Ostseeforscher stellt präzise pH-Messmethode vor

Um mögliche Versauerungstrends auch im Brackwasser besser beobachten zu können, entwickelte der Meereschemiker Jens Müller vom Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde (IOW) eine sehr genaue optische pH-Messmethode. Diese war bislang nur bei hohen Salzgehalten im Ozean anwendbar und wurde jetzt so angepasst, dass sie auch bei geringer Salinität im Ostseewasser einsatzbereit ist.

Der durch den Menschen verursachte übermäßige CO2-Ausstoß ist nicht nur ein Problem für das Weltklima, sondern auch für die Weltmeere: Kohlendoxid löst sich im Meerwasser und führt zu einer Versauerung. Seit Beginn der Industrialisierung ist der durchschnittliche pH-Wert der Ozeane von 8,2 auf rund 8,1 gefallen. Das beeinflusst fast alle biochemischen und biologischen Prozesse im Meer. Sehr empfindlich reagieren beispielsweise Muscheln, Krebse und Korallen, da der Aufbau ihrer Kalkschalen, -panzer oder -skelette in dem zunehmend sauren Milieu erschwert wird.

Obwohl sich die Wissenschaft schon seit etwa zwei Jahrzehnten mit der Versauerung befasst, ist es nicht leicht, die aktuelle Dynamik des Phänomens mitzuverfolgen. Langzeit-Messreihen im offenen Ozean zeigen, dass sich der pH-Wert im Schnitt jährlich um ca. 0,002 Einheiten vermindert. Um diese geringen Veränderungen zu erfassen, bedarf es hochgenauer Messmethoden. In der Ozeanographie hat sich dafür die optische pH-Messung als Standard etabliert hat. Und wie sieht es mit der Ostsee aus? „Wir haben Daten der letzten 20 Jahre analysiert und keinen eindeutigen Versauerungstrend feststellen können – ein ziemlich bemerkenswertes Ergebnis angesichts der bereits nachgewiesenen allgemeinen Ozeanversauerung“, sagt Jens Müller vom IOW, der sich im Rahmen seiner Doktorarbeit intensiv der Thematik befasst hat. Ein einfacher Grund dafür könnte sein, dass die Messgenauigkeit unzureichend ist. „Um zu verstehen, was in der Ostsee in Sachen pH passiert, muss ausgeschlossen werden, dass ein Nachweis von Versauerung einfach an Methodenungenauigkeit scheitert“, betont Müller, der deshalb die optische pH-Messmethode, die bislang nur in den offenen Ozeanen mit hohen Salzgehalten anwendbar war, so weiterentwickelte, dass sie auch im Ostsee-Brackwasser bei geringerer Salinität funktioniert.

Für den Einsatz des Verfahrens in der Ostsee erarbeitete er gemeinsam mit einer Kieler Meerestechnik-Firma und zwei wissenschaftlichen Partnerinstitutionen eine für den Feldeinsatz anwendungsreife technische Umsetzung, die mittlerweile erprobt und auf dem Markt ist. „Unser ‚Roter Kasten‘, in dem alles eingebaut ist, was man zur optisch-photometrischen pH-Messung braucht, kann leicht auf jedem Forschungsschiff installiert werden und auch auf sogenannten ‚voluntary observing ships‘ (VOS) mitfahren“, sagt Müller.

Das Messverfahren empfiehlt sich daher für den routinemäßigen Einsatz im Rahmen der Ostsee-Umweltüberwachung der Helsinki-Kommission (HELCOM).

Foto: IOW / J. Müller