Wie Bleiemissionen den Arktischen Ozean belasten

Lange Zeit als unberührt eingestuft, erweist sich der Arktische Ozean zunehmend als Sammelbecken für anthropogenes Blei aus dem Nordatlantik. Messungen einer Kooperationsstudie der TU Braunschweig, des GEOMAR und weiterer Partner belegen, dass das giftige Schwermetall über Meeresströmungen aus den Emissionshotspots Nordamerikas und Europas bis in das Nordpolarmeer transportiert wird. Während das Blei im 20. Jahrhundert – vor allem durch verbleites Benzin – in gewaltigen Mengen über den Wind in den Nordatlantik gelangte, blieb sein weiterer Weg in die Arktis aufgrund lückenhafter Daten lange ungeklärt.

Heute zeigen die Ergebnisse jedoch, dass die Konzentrationen im Meeresboden stellenweise bereits Grenzwerte erreichen, die Organismen schädigen können. Verschärft wird die Lage durch den Klimawandel: Das schmelzende Meereis droht bleihaltige Sedimente aufzuwirbeln und das hochgiftige Metall wieder in das Wasser freizusetzen. Da Blei als Nervengift fungiert, sich im Körper anreichert und krebserregend wirken kann, stellt diese Entwicklung eine ernsthafte Bedrohung für das arktische Ökosystem dar.

Expeditionen durch die arktisch-atlantischen Meerengen

Dank dreier internationaler Expeditionen mit dem Forschungseisbrecher „Polarstern“ und dem kanadischen Schiff „Amundsen“ in den Jahren 2015 und 2016 gelang es der Wissenschaft erstmals, den Bleieintrag aus dem Atlantik in die Arktis präzise zu beziffern. Die im Rahmen des GEOTRACES-Konsortiums gewonnenen Daten zeigen, dass das Nordpolarmeer als bedeutendes Sammelbecken für anthropogene Blei-Emissionen fungiert. Dr. Stephan Krisch analysierte diese Bleiflüsse und stellte fest, dass zwischen 1970 und 2015 schätzungsweise 75.000 Tonnen vom Menschen verursachtes Blei aus dem Nordatlantik in die Arktis gelangten. Dieser massive Zustrom erklärt die großflächige Belastung der arktischen Tiefseesedimente, die stellenweise bereits toxische Werte für bodenlebende Organismen erreichen.

„Wir waren überrascht von der Menge an Blei, die aus dem Atlantik in den Arktischen Ozean gelangt“, sagt Dr. Stephan Krisch. „Erstaunlich war für uns, dass dieser Bleieintrag noch Jahrzehnte nach dem Ende der Verwendung von verbleitem Benzin in Europa und Nordamerika mit dem größtenteils natürlichen Eintrag von Blei durch Flüsse mithalten kann. Dieser natürliche Eintrag erfolgt beispielsweise durch die Verwitterung von Gesteinen oder durch Mineralien.“

„Dieser Bleieintrag macht den Arktischen Ozean zwar nur zu einer kleineren Senke im Vergleich zu den Hunderttausenden Tonnen Blei, die sich im Nordatlantik abgelagert haben. Jedoch erklärt er die großflächige Kontamination der arktischen Tiefseesedimente mit Blei, die an einigen Stellen Werte erreicht, die für bodenlebende Organismen schädlich sein können.“

„Fingerabdruckmethode“ mit hochpräzisen Messungen

Dass die arktische Bleibelastung zweifelsfrei auf menschliche Aktivitäten in Nordamerika zurückzuführen ist, belegten Forschende am Imperial College London mithilfe der „Fingerabdruckmethode“. Dabei erlauben hochpräzise Analysen von Blei-Isotopen im Meerwasser eine exakte Zuordnung der Herkunft. Diese Messungen sind technologisch äußerst anspruchsvoll, da die Konzentrationen lediglich im Nanogramm-pro-Liter-Bereich liegen und das allgegenwärtige Blei in der Umwelt leicht zu Probenverunreinigungen führen kann. Erst durch Fortschritte in der analytischen Chemie und die Etablierung globaler Standards durch Initiativen wie GEOTRACES ist es heute möglich, solche Daten ohne Kreuzkontamination durch die Messgeräte selbst zu erheben.

Dr. Arianna Olivelli: „Hochpräzise Messungen der Blei-Isotopenzusammensetzung sind zwar mühsam, ermöglichen es uns aber, nicht nur zwischen natürlichen und anthropogenen Quellen zu unterscheiden, sondern auch den relativen Beitrag anthropogener Bleiemissionen aus verschiedenen Ländern zu ermitteln. Dies ist möglich, da die weltweite Produktion von Tetraethylblei, das in verbleitem Benzin verwendet wurde, nur auf wenigen Bleierzen mit einzigartigen geologischen Merkmalen beruhte.“

Auswirkungen des Klimawandels

Professor Harald Biester betont die Unverzichtbarkeit internationaler Kooperationen. Ohne die Expertise und die Ressourcen von Partnern wie dem GEOMAR, dem NIOZ und dem Imperial College London wäre die Untersuchung in diesem Umfang nicht realisierbar gewesen. Für die Zukunft sieht er in solchen Bündnissen einen zentralen Pfeiler, um den Einfluss menschlicher Emissionen auf die Gesundheit der Weltmeere tiefergehend zu erforschen. Dabei rückt insbesondere die Arktis als sensibles Ökosystem in den Fokus, da die dortigen Veränderungen durch die Erderwärmung die chemischen Kreisläufe massiv beeinflussen könnten.

„Ohne starke Partner wie das GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel, das NIOZ Royal Netherlands Institute for Sea Research und das Imperial College London sowie deren Fachwissen, Schiffszeit und Laborkapazitäten wäre diese Forschung nicht möglich gewesen“, fasst Professor Harald Biester zusammen. „Solche Kooperationen sind auch in Zukunft ein wichtiger Bestandteil, da unser Institut die Meeresforschung vorantreibt, um die menschlichen Emissionen und ihre Auswirkungen auf die Gesundheit der Ozeane besser zu verstehen.“

„Wir hoffen, dass sich zukünftige Expeditionen mit den Auswirkungen des Klimawandels auf den Bleikreislauf in der Arktis befassen werden“, fügt Dr. Stephan Krisch hinzu. „Der rasante Verlust von Meereis und die Zunahme von Sedimenterosion auf dem Schelf können die erneute Freisetzung von Blei aus arktischen Sedimenten begünstigen – mit noch unbekannten Folgen für den Bleigehalt im Meerwasser und in der marinen Biodiversität der Arktis.“

Quelle

Technische Universität Braunschweig (12/2025)