Eine aktuelle Studie des Blas Cabrera Instituts für Physikalische Chemie (IQF-CSIC) hat eine bisher unerforschte Rolle der Stratosphäre beim Transport und der Ablagerung von Quecksilber aus hoch-emittierenden Regionen der Nordhalbkugel in abgelegene Gebiete, einschließlich der Pole, aufgedeckt.
Veröffentlicht in Science Advances, zeigt die Forschung, dass ein erheblicher Teil des Quecksilbers, das in terrestrische Ökosysteme gelangt, chemisch aktiviert und global in der Stratosphäre transportiert wird. Diese Erkenntnis hat erhebliche Auswirkungen auf die Exposition von Ökosystemen gegenüber Quecksilberverschmutzung, die sowohl die menschliche Gesundheit als auch die Tierwelt betrifft.
Quecksilber, ein flüssiges Metall bei Raumtemperatur, existiert in Spuren in gasförmiger Form in der Atmosphäre, die aus natürlichen Quellen wie Bodenerosion und Vulkanausbrüchen sowie aus industriellen Prozessen stammen. Atmosphärisches metallisches Quecksilber unterliegt Oxidationsreaktionen, die nicht vollständig verstanden sind, was zu einer schnellen Ablagerung in weit entfernten Meeren und Kontinenten führt.
Im Gegensatz zu früheren Annahmen, dass Quecksilberreaktionen und -transport ausschließlich in der Troposphäre stattfanden, zeigt die Studie, dass fast ein Drittel des Quecksilbers, das in terrestrische Ökosysteme gelangt, in der Stratosphäre reagiert, die sich 12 bis 40 Kilometer über der Oberfläche befindet. Die einzigartigen photochemischen Eigenschaften dieser Schicht beschleunigen die Oxidationsprozesse von Quecksilber.
Die Luftzirkulation in der Stratosphäre fungiert als „globale Förderband“, die große Mengen gasförmigen Quecksilbers von stark verschmutzten Regionen in isolierte Gebiete, einschließlich der Polarregionen, transportiert. Die Studie prognostiziert auch, dass der Klimawandel den stratosphärischen Quecksilbertransport verstärken wird.
Erstmals wurde durch die Forschung ein umfassendes Modell des Quecksilberzyklus auf der Erde etabliert. Dieses Modell identifiziert den vollständigen Prozess des Quecksilbergastransportes und der Reaktion zur und von der Stratosphäre, das als lösliche Salze an die Erdoberfläche zurückkehrt und in abgelegenen Gebieten wie der Arktis und der Antarktis abgelagert wird.
Laut Alfonso Sáiz-López, dem Studienleiter, liefert diese Forschung eine Erklärung für die beobachteten Unterschiede in den atmosphärischen Quecksilberkonzentrationen zwischen der Nord- und Südhalbkugel, die zuvor nicht mit den Verteilungen der industriellen Emissionen übereinstimmten.
Gasförmiges Quecksilber erreicht die oberen Schichten der Atmosphäre von der Erdoberfläche durch komplexe physikalische Mechanismen, hauptsächlich in den Tropen, die detailliert durch Klimamodelle simuliert werden können. Die Einbeziehung der beschriebenen chemischen Reaktionen in Klimamodelle führt zu einer numerischen Darstellung des geochemischen Quecksilberzyklus, die nun neue chemische und photochemische Reaktionen umfasst, die in der Stratosphäre auftreten können.