Die „Zehn Regeln für Atmosphäre“ entfalten ihre volle Wirkung! Quecksilbergehalt in Chinas Atmosphäre sinkt um 39 Prozent

Seit der Umsetzung des „Aktionsplans zur Vermeidung und Kontrolle der Luftverschmutzung“ (die sogenannten „Zehn Maßnahmen zur Luftverschmutzung“) im September 2013 konnten Chinas vom Menschen verursachte Luftschadstoffemissionen wirksam kontrolliert werden und die Konzentrationen herkömmlicher Luftschadstoffe sind deutlich gesunken. Quecksilber ist ein globales Schwermetall, das die Atmosphäre verschmutzt und über Landesgrenzen hinweg transportiert werden kann. Aufgrund des Mangels an zuverlässigen Beobachtungsdaten sind die langfristigen Trends der atmosphärischen Quecksilberkonzentrationen und der anthropogenen Emissionen in China noch unklar.

Kürzlich veröffentlichten Feng Xinbin und Fu Xuewu, Forscher vom Institut für Geochemie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, zusammen mit Forschern aus dem In- und Ausland eine Forschungsarbeit im National Science Review. Auf Grundlage der langfristigen kontinuierlichen Beobachtungsdaten zum atmosphärischen Quecksilber in China und anderen Hintergrundgebieten der nördlichen Hemisphäre analysierten sie die sich ändernden Trends und treibenden Faktoren des atmosphärischen Quecksilbers in China in den letzten 15 Jahren und schätzten die Verringerung der atmosphärischen Quecksilberemissionen aus anthropogenen Quellen in China seit der Umsetzung der „Zehn Maßnahmen zur Kontrolle der Luftverschmutzung“.

In der Studie haben die Forscher Folgendes erreicht:

Aufdeckung des langfristigen Trends der atmosphärischen Quecksilberkonzentration in China

Basierend auf langfristigen kontinuierlichen Beobachtungsdaten wurde festgestellt, dass die atmosphärische Quecksilberkonzentration in China vor und nach der Umsetzung der „Zehn Maßnahmen zur Kontrolle der Luftverschmutzung“ im Jahr 2013 einen Auf- und Abwärtstrend aufwies. Unter anderem sank die atmosphärische Quecksilberkonzentration in China von 2013 bis 2022 um 38,6 % ± 12,7 %, was etwa dem Vierfachen des Rückgangs in anderen Hintergrundgebieten der nördlichen Hemisphäre im gleichen Zeitraum (5,7–13,5 %) entspricht (Abbildung 1). Die durchschnittliche Konzentration von atmosphärischem Quecksilber im Hintergrundgebiet Chinas betrug im Jahr 2022 1,48 ng m-3, was im Wesentlichen mit der durchschnittlichen Konzentration in anderen Hintergrundgebieten der nördlichen Hemisphäre übereinstimmt.

Abbildung 1. Trends der Konzentrationen von Quecksilber und anderen Schadstoffen in Chinas Atmosphäre seit 2008. (A) Vergleich der Trends der atmosphärischen Quecksilberkonzentration zwischen China und anderen Regionen der nördlichen Hemisphäre; (B) Trends in der Konzentration konventioneller Schadstoffe in der bodennahen Atmosphäre Chinas und Quecksilberemissionen aus anthropogenen Quellen

Es wurde festgestellt, dass die Reduzierung der anthropogenen Emissionen ein wichtiger Faktor für den Rückgang der Quecksilberkonzentration in Chinas Atmosphäre war

Auf der Grundlage des Quelle-Senke-Beziehungsmodells wurde festgestellt, dass anthropogene Quecksilberemissionen der Hauptfaktor sind, der Veränderungen der atmosphärischen Quecksilberkonzentrationen in Chinas Hintergrundgebieten beeinflusst (Abbildung 2). Es wurde festgestellt, dass die sich ändernden Trends und Amplituden der Quecksilberkonzentrationen in der Atmosphäre Chinas seit 2008 im Wesentlichen mit denen herkömmlicher Luftschadstoffe übereinstimmen (Abbildung 1). Die Autoren kombinierten die Korrelationsanalyse von Variablen wie globalem atmosphärischem Quecksilberhintergrund, Pflanzenabsorption, Oberflächen-Quecksilber-Wiederfreisetzung und atmosphärischer Chemie, um zu beweisen, dass die Umsetzung der „Zehn Maßnahmen für die Atmosphäre“ eine koordinierte Reduzierung der atmosphärischen Quecksilberemissionen aus anthropogenen Quellen erreichte und ein wichtiger Faktor für eine signifikante Abnahme der atmosphärischen Quecksilberkonzentration in China war.

Abbildung 2. Auswirkungen anthropogener Quecksilberemissionen auf Veränderungen der regionalen Quecksilberkonzentrationen in der Atmosphäre. (A) Globale atmosphärische Referenzstation Qinghai Waliguan; (B) Regionale atmosphärische Hintergrundstation im Jilin Changbai-Gebirge; (C) Regionale atmosphärische Hintergrundstation im Ailao-Gebirge von Yunnan; (D) Zhejiang Dameishan Regionale atmosphärische Hintergrundstation

Geschätzte Verringerung der atmosphärischen Quecksilberemissionen aus anthropogenen Quellen in China seit 2013

Mithilfe von Deep-Learning-Forschungsmethoden mit Convolutional Neural Networks (CNN) wurde die quantitative Beziehung zwischen anthropogenen Quecksilberemissionen und Änderungen der Quecksilberkonzentrationen in der Atmosphäre ermittelt. Basierend auf maschinellem Lernen und empirischen Formelmodellen wurden die zeitlichen und räumlichen Veränderungen der anthropogenen Quecksilberemissionen in China seit der Umsetzung der „Zehn Maßnahmen zur Kontrolle der Luftverschmutzung“ geschätzt. Von 2013 bis 2022 sanken Chinas vom Menschen verursachte Quecksilberemissionen in die Atmosphäre um etwa 38–50 %. Der überwiegende Teil des Rückgangs ereignete sich zwischen 2013 und 2019, und die stärksten Rückgänge gab es in Nordchina, Südwestchina und Ostchina (Abbildung 3).

Abb. 3. Geschätzte räumlich-zeitliche Variationsmerkmale der anthropogenen atmosphärischen Quecksilberemissionen in China. (A) Jährliche Veränderungen der vom Menschen verursachten Quecksilberemissionen in die Atmosphäre Chinas seit 2013 (mit 2013 als Basisjahr); (B) Räumliche Verteilungsmerkmale der Veränderungen der anthropogenen atmosphärischen Quecksilberemissionen Chinas von 2022 bis 2013

Die Studie zeigt, dass Chinas Maßnahmen zur Emissionsreduzierung einen wichtigen Beitrag zur Verringerung der weltweiten Quecksilberemissionen in die Atmosphäre geleistet haben und ein wichtiger Faktor für den Rückgang der Quecksilberkonzentrationen in der Atmosphäre der nördlichen Hemisphäre im letzten Jahrzehnt sind. Traditionelle globale Quecksilberkreislaufmodelle gehen davon aus, dass anthropogene Emissionen nur einen kleinen Anteil der globalen atmosphärischen Quecksilberemissionen ausmachen (~25 %). Allerdings stellte diese Studie fest, dass die Kontrolle anthropogener Emissionen die Quecksilberkonzentrationen in der Atmosphäre wirksam reduzieren kann. Dies deutet darauf hin, dass die Auswirkungen anthropogener Quecksilberemissionen auf den globalen Quecksilberkreislauf in der Atmosphäre weitaus größer sind als traditionell angenommen.