Spurensuche in der Atmosphäre

Auf der Spur eines Ozonkillers

12.11.2018 | CORNELIA ZOGG

35‘000 Tonnen undeklarierter Tetrachlorkohlenstoff (CCl4) werden jedes Jahr in unsere Atmosphäre entlassen – obwohl Anwendungen, bei denen dieser Stoff in die Umwelt gelangt, seit 2010 durch das Montreal-Protokoll offiziell verboten sind. Woher kommt also dieses Umweltgift? Forschende der Empa gingen der Sache nach und fanden mögliche Quellen.

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Image: unsplash.com

«Es ist reine Detektivarbeit», sagt Empa-Forscher Stefan Reimann von der Abteilung «Luftfremdstoffe / Umwelttechnik», einer der Autoren verschiedener Studien zu Tetrachlorkohlenstoff. Tatsächlich ist seine Arbeit mit der eines Fahnders vergleichbar. CCl4 ist einer der Hauptverantwortlichen für den Abbau der Ozonschicht und wurde 2010 im Montreal-Protokoll offiziell verboten. Lediglich als Zwischenprodukt für chemische Synthesen ist das farblose Gas noch zugelassen; es darf jedoch nicht mehr in die Atmosphäre entlassen werden.

Daher sind alle Nationen gemäss dem Umweltprogramm der Vereinten Nationen (UNEP) dazu verpflichtet, keine Emissionen von CCl4 mehr zuzulassen beziehungsweise eventuell trotzdem auftretende Emissionen zu melden und zu quantifizieren. Die der UNEP gemeldeten, «offiziellen» Emissionen belaufen sich insgesamt auf gerade einmal 3‘000 Tonnen weltweit. In Wirklichkeit gelangen aber jährlich rund 35‘000 Tonnen an CCl4 in die Atmosphäre, wie eine internationale Studie bereits 2016 herausgefunden hatte. Die Studie ging damals davon aus, dass der Chemikalienausstoss vor allem auf Fabriken zurückzuführen ist, in denen chlorierte Lösungsmittel hergestellt werden, die nach wie vor zugelassen sind. Vor allem bei der Herstellung von Dichlormethan (CH2Cl2), Chloroform (CHCl3) und Tetrachlorethen (C2Cl4) entsteht CCl4 als Nebenprodukt und entweicht dabei in die Atmosphäre. Weitere mögliche Quellen sind Emissionen aus der Produktion von Chlorgas oder aus alten Deponien. Diese Quellen sind nun tatsächlich durch zwei neue Studien von internationalen Forscherteams mit Messungen in Südkorea bestätigt worden.

Keine illegalen Tetrachlorkohlenstoff-Fabriken

Die 35‘000 Tonnen CCl4 stammen mit grösster Wahrscheinlichkeit nicht illegalen Fabriken – zumindest nicht ganz. Wie die Messungen in Südkorea zeigen, stammen ca. 20‘000 Tonnen der undeklarierten CCl4-Emissionen aus China. Ein Grossteil des Gases lässt sich dabei tatsächlich auf die Produktion von chlorierten Lösungsmitteln zurückführen, welche erlaubt ist solange kein CCl4 in die Atmosphäre gelangt. Interessanterweise haben jedoch die chinesischen Emissionen auch nach dem offiziellen Verbot von CCl4 in 2010 nicht abgenommen, was auf eine andauernde Quelle aus dieser Produktion schliessen lässt. Die restlichen Emissionen stammen aus anderen Ländern in Asien, aber auch aus Europa und den USA. Um den Ausstoss von CCl4 auf Fabrik- und Prozessebene zu senken, ist es gemäss Empa-Forscher Reimann von entscheidender Bedeutung, technische Verbesserungen und bessere Regulierungsstrategien zu implementieren. Zudem müssten die kontinuierlichen globalen Messungen von Ozon-abbauenden Substanzen weitergeführt werden, um Quellen von Substanzen zu entdecken, die die Erholung der Ozonschicht gefährden.

Emissionen von Ethan und Propan massiv unterschätzt

Eine Studie in «Nature Geoscience» hat aufgedeckt, dass die tatsächlichen globalen Emissionen von Ethan und Propan in Modellrechnungen bislang massiv unterschätzt wurden. Diese Berechnungen weichen um rund 50% von den tatsächlich in der Atmosphäre gemessenen Werten ab, wie ein internationales Forscherteam herausgefunden hat. Unter anderem haben Messwerte der Forschungsstation auf dem Jungfraujoch und Analysen von Empa-Forschern zu diesen Daten beigetragen. Theorien darüber, woher dieser bislang unbekannte Ausstoss der beiden Gase stammt, gibt es einige: Möglicherweise entweichen sie aus lecken Gasleitungen, oder sie werden beim Gewinn von Erdgas, etwa durch Fracking, freigesetzt. Selbst das Schmelzen des Permafrostes und das damit einhergehende Freisetzen der Gase aus gefrorenen Böden ist eine mögliche Quelle.

SB Dalsøren, G Myhre, Ø Hodnebrog, C Lund Myhre, A Stohl, I Pisso, S Schwietzke, L Höglund-Isaksson, D Helmig, S Reimann, S Sauvage, N Schmidbauer, KA Read, LJ Carpenter, AC Lewis, S Punjabi, M Wallasch; Discrepancy between simulated and observed ethane and propane levels explained by underestimated fossil emissions; Nature Geoscience (2018); doi: 10.1038/s41561-018-0073-02018

Informationen
Dr. Stefan Reimann
Luftfremdstoffe / Umwelttechnik
Tel. +41 58 765 46 38

Redaktion / Medienkontakt
Cornelia Zogg
Kommunikation
Tel. +41 58 765 45 99

Literatur

D Sherry, A McCulloch, Q Liang, S Reimann, PA Newman; Current sources of carbon tetrachloride (CCl4) in our atmosphere; Environmental Research Letter (2018); doi: 10.1088/1748-9326/aa9c87

S Li, S Park, J Mühle, S O’Doherty, RF Weiss, X Fang, S Reimann, RG Prinn; Toward resolving the budget discrepancy of ozone-depleting carbon tetrachloride (CCl4): an analysis of top-down emissions from China; Atmospheric Chemistry and Physics (2018); doi: 10.5194/acp-18-11729-2018

MF Lunt, S Park, S Li, S Henne, AJ Manning, AL Ganesan, I Simpson, D Blake, Q Liang, S O'Doherty, CM Harth, J Mühle, PK Salameh, RF Weiss, PB Krummel, PJ Fraser, RG Prinn, S Reimann, and M Rigby, Continued emissions of the ozone-depleting substance carbon tetrachloride from East Asia, Res. Lett., doi: 10.1029/2018GL079500, 2018

SPARC Report N°7 (2016) on the Mystery of Carbon Tetrachloride
 


Links

Radioprogramm auf BBC Radio 4 vom 8. August 2017

Messstation Jungfraujoch


Audio

FCKW-Emissionen steigen wieder: Wissenschaftler entdecken neue Quellen des schädlichen Stoffes: Forschung aktuell im Deutschlandfunk vom 28. Mai 2018