Kap.6.4.4

6.5 Neuschnee

Bei den drei Meßkampagnen am Jungfraujoch wurden Neuschnee-Proben ereignisbezogen gesammelt. Im Rahmen der Arbeit soll auf den Schwermetallgehalt dieser Proben eingegangen werden.

Als Maß für die Niederschlagsergiebigkeit wird das Wasseräquivalent in mm verwendet, da dieses, im Gegensatz zur Schneehöhe, unabhängig von der Dichte des Schnees ist. Das Wasseräquivalent (mm W.E.) entspricht der Höhe der Wassersäule mit der Dichte 1 g/cm³, die beim Schmelzen von Schnee entsteht. Es wird nach folgender Beziehung berechnet (alle Dichten in g/cm3):

mm W.E. = Schneehöhe [mm]. (28)

Die Dichte von Schnee liegt in den meisten Fällen zwischen 0.03 und 0.1 g c/m³, als Dichte von Wasser wird 1 g/cm3 eingesetzt. Bei der Berechnung der Konzentrationsmittelwerte wurde eine Gewichtung der Proben auf Basis von mm W.E. durchgeführt. Insgesamt wurden 34 Schneeproben mit 343 mm W.E. gesammelt, die sich folgendermaßen aufteilen:

In Tab. 26 und Tab. 27 wird eine Übersicht über die Mittelwerte und Wertebereiche von Elementkonzentrationen und Anreicherungsfaktoren in Schneeproben der drei Meßkampagnen gegeben.

Bei den Schneeproben von JFJ91 wurden zwei Mittelwerte angegeben. Der erste schließt alle 11 Proben ein, während beim zweiten nur die acht Proben bis einschließlich 12.2. berücksichtigt wurden. In den letzten drei Proben waren kleine Gesteinspartikel enthalten, die deutlich erhöhte Konzentrationen bewirkten. Dieser Effekt war besonders stark ausgeprägt bei geogenen Elementen mit EF-Werten nahe 1, wie Al, Ca, Fe und Mn. Ein Eintrag von Saharastaub in diesem Zeitraum ist aufgrund der Trajektorien als unwahrscheinlich anzusehen, die Partikel können aus lokalen Quellen stammen. Zu dieser Zeit betrug die Windgeschwindigkeit bis zu 20 m/s. Die gleichzeitigen hohen Aerosolkonzentrationen lassen aber auch Rückschlüsse auf einen Ferntransport von mineralischen Partikeln zu.

Tab. 26: Konzentrationsmittelwerte und -bereiche der Jungfraujoch-Schneeproben in [µg / l]

Element JFJ91 JFJ92 JFJ93
  Mittel Bereich Mittel# Mittel Bereich Mittel Bereich
Al 847 25-3197 34 65 21-149 76 4-244
Ca 730 14-1971 45 47 2-225 7.5 0.4-70
Cd 0.081 0.018-0.24 0.029 0.057 0.04-0.09 0.011 0.0005-0.024
Ce 0.76 0.025-2.14 0.04 0.043 0.01-0.11 0.063 0.011-0.29
Co 0.29 0.002-0.88 0.012 0.048 0.01-0.19 0.039 0.01-0.088
Cr 1.13 0.11-2.78 0.12 0.20 0.12-0.33 0.15 0.07-0.29
Cu 5.19 0.78-11.3 0.36 0.39 0.11-0.83 0.19 0.09-0.45
Fe 583 6-1694 19 31 6.0-82 38 4-251
K 400 14-870 14 60 10-253 16 3-65
La 0.39 0.016-1.11 0.023 0.041 0.01-0.11 n.b.
Mg 138 7.7-387 6.9 26.1 8.8-66 11 3.39
Mn 10.8 0.11-32.8 0.44 1.10 0.31-287 0.38 0.01-2.2
Na 164 33-304 27 23 6.4-45.8 10 0.3-26
Ni 0.79 0.22-1.92 0.09 0.11 0.01-0.36 0.15 0.11-0.20
Pb 1.49 0.77-5.05 0.30 2.90 0.52-8.0 0.40 0.08-0.87
Sb 0.064 0.029-0.11 0.01 0.22 0.05-1.45 0.010 0.007-0.025
Sr 1.57 0.01-6.60 0.08 0.64 0.08-3.27 0.17 0.005-0.82
V n.b. -   0.22 0.06-0.48 0.087 0.02-0.25
Zn 6.84 2.1-11.8 1.02 0.32 0.02-1.97 0.56 0.37-0.98
n.b.: nicht bestimmt

# nur Proben bis 12.2.91

Die Cd-, Pb- und Sb-Werte von JFJ92 lagen um das 5-21fache niedriger als die von JFJ93. Bei den anderen Elementen war der Unterschied zwischen Frühjahrs- und Herbstschnee deutlich höher, die Konzentrationsverhältnisse JFJ92 und JFJ93 lagen zwischen 0.6 und 3.3. Dieser Unterschied ist vergleichbar mit dem der LVS-Aerosolproben (Tab. 24).

Anhand der Anreicherungsfaktoren lassen sich die untersuchten Elemente wieder in zwei Gruppen teilen:

Die Anreicherungsfaktoren im Schnee sind in der Regel niedriger als im Aerosol (vgl. Tab. 18, 21, 23 mit Tab.26). Dieser Effekt weist auf eine bevorzugte Auswaschung von gröberen mineralischen Partikeln, die bei der Niederschlagsbildung in kalten Wolken von Bedeutung sind, gegenüber den Feinstaubpartikeln aus anthropogenen Quellen hin. Die Al-Konzentrationen sind im Vergleich zu den Literaturdaten in Tab. 28 nicht auffallend erhöht, so daß eine Kontamination dieses Referenzelementes, welche die Berechnung der Anreicherungsfaktoren beeinflußt, unwahrscheinlich ist.

Tab.27: Anreicherungsfaktoren: Mittelwerte und Bereiche in Neuschneeproben vom Jungfraujoch

Element

JFJ91

JFJ92

JFJ93

 

Mittel

Bereich

Mittel

Bereich

Mittel

Bereich

Ca 2.05 0.16-2.21 1.19 0.30-3.62 1.26 0.01-2.96

Cd

245

11-1044

523

191-1159

127

7.7-1039

Ce

1.45

0.72-5.60

0.86

0.42-1.38

1.32

0.54-3.89

Co

0.93

0.14-1.69

1.97

0.49-6.24

2.88

0.09-13.1

Cr

4.25

0.71-23.9

3.11

1.76-6.16

3.83

0.29-25.6

Cu

27

3.45-128

9.57

3.52-25.0

7.96

0.83-57

Fe

0.99

0.20-1.65

0.69

0.43-1.30

0.88

0.10-2.33

K

1.68

0.88-2.90

2.93

1.05-9.37

1.20

0.16-5.84

La

1.79

0.91-5.11

1.84

0.69-3.54

n.b

-

Mg

0.77

0.53-1.19

1.61

0.80-3.15

0.94

0.13-0.94

Mn

0.99

0.20-1.47

1.44

0.83-6.37

0.59

0.03-1.92

Na

2.28

0.27-8.04

1.21

0.66-2.29

0.66

0.10-5.19

Ni

3.32

0.65-13.5

1.68

0.13-4.96

5.41

0.54-44

Pb

60

5.8-248

321

104-735

76

6.8-440

Sb

174

14-828

1220

236-5256

138

16.2-825

Sr

0.43

0.16-0.72

1.43

0.49-5.06

0.92

0.05-5.07

V

n.b

n.b.

2.19

1.04-5.72

1.69

0.09-12.2

Zn

47.20

3-284

5.94

3.8-16.3

23.0

1.83-172

n.b. nicht bestimmt

Beim Vergleich der hier vorgestellten Schwermetallkonzentrationen mit Literaturdaten für das Alpengebiet (Tab. 27) ist die Art der Probenaufarbeitung zu berücksichtigen. Werden die Proben vor der Analyse filtriert, so entfällt der durch Grobstaubpartikel bedingte Eintrag von Krustenelementen wie Al und Fe. Die beobachteten Konzentrationen dieser Elemente werden daher deutlich niedriger sein als bei unfiltrierten Proben. Bei Feinstaubelementen aus anthropogenen Quellen wie z. B. Cd und Pb ist dieser deutliche Unterschied nicht zu erwarten. Für die Schneeproben der Meßkampagnen JFJ91, JFJ92 und JFJ93 wurden zwei Mittelwerte angegeben, bei den eingeklammerten Werten wurden die mineralstaubhaltigen Proben vom 13.-17.2.91 mit berücksichtigt.

Aus Tab. 28 ergibt sich ein vergleichbarer Schwermetallgehalt der Neuschneeproben vom Mont Blanc und vom Jungfraujoch, insbesondere ohne die drei stark belasteten JFJ91 - Proben. Nur bei Cd und Zn wiesen die JFJ-Proben deutlich niedrigere Gehalte auf.

Wyttenbach et al. (1977) haben die Schwermetallkonzentration in einem Eisbohrkern vom Jungfraujoch mit Hilfe von Neutronenaktivierung untersucht. Die Bestimmungen wurden an filtrierten Proben durchgeführt. Das Fehlen von groben mineralischen Partikeln liefert eine Erklärung für die, im Vergleich zu den JFJ-Proben, um den Faktor 18 niedrigeren Al- und Fe-Konzentrationen. Auch bei La, Sb und V wurden niedrigere Werte beobachtet, während die Ca- und Cu-Werte um das 5- bzw. 12fache höher waren als die JFJ-Mittel. Die Ca-Konzentration im Schnee ist aufgrund des zeitweiligen Eintrags von Saharastaub (DE ANGELIS et GAUDICHET 1991) großen Schwankungen unterworfen.

Tab. 28: Übersicht über Schwermetallgehalte von Niederschlägen im Alpengebiet. Konzentrationsangaben in [µ/L]

Ort

Mont Blanc Gipfel

Col du Midi

Jungfraujoch

Westschweiz

6 Orte

Jungfraujoch

Höhe [m]

4785

3560

3470

900-1200

3475

Bemerkungen 
Element

Schnee aus

0 - 160 m Tiefe

Schnee aus

0 - 200 m Tiefe

Eisbohrkern 4m

Proben filtriert

Regen und Schnee, Proben filtriert

Neuschnee

(Tab. 27)

Al

33

90

3.4

n.b.

162 (258)

Ca

100

68

190

810

40 (213)

Cd

0.12

0.42

0.086

n.b.

0.032 (0.044)

Cu

n.b.

n.b.

0.027

n.b.

0.053 (0.10)

Fe

53

115

1.9

8.1

35 (172)

K

36

91

104

207

31 (123)

La

n.b.

n.b.

0.004

n.b.

0.032 (0.15)

Mg

24

49

n.b.

50

15 (46)

Mn

1.1

2.4

2.0

5.6

0.67 (3.21)

Na

45

31

52

220

20 (56)

Pb

2.5

4.0

n.b.

2.2

1.2 (1.26)

Sb

n.b.

n.b.

0.006

n.b.

0.079 (0.076)

V

n.b.

n.b.

0.014

0.45

0.16

Zn

1.4

2.8

n.b.

22.3

0.62 (2.18)

Quelle

Batifol et Boutron 1984

Wyttenbach et al. 1977

Atteia 1994

 

Tab. 26 dieser Arbeit

( ): Unter Berücksichtigung der Schneeproben vom 13.2. - 17.2.91

n.b.: nicht bestimmt

Die von Atteia (1994) dokumentierten Konzentrationen in filtrierten Proben liegen, mit Ausnahme von Fe, deutlich höher als die JFJ-Proben, was aufgrund der niedrigeren Höhenlage der Probenahmeorte zu erwarten war.

Der Vergleich für Eis, Schnee und Regen der Schwermetallkonzentrationen der JFJ-Neuschneeproben mit Literaturwerten aus dem französischen und Schweizer Alpengebiet zeigt weitgehend gute Übereinstimmung der Größenordnung der Werte. Dabei ist die Art der Probenaufarbeitung zu berücksichtigen. Es fanden sich keine Hinweise auf Abweichungen, die auf Kontamination der JFJ-Proben bei der Aufarbeitung zurückzuführen sind.

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