1. Einleitung

Das atmosphärische Aerosol enthält Gase, Flüssigkeitströpfchen und feste Partikel aus den verschiedensten natürlichen und anthropogenen Quellen. Die Zusammensetzung des atmosphärischen Aerosols ist großen Schwankungen unterworfen. Die einzelnen Komponenten können während des Transports durch die Atmosphäre miteinander reagieren oder durch Niederschläge ausgewaschen werden. In Wolken können Partikel als Kondensationskerne für die Bildung von Wolkenwassertröpfchen fungieren. Die Aufenthaltszeit kann dabei sehr unterschiedliche Werte annehmen. Während Stickoxide eine troposphärische Verweilzeit von einem Tag haben, beträgt diese bei Partikeln fünf bis zehn Tage (KEPPLER 1988, WARNECK 1989).

Im Aerosol können Umwandlungsprozesse stattfinden wie z.B. die Oxidation von Stickoxiden zu HNO3 oder von SO2 zu H2SO4. Diese Säuren bilden mit Basen Salze, die sich u.a. durch eine Trübung der Luft bemerkbar machen. Partikel der Feinstaubfraktion mit aerodynamischen Durchmessern unter 2.5 µm können bis in die Lungenbläschen gelangen und dort Gesundheitsschäden verursachen. Diese Partikel, die z.B. bei Verbrennungsprozessen entstehen, enthalten deutlich mehr Schadstoffe als gröbere Partikel (FINNLAYSON-PITTS 1986).

Die Kenntnis von Transportvorgängen ist von Bedeutung zur Abschätzung der Ausbreitung von Schadstoffen. Feine Partikel bleiben lange in der Luft suspendiert. In ihnen enthaltene Schadstoffe, wie z.B. Schwermetalle oder organische Insektizide gelangen so bis in die Polargebiete. In den Industriegebieten Europas freigesetztes SO2 führt dabei zum Absinken des pH-Wertes in skandinavischen Seen (LIKENS et al. 1990). Die Bestimmung von Tracerelementen ermöglicht Aussagen über die Quellen von Aerosolen, auch wenn diese über große Entfernungen transportiert wurden. Dabei ermöglicht die Untersuchung einer größeren Anzahl von Elementen die Bestimmung des Verhältnisses der Elementkonzentrationen. Daraus lassen sich weitere Hinweise auf Aerosolquellen ableiten (Rahn et LOWENTHAL 1984).

Durch besondere meteorologische Gegebenheiten unterscheidet sich die Herkunft der auf die hochgelegenen Regionen der Alpen auftreffenden Luftmassen in Abhängigkeit von der Jahreszeit (BALTENSPERGER et. al. 1991, 1997, NYEKI et al.1998, LUGAUER et al. 1998):

Die Wahl des Beobachtungszeitraumes ermöglicht entweder die schwerpunktmäßige Untersuchung des Ferntransportes von Aerosolbestandteilen (SCHWIKOWSKI et al. 1990) oder des vertikalen Aufstiegs von Luftmassen.

Durch Niederschläge und trockene Deposition werden Gase und Partikel aus dem Aerosol entfernt. Die Kenntnis der Auswaschungsvorgänge in der Atmosphäre mit dem Transfer von Aerosol in den Niederschlag kann dazu eingesetzt werden, aus gesammelten Niederschlägen Rückschlüsse auf die Zusammensetzung des Aerosols zum Zeitpunkt der Niederschlagsbildung zu ziehen (DAVIDSON 1989).

Über die Bestimmung der chemischen Zusammensetzung der Eisschichten kann bei Kenntnis der Auswaschvorgänge der zeitliche Konzentrationsverlauf weiterer Aerosolbestandteile indirekt ermittelt werden. Umgekehrt ist auch die Abschätzung der Belastung von Schnee durch Auswaschung von Schadstoffen aus der Luft von Bedeutung, da Gletscher zusammen mit den polaren Eiskappen die größten Süßwasserreservoire der Erde sind (Kümmel et Papp 1988).

Eisbohrkerne aus Gletschern ermöglichen die Untersuchung des historischen Verlaufs der Aerosolzusammensetzung und weiterer Klimaindikatoren. Ein Gletscher muß dafür folgende Voraussetzungen erfüllen (DÖSCHER 1996):

Gletscher in Höhen über 4000 m über NN in Mitteleuropa dienen auf diese Weise als Klimaarchive. Im Eis eingeschlossene Luftblasen geben Aufschluß über die historische Zusammensetzung der Luft einschließlich der Treibhausgase (NEFTEL et al. 1985). Das Isotopenverhältnis d 18O ist abhängig von der Temperatur der Niederschlag liefernden Luftmasse; dieser Parameter erlaubt eine Zuordnung zu Jahreszeiten (BEER et al. 1991).

Bisher wurden nur vergleichsweise wenig Aerosoluntersuchungen in den hohen Lagen der Alpen durchgeführt (DAMS et De JONGE 1976, SLADKOVIC et al. 1986). Bei Probenahmen auf Bergstationen treten Schwierigkeiten auf, die nicht in Vorversuchen im Flachland berücksichtigt werden können, z. B.

Für die Untersuchung der Transport- und Auswaschungsprozesse werden Probenahmetechniken benötigt, die einen guten Kompromiß zwischen zeitlicher Auflösung und Nachweisgrenze bieten. Die zeitgleiche Sammlung von Niederschlagsproben ermöglicht die ereignisbezogene Bestimmung von Auswaschungverhältnissen.

Hochgelegene Probenahmeorte in Höhen von 2500 m und mehr sind bei Schneefall von Wolken eingehüllt. Die zu untersuchenden Auswaschvorgänge sind damit auf die Prozesse in der Wolke beschränkt, während die Auswaschung auf dem Weg zwischen Wolkenunterkante und Erdboden, wie sie in niedrigen Lagen erfolgt, hier entfällt. So kann hier auch Wolkenwasser direkt gesammelt werden und die Auswaschprozesse sind etwas weniger komplex durch die Beschränkung auf die Vorgänge in der Wolke. Dabei ist neben der Bestimmung von Gasen wie NH3 und HNO3 sowie ihren Salzen auch die Untersuchung von Schwermetallen im Aerosol für eine größere Anzahl von auswertbaren Parametern von Bedeutung.

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