Mercury evasion from a boreal peatland determined with advanced REA and chamber methods

Gasförmiges, elementares Quecksilber (Hg^0) ist die dominierende Form von Hg in der Atmosphäre und steht in ständigem Austausch mit Böden und Wasseroberflächen. In borealen Mooren ist dieser Land-Atmosphären-Austausch von Hg^0 von besonderer Relevanz. - in solch anoxischen Ökosystem bildet sich das hochtoxische Methylquecksilber (MeHg) - , da sich verändernde Depositions- und Emissionsraten den Hg-Pool im Boden beeinflussen. Um natürliche influssfaktoren zu bestimmen, welche die Reduktion von Hg(II) zu Hg^0 und damit die Ausgasung fördern, haben wir dynamische Durchflusskammern (DFCs) verwendet. Der Effekt von erhöhter Schwefel- und Stickstoffdeposition sowie veränderten Temperatur- und Feuchtebedingungen auf den Hg^0-Fluss wurden untersucht und typische Flussraten für unser Untersuchungsgebiet quantifiziert. Das boreale Moor liegt
etwa 10 Kilometer westlich von Vindeln, in der Provinz Västerbotten in Schweden. Um den ganzjährigen In- und Output von Hg^0 über die Atmosphäre zu quantifizieren, entwickelten wir ein neues Relaxed Eddy Accumulation (REA) System mit
zwei Lufteinlässen, nur einem Detektor und einem ausgefeilten, automatischen Kalibrationsmodul. Während den Hg-Messungen wurden meteorologische Parameter, im Wasser gelöstes Hg^0(DGM) und die Gesamtdeposition von Hg gemessen. Letztere während der Vegetationsperiode 2014. Das Gesamt-Hg im Boden und im Abflussbereich des Moores wurde vorgängig bestimmt und trägt zum besseren Verständnis des Hg-Kreislaufs bei. Hohe Schwefeldepositionen, wie sie in den 80er-Jahren in Schweden üblich waren, führten zu einer Hemmung von Hg-Emissionen. Dies ist mit einer initialen Ausgasung von Hg zu Beginn des Versuches oder mit dem Binden von Hg an Schwefelgruppen und anschliessendem Abtransport im Oberflächenwasser zu erklären. DFC-Messungen im Juli 2014 wurden während Strahlungstagen durchgeführt und zeigten einen deutlichen Tagesgang und eine starke lineare Abhängigkeit von der Temperatur innerhalb und ausserhalb der Kammern. Erste Auswertungen der REA-Daten zeigten eine Spannweite der Monatsmittelwerte zwischen -6 ng m^-2 h^-1 im November 2013 und 15 ng m^-2 h^-1 im Juni 2014. Hg^0-Emissionen dominierten während des Sommers und Hg^0-Deposition von Spätherbst bis Frühling. Als erste Forschungsgruppe gelang es uns, den Hg^0-Fluss über einem borealen Moor während eines ganzen Jahres zu messen und dabei REA erfolgreich anzuwenden. Des Weiteren konnten wir mit DFC-Messungen Faktoren identifizieren, welche Hg^0-Emissionen hemmen oder begünstigen. Die Ausgasung von Hg^0 in die Atmosphäre scheint die Menge im Abfluss deutlich zu übersteigen und deutet darauf hin, dass das boreale Moor
heute nicht nur eine Quelle für MeHg, sondern auch für Gesamt-Hg ist.