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PlumeBaSe: Charakterisierung von Schiffsemissionen und ihr Eintrag ins Meer

Laufzeit:
01.07.2022 - 30.06.2025
Gesamtkoordination:
none
Projektleitung (IOW):
Dr. Helena Osterholz
Finanzierung:
DFG - Deutsche Forschungsgemeinschaft
Forschungsschwerpunkt:
Beteiligung:
Charles University Prague (Czechia)

PlumeBaSe beschäftigt sich mit der detaillierten Analyse der Zusammensetzung organischer Aerosole, freigesetzt während der Verbrennung fossiler Treibstoffe durch Schiffe, und deren weiterem Weg in der marinen Umwelt. Durch die hochaufgelöste Beprobung der Aerosole und ihrer Transformationsprodukte vom Schiff bis in das Wasser der Ostsee wird eine Brücke zwischen Atmosphären- und Meeresforschung geschlagen. Der zunehmende globale Warentransport auf dem Wasserweg erhöht den Druck auf die marinen Ökosysteme. Große Schiffe emittieren, zusätzlichen zu den gasförmigen Schadstoffen, riesige Mengen an Partikeln reich an Spurenmetallen und organischen Schadstoffen, zunächst in die Atmosphäre von wo aus die Schadstoffe ins Meer gelangen. Negative Auswirkungen saurer Oxide und organischer Schadstoffe sind bekannt, weniger hingegen wurde bisher die Deposition der Schiffsaerosole und deren Beitrag zur Meeresverschmutzung untersucht. Insbesondere lückenhaft ist das Verständnis der Alterungsprozesse während des atmosphärischen Transports sowie in der Wassersäule, beispielweise durch UV-Strahlung oder reaktive Sauerstoffspezies, obgleich die Transformationsprodukte sehr unterschiedliche Auswirkungen auf Biota haben und die Molekülstruktur den weiteren Weg in der Umwelt maßgeblich beeinflussen können. Um diese Wissenslücke zu schließen soll in PlumeBaSe durch eine vielschichtige Umweltbeprobung eine neuartige, möglichst vollständige Erhebung des Emissionstransports und der Aerosolalterung erreicht werden. Die Projektpartner des Leibniz Instituts für Ostseeforschung Warnemünde (IOW), der Universität Rostock (UR) und der Charles Universität Prag (CU) befassen sich mit den zentralen Hypothesen: (H1) Schiffsemissionen tragen signifikant zur Verschmutzung des Oberflächenwassers bei, der Eintrag ist entlang der Hauptschiffahrtsrouten besonders hoch. (H2) Während des atmosphärischen und marinen Transports ändern sich die physikalischen (Partikelgrößenverteilung) und chemischen (Molekulare Profile) Eigenschaften der emittierten Aerosole, was ihren weiteren Weg in der Umwelt beeinflusst. (H3) Die Veränderungen auf molekularer Ebene können verfolgt und genutzt werden um Schadstoffeinträge über die Atmosphäre von den über Nassabscheider eingebrachte Verschmutzungen zu unterscheiden. Diese angestrebten Zielsetzungen werden in drei Arbeitspaketen adressiert: I. Zeitlich und räumlich hochaufgelöste Analyse von Partikelgrößenverteilungen direkt in den Abgasfahnen der Schiffe unter Nutzung eines unbemannten Luftschiffes, kombiniert mit hochsensitiven gerichteten und ungerichteten chemischen Analysen der II. Atmosphärischen Schadstoffe verschiedener Größenklassen, sowie der III. Schadstoffe im Meerwasser. Die Ostsee stellt durch die hohe Schiffsverkehrsdichte, gute Erreichbarkeit und Regulation der Schiffsemissionen ein ideales Untersuchungsgebiet dar, welches sich auch als Modellsystem für die zukünftige Beeinflussung küstennaher Ozeane durch Schiffsverkehr weltweit eignet.