Einfluß der Primärproduktion auf den Quecksilberkreislauf im südlichen Ozean (COPPSOM)

• Antragsteller: Professor Dr. Harald Biester, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Physik, Chemie und Biologie des Meeres
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 528941462

Quecksilber (Hg) ist ein toxisches Element, das aus anthropogenen und natürlichen Quelle emittiert und global verteilt wird. Im globalen biogeochemischen Hg-Kreislauf wird ein substantieller Teil des emittierten Hg durch atmosphärische Deposition in die Ozeane eingetragen, deren Sedimente als die ultimative Senke von Hg gesehen werden. Hg reichert sich in der marinen Nahrungskette als toxisches Methyl-Hg an und gelangt über den Konsum von Meeresfischen zum Menschen. Im Vergleich zum terrestrische biogeochemische Hg-Kreislauf sind die entsprechenden biogeochemischen Prozesse im marinen Bereich, vor allem die Rolle der marinen biologischen Pumpe, weit weniger verstanden. Frühere Unter-suchungen, in überwiegend oligotrophen Bereichen, weisen auf ein nährstoffähnliches Verhalten von Hg in der Wassersäule hin und das Hg durch die Bindung an Algen verstärkt ins Sediment exportiert wird. Allerdings wurde dieser Effekt und die Transformation von Hg-Spezies in Verbindung mit Algenblüten bisher kaum untersucht und quantifiziert. In dem beantragten Projekt sollen die Gesamt-Hg- und Methyl-Hg Gehalte in Meerwasser, Suspen-sionsfracht und Sedimentkernen sowie in Phyto- und Zooplankton im Zusammenhang mit der marinen biologischen Pumpe untersucht werden. Hierzu wurden in einer Zone hoher Primärproduktion im Südatlantik (Süd Georgien) im Rahmen der ISLAND IMPACT Forschungsfahrt (Okt./Nov. 2022) der MS Polarstern an Tiefen- und Prozessstationen Proben genommen. Hierbei wurden Meerwasserproben bis in eine Tiefe von 7000 m genommen, während Suspension sowie Phyto- und Zooplankton bis in eine Tiefe von 350 bzw. 600 m mittels in-situ Pumpen und Netzen beprobt wurde. Sedimentkerne wurden direkt unter der beprobten Wassersäule bis zu einer Tiefe von 8000 m (Sandwichgraben) entnommen. Die Hg Daten werden in Verbindung mit hydrochemischen und physikalischen Parametern wie Chlorophyll a-Gehalt, Nährstoffe, Redox-Indikatoren, Partikeltransformation und Partikelflüsse sowie Analysen zur chemischen Zusammensetzung und der biologischen Herkunft von Partikeln (Phyto, Macro-, Mesoplankton, Kotpartikel etc.) interpretiert, die von anderen Teilnehmern des ISLAND IMPACT Projektes zur Verfügung gestellt werden. Mit diesem umfangreichen Datensatz soll der biogeochemischen Kreislauf von Gesamt- und Methyl-Hg entschlüsselt sowie die Hg-Sedimentation in Gebieten hoher Primärproduktion quantifizieren werden. Wir vermuten, dass Algenblüten zu einer Abreicherung von Hg in der Wasserphase führen und Hotspots für die Bildung von Methyl-Hg und die Hg-Sedimentation sind. Darüber hinaus wollen wir überprüfen ob die Zersetzung der organischen Substanz im Seston während des Absinken zu einer Abnahme des Methyl-Hg-Gehaltes und einer Zunahme des Gesamt-Hg-Gehaltes in absinkenden Partikeln führt. Zudem soll geklärt werden, ob sich im Zusammenhang mit Algenblüten eine höhere Anreicherung von Methyl- und Gesamt-Hg im Zooplankton feststellen lässt als in Bereichen mit geringer Produktivität.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Dänemark, Frankreich, Kanada
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Professor Dr. Ronnie Glud; Dr. Lars-Eric Heimbürger-Boavida; Professorin Dr. Marja Koski; Professor Dr. Evgeny Pakhomov