Feuer und Eis: Erforschung von Vulkanausbrüchen mit Ionenchromatographie

Vulkanausbrüche sind ziemlich unberechenbar. Zu den aktiveren und ästhetischeren Vulkanen mit Lavaströmen gehören der Ätna in Catania (Italien), der Kilauea auf der großen Insel Hawaii (USA) und in jüngerer Zeit der Berg Fagradalsfjall in Island. Bei kleineren Ereignissen reisen die Menschen von überall her an, um dieses Naturwunder zu sehen. Doch nicht alle Eruptionen sind gleich...

Abhängig von verschiedenen Faktoren, u. a. die Höhe der Eruptionswolke und die Zusammensetzung der Emissionen, können vulkanische Ereignisse ganz erhebliche Auswirkungen auf das globale Klima haben. Der Vulkanexplosivitätsindex (VEI) ist eine logarithmische Skala, mit der der Explosivitätswert von Vulkanausbrüchen gemessen und in Kategorien von 0 (effusiv) bis 8 (mega-kolossal) eingeteilt wird. Das größte dieser Ereignisse im vergangenen Jahrhundert war die Eruption des Pinatubo 1991 auf den Philippinen (VEI 6, kolossal). Die Wolkensäule reichte bis hoch in die Stratosphäre und schleuderte riesige Mengen an Aerosolen und Gasen aus, darunter Schwefeldioxid (SO₂), die das Sonnenlicht streuen und absorbieren. Dies führte zu einer gemessenen globalen Abkühlung für fast zwei Jahre nach dem Ende des Ausbruchs. Bilder von wolkenlosen Tagen zur Mittagszeit zeigten in dieser Zeit einen flachen, weißen, dunstigen Himmel, was auf die Streuwirkung der Schwefelaerosole in großer Höhe hindeutet.

Andere große Vulkanausbrüche haben zu Perioden der Hungersnot sowie der Erkenntnis geführt. Man sagt, dass der fantastische Himmel, den der Krakatoa im Jahr 1883 (VEI 6, kolossal) hinterließ, Edvard Munch zu seinem bekannten Meisterwerk Der Schrei inspirierte. Wenn Ihnen die Geschichte von Frankenstein bekannt ist, können Sie Mary Shelley dafür danken, dass sie es während des winterlichen "Jahres ohne Sommer" im Jahr 1816 geschrieben hat, das durch den Ausbruch des Mount Tambora (VEI 7, superkolossal) verursacht wurde.

Das Bohren von Eiskernen zur Ionenanalyse ist kein einfaches Unterfangen. Die Logistik ist aufwändig - um sowohl die Feldausrüstung als auch das entsprechend ausgebildete Personal in die Mitte des Inlandeises zu bringen, ist ein ausgeklügeltes Transportnetz erforderlich, und es kann kein strenger Zeitplan eingehalten werden, da Mutter Natur nach ihren eigenen Regeln spielt.

Eine vollständige medizinische Untersuchung von Kopf bis Fuß ist unbedingt erforderlich, da die medizinischen Einrichtungen bestenfalls rudimentär sind. Dazu gehören Blutuntersuchungen, Herzüberwachung, vollständige Röntgenaufnahmen der Zähne und vieles mehr (je nach Alter und Geschlecht). Es kann mehrere Tage dauern, bis eine verletzte oder kranke Person in ein geeignetes Krankenhaus gebracht werden kann. Deshalb ist es wichtig für diese Art der Arbeit in abgelegenen Gebieten in guter körperlicher Verfassung zu sein und über aktuelle medizinische Unterlagen zu verfügen.

Die Ausrüstung muss Wochen oder Monate im Voraus zum Einsatzort transportiert werden und ist oft den Elementen ausgeliefert, bevor sie wieder zusammengebaut wird. Hoffentlich funktioniert alles. Wenn nicht, müssen Sie sehr einfallsreich sein, denn es gibt keine regelmäßigen Lieferungen und Ersatzteile sind schwer zu bekommen.

In den letzten zwei Jahrzehnten hat sich die zeitliche Auflösung der Daten aus Eiskernanalysen erheblich verbessert. Die Leitfähigkeit war früher die Messtechnik der Wahl, um große vulkanische Ereignisse in Eiskernen zu bestimmen, da die Ablagerungen von Tephra vieler Eruptionen, anders als Sie vielleicht denken, nur schwer (ohne Hilfe) zu erkennen sind. Die Leitfähigkeit von Schwefelsäure ist höher als die von Wasser, aber die Leitfähigkeit ist ein Summenparameter und sagt nichts darüber aus, welche Bestandteile genau in der Probe enthalten sind.

Fazit

Ich hoffe, dass diese kurze Zusammenfassung einer Nische der Umweltforschung mit Ionenchromatographie Ihr Interesse geweckt hat! Vielleicht wird die Inspiration, dass es solche Aufgaben gibt, andere junge Wissenschaftler dazu bringen, einen ähnlichen Karriereweg einzuschlagen. Das Chemiestudium muss nicht immer in den eigenen vier Wänden stattfinden!