Das Projekt "Die Bedeutung volatiler Arsen-Emissionen aus vulkanischen Gebieten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften - Umweltgeochemie durchgeführt. Arsen ist durch sein ubiquitäres Vorkommen eines der bestuntersuchten Elemente in Gestein, Boden und Wasser. Über Arsen in der Atmosphäre ist dagegen wenig bekannt. Die größten Freisetzungen stammen aus Punktquellen, wobei vulkanische Gebiete die wichtigsten natürlichen Quellen sind. Meist wird angenommen, dass die atmosphärische Ausbreitung von partikulärem Arsen abhängt, während volatile Arsenspezies ignoriert wurden trotz hoher Toxizität schon bei geringen Konzentrationen. Sie wurden als exotisch und zu kurzlebig, um umweltrelevant zu sein, eingestuft. Neuere Untersuchungen zeigen aber, dass die Stabilität volatilen Arsens bislang unterschätzt wurde. Ein Mangel an Probenahme-, Stabilisierungs- und Analysetechniken verhinderte auch, dass speziesselektive Massenbilanzen für atmosphärisches Arsen aufgestellt und abiotische von biotischen Bildungsmechanismen unterschieden werden konnten. Die Hypothese des vorliegenden Antrags ist, dass volatile Arsenspezies mehr zum globalen biogeochemischen Kreislauf beitragen und über größere Distanzen transportiert werden als bisher angenommen. Desweiteren wird postuliert, dass neben primärer abiotischer Freisetzung mikrobielle Gemeinschaften sekundär Arsen volatilisieren und die Speziierung bestimmen. Ein erstes Ziel ist die Entwicklung einer neuen, feldtauglichen Methode zur Beprobung volatiler Arsenspezies. Dafür werden Extraktionsfallen aus Stahlnadeln gefüllt mit Polymersorbenten verwendet (Needle Trap Devices, NTDs). NTDs werden durch aktives Pumpen beladen, was die Quantifizierung der Flussrate und Berechnung absoluter Konzentrationen ermöglicht. NTDs werden in der organischen Chemie routinemäßig eingesetzt. Ihr Potential, volatiles Arsen quantitativ und spezieserhaltend zu sorbieren, ist unbekannt. Sorptionsmaterial, Pumpraten, Lagerbedingungen müssen optimiert und Konkurrenzsorption anderer volatiler Metall(oid)e oder vulkanischer Gase (H2O, SO2, H2S) eliminiert werden. Zur Analyse wird eine moderne Kopplungstechnik verwendet (GC-MS split ICP-MS): Nach gaschromatographischer Trennung wird der Probenfluss gesplittet; ein Massenspektrometer ermöglicht die molekulare Identifikation unbekannter Spezies, ein induktiv-gekoppeltes Plasma-MS die Element-Quantifizierung. Das zweite Ziel ist die Erfassung der Bedeutung volatiler Arsenfreisetzung und -verteilung in drei Gebieten unterschiedlicher vulkanischer Aktivität (Mt.Etna - Vulcano - Yellowstone National Park). Messungen entlang von Transekten sollen die Veränderung der volatilen Arsenmenge und -speziierung während des Transports aufzeigen. On-site Inkubationstests mit extremophilen Bakterien sollen zeigen, ob es zu mikrobieller Volatilisierung methylierter Arsenate und Methylierung von Arsin in der Gasphase kommt. Gesamtziel ist, durch das Bereitstellen einer Methode und den Nachweis der Rolle von volatilem Arsen exemplarisch in vulkanischen Gebieten eine neue Bewertung der Bedeutung volatiler Metall(oid)e für globale Stoffkreisläufe anzustoßen
Das Projekt "Speziierung volatiler Metalle in vulkanischen Gasen am Mt. Etna, Italien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften - Umweltgeochemie durchgeführt.
Das Projekt "Tree growth rings as early indicators of volcanic activity on Mt. Etna" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Eidgenössische Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft durchgeführt. Jahrringe als frühe Anzeichen von Eruptionen am Ätna. Vulkane bedrohen das Leben von Millionen von Menschen. Frühe Anzeichen von Eruptionen könnten dazu beitragen, einen besseren Umgang mit der Gefahr zu finden. Bislang bleiben Vulkanausbrüche aber weitgehend unverhersehbar. Neue Indikatoren für Ausbrüche werden dringend benötigt. Zudem wäre es bei vielen Vulkanen interessant, vergangene Aktivitäten zu rekonstruieren. Vor kurzem konnten anhand von Satellitenbildern, sowohl am Mt. Ätna (Italien), als auch am Mt. Nyiragono (Kongo) erhöhte Photosynteseraten an genau den Stellen beobachtet werden, an welchen drei bis vier Jahre später Flankeneruptionen auftraten. Die Zusammenhänge zwischen erhöhter Photosynthese und künftigen Eruptionen sind zur Zeit noch unklar; eine Hypothese ist, dass über das Magma Gase im Untergrund in die Böden gelangen, welche das Pflanzenwachstum fördern. Erste Baumringanalysen vom Mt. Ätna zeigen, dass Bäume durch vulkanische Aktivität vor dem Ausbruch beeinflusst werden und daher 1) als frühe Indikatoren für Eruptionen, und 2) zur Rekonstruktion vergangener Ausbrüche verwendet werden könnten. Unsere wichtigsten Forschungsfragen sind daher: - Können Bäume als Indikatoren für vergangene- und bevorstehende Vulkanausbrüche verwendet werden? - Welche natürlichen Faktoren beeinflussen das Baumringwachstum in vulkanischen Gebieten in welchem Ausmass? - Wie stark veränderten sich diese Faktoren während der letzten 100 bis 150 Jahre, und welchen Einfluss hatten diese Veränderungen auf das Wachstum der Jahrringe der Bäume? Erste Resultate einer Pilotstudie am Mt. Ätna (Sizilien, Italien) haben ergeben, dass Bäume (nicht alle Bäume und nicht an allen Standorten) einige Jahre vor Vulkanausbrüchen ein erhöhtes Wachstum aufweisen. Diese Studie lieferte erste Resultate über das Jahrring-Wachstum, ?13C, ?18O und 14C in den Bäumen; und erste Versuche, diese Resultate mit den Zeitreihen der Vulkanausbrüche und den Daten von drei gebietsnahen Wetterstationen zu korrelieren, wurden unternommen. In unserem Forschungsdesign sind Beprobungen entlang von 6-12 Höhentranssekten in der Nähe jüngerer Eruptionsstellen geplant (Vegetation: pinus nigra). Zusätzlich sollen nahegelegene Standorte ohne vulkanische Aktivität (Monte Nebrodi) als Kontrollstandorte dienen. Die Untersuchungen zielen auf die verschiedenen Faktoren ab, welche das erhöhte Baumwachstum verursachen könnten: a) Wasserverfügbarkeit, b) Nährstoffe, c) Ausgasen von Kohlendioxid (CO2) oder Ammonium (NH4) und d) das Klima (Temperatur und Niederschlag). Jeder dieser Faktoren hat einen anderen Einfluss auf die physiologischen Prozesse und die Photosynthese der Bäume. Erste Resultate haben bereits gezeigt, dass unter mediterranen Bedingungen um den Ätna zwischen Klima und Baumwachstum nur eine schwache Korrelation besteht, und dass andere Faktoren (Grundwasser, Nährstoffe etc.) von grösserer Bedeutung sein müssen. (...)