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Aufklärer für Gift im Meer

Mit einem ferngesteuerten Mini-U-Boot lassen sich Fässer und andere verlorene Schiffsladungen auch in trüben Gewässern finden und ausgelaufene Chemikalien nachweisen.

Bei Öl ist es noch einfach: Vom Flugzeug aus können Umweltschützer und Bergungshelfer beobachten, wie sich der schwarze Schlamm nach einem Tankerunglück im Meer ausbreitet. Öl schwimmt eben oben. Schlägt dagegen ein Chemikalientanker leck, so sinken wasserunlösliche Substanzen auf den Meeresboden, wenn sie schwer genug sind. Ein Nachweis ist dann kaum möglich. Oft stecken giftige Stoffe in Containern oder Fässern auf normalen Frachtschiffen. Gehen solche Behälter auf hoher See über Bord, werden sie zu chemischen Zeitbomben. Gemeinsam haben jetzt mehrere deutsche Forscherteams ein Meßsystem entwickelt, mit dessen Hilfe die Gefahr genau analysiert werden kann, die von verlorener Ladung ausgeht. Das Meßsystem, das in ein U-Boot von der Größe eines Kleinwagens eingebaut wird, besteht aus einer Reihe von Sensoren: Ein Lidar-(Light Detection and Ranging-)Gerät liefert kontrastreiche Bilder von Fässern und Containern auch dann, wenn die Sicht im Wasser unter fünf Meter beträgt. Außerdem kann es Fluoreszenzspektren aufnehmen, mit denen sich viele organische Chemikalien am Meeresboden aufspüren lassen. Ein Instrument zur akustischen Impedanzmessung verrät, ob sich eine Chemikalie auf dem Meeresboden ausgebreitet hat. Mit einem Quarzmikrobalance-Sensor und einem Gas-chromatographen, der mit einem Massenspektrometer gekoppelt ist, können wasserlösliche Substanzen nachgewiesen werden. Die Meßgeräte sind unterschiedlich empfindlich: Während die Kombination von Gas-chromatograph und Massenspektrometer noch milliardenfach verdünnte Schadstoffe entdeckt, findet der kleinere Quarzmikrobalance-Sensor nur Substanzen, die etwa tausendmal höher konzentriert sind. Jede Meßsonde wurde von einem anderen Forscherteam entwickelt. „Wir haben keines der verwendeten Meßprinzipien neu entdeckt. Doch wir haben Sensoren fit für den Einsatz unter Wasser gemacht und sie in ein zweckmäßiges Gerät überführt“, sagt Dr. Rainer Reuter, Leiter der Arbeitsgruppe Meeresphysik an der Universität Oldenburg, die das Lidar-Instrument gebaut hat. Es besteht aus einer Kamera und einem Laser, der Lichtblitze von einer Nanosekunde (0,000000001 Sekunden) erzeugen kann. Die Schwebstoffe im Wasser, die für die Meerestrübung verantwortlich sind, werfen diesen Blitz ebenso zurück wie die Behälter am Meeresboden. Doch das reflektierte Licht trifft nicht gleichzeitig an der Kamera ein, weil der Weg zum Meeresboden länger ist als der zu den Schmutzteilchen. Die Kamera wird erst dann aktiviert, wenn jener Anteil des Lichts zurückgekommen ist, der die Fässer oder Container erreichte. Auf diese Weise können die Wissenschaftler die Lichtreflexe der Schwebstoffe ausblenden und die Reichweite von Unterwasseraufnahmen auf das Dreifache erhöhen. So sind zum Beispiel Risse in Chemikalienfässern auch unter den besonders schlechten Sichtbedingungen in Küstennähe zu erkennen. Bis in 300 Meter Tiefe soll das Meßsystem funktionieren. Das Meß-U-Boot muß von einem Mutterschiff aus ferngesteuert werden. Noch dieses Jahr soll es mit einem Spezialschiff des Bundesverkehrsministeriums auf Probefahrt gehen.

Frank Frick

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