Direkte Beobachtungen der Speziation von oxidiertem atmosphärischem Quecksilber in Polarregionen

Warum Quecksilber an den Polen für Menschen wichtig ist

Quecksilberverschmutzung klingt vielleicht nach einem Problem, das auf Schornsteine und alte Thermometer beschränkt ist, doch sie reichert sich unauffällig in Fischen und Meeressäugern an, von denen viele nördliche Gemeinschaften abhängig sind. Was mit Quecksilber in der kalten, sonnenbeschienenen Luft über dem arktischen Meereis oder der antarktischen Schneedecke geschieht, beeinflusst maßgeblich, wie viel dieses giftigen Metalls ins Meer gelangt und letztlich auf unseren Tellern landet. Diese Studie berichtet die ersten direkten, in Echtzeit erfolgten Messungen bestimmter oxidierter Quecksilberformen in Polarregionen und zwingt Wissenschaftler, neu zu überdenken, wie sich dieses globale Schadstoff bewegt, umwandelt und wieder zu Boden gelangt.

Wie Quecksilber wandert und sich umwandelt

Quecksilber, das aus Kraftwerken, Industrie und anderen Quellen freigesetzt wird, gelangt meist als neutrales Gas in die Atmosphäre und kann monatelang um den Globus treiben. In dieser Form löst es sich nicht leicht in Wasser und haftet nicht schnell an Oberflächen. In Polarregionen allerdings aktiviert Sonnenlicht auf salzigem Schnee und Meereis hochreaktive Halogenatome wie Brom und Iod. Diese Atome wirken wie chemische Haken: sie greifen das sonst träge Quecksilbergas und verwandeln es in oxidierte Formen, die eher löslich in Wasser sind, an Partikeln haften oder im Schnee und Regen ausgewaschen werden können.

Neue Beobachtungsinstrumente für unsichtbare Schadstoffe

Bisher konnten Wissenschaftler diese oxidierten Quecksilbermoleküle in der realen Atmosphäre selten einzeln nachweisen. Die meisten Instrumente mussten sie über Stunden oder Tage auf Filtern oder Beschichtungen sammeln, wodurch alle Formen zusammengefasst und wichtige Details verloren gingen. In dieser Untersuchung nutzten die Forschenden ein hochempfindliches Massen­spektrometer, das Moleküle in der Luft schonend auflädt und sie dann mit außerordentlicher Präzision wiegt. Sie setzten dieses Gerät an einer finnischen Antarktisstation und an Bord eines Eisbrechers ein, der mit dem arktischen Meereis driftete, und erfassten Luftschnappschüsse alle paar Minuten. Diese Anordnung erlaubte es, verschiedene oxidierte Quecksilbermoleküle anhand ihrer exakten Masse und ihrer natürlichen isotopischen Fingerabdrücke zu unterscheiden.

Was die Luft über dem Eis offenbarte

Die Messungen zeigten, dass sowohl in der Arktis als auch in der Antarktis eine Verbindung — Quecksilberdibromid — in frühlingsnaher Luft in Bodennähe die dominierende oxidierte Quecksilberart war. In der Antarktis registrierten die Instrumente zudem Quecksilberdichlorid und mehrere iodhaltige Formen, was auf ein chemisch reichhaltigeres Gemisch hinweist als erwartet. Die Mengen dieser Spezies stimmten in der Gesamtmasse mit dem überein, was traditionellere Methoden für oxidiertes Quecksilber berichteten, was darauf hindeutet, dass die neu aufgelösten Moleküle einen Großteil dessen erklären, was frühere Instrumente als eine zusammengefasste Größe gemessen hatten. Wichtig ist, dass die Spitzen von Quecksilberdibromid mit Abfällen an neutralem Quecksilber und Änderungen im Ozon korrelierten, was die zentrale Rolle der sonnengetriebenen Bromchemie bei der Gestaltung der Quecksilberverschmutzung in Polnähe unterstreicht.

Warum aktuelle Modelle danebenliegen

Computermodelle, die die globale Quecksilberverschmutzung simulieren, hatten ein deutlich anderes Bild vorhergesagt. Sie gehen üblicherweise davon aus, dass Quecksilberdichlorid und bestimmte hydroxyliert erscheinende Formen den oxidierten Pool dominieren, während Quecksilberdibromid nur eine untergeordnete Rolle spielt. Die neuen Felddaten widersprechen diesen Annahmen direkt: Quecksilberdibromid scheint deutlich mehr der Last des oxidierten Quecksilbers zu tragen, als die Modelle zulassen, und Iodchemie erweist sich als zuvor unterschätzter Faktor. Da jede oxidierte Quecksilberart in Sonnenlicht anders zerfällt, unterschiedlich stark an Partikeln haftet und verschieden schnell in Wasser löslich ist, kann eine falsche Zusammensetzung verschieben, wo und wie schnell Quecksilber wieder an die Oberfläche gelangt.

Was das für Meere, Nahrung und Politik bedeutet

Für Nicht-Fachleute lautet die Kernaussage: Nicht sämtliches Quecksilber in der Luft verhält sich gleich. Wenn schneller zerfallende Formen wie Quecksilberdibromid häufiger sind als erwartet, kann mehr oxidiertes Quecksilber in seine langlebige neutrale Form zurückschnellen und weiter reisen, bevor es ins Meer oder auf das Land gelangt. Das könnte verändern, welche Regionen die stärkste Quecksilberablagerung erhalten und wie viel sich letztlich in Fischen anreichert. Indem diese Studie einzelne oxidierte Quecksilbermoleküle in der Polarluft direkt identifiziert, liefert sie die fehlenden chemischen Details, die nötig sind, um globale Modelle zu verfeinern und die Wirkung von Emissionskontrollen und internationalen Abkommen zum Schutz von Ökosystemen und Gesundheit besser zu bewerten.

Zitation: Jokinen, T., Gómez Martín, J.C., Feinberg, A. et al. Direct observations of atmospheric oxidized mercury speciation in polar areas. Nat Commun 17, 3160 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-71146-z

Schlüsselwörter: atmosphärisches Quecksilber, Polargebiete, Halogenchemie, Luftverschmutzung, Massen­spektrometrie