahrungskette hinausgeht, werden die Dinge recht grau.“

Zu Beginn würde das freigesetzte Quecksilber ein Risiko für die Tiere und Menschen in der Arktis darstellen, „aber was in der Arktis passiert, bleibt nicht in der Arktis“, so Schaefer. „Letztendlich würde es sich über die Erde verteilen. Es bewegt sich.“

Unterm Strich wird sich das also mit großer Sicherheit auf die Menschheit auswirken.

„Wir wissen, dass der Permafrost tauen wird, und wir wissen, dass ein Teil des Quecksilbers freigesetzt werden wird“, sagt Schaefer. „Aktuell können wir noch nicht genau abschätzen, wie viel und wann – das ist die nächste Phase in unserer Forschung.“

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