Von H. Wattenberg.
Die Erforschung der räumlichen Verteilung wichtiger chemischer Eigenschaften des Meerwassers im Südatlantischen Ozean, sowie ihre Beziehungen zur Zirkulation, zur Bildung der Meereselemente und zur Verteilung des Planktons ist die Aufgabe der Chemie an Bord des
„Meteor".
U m die W a s s e r z i r k u l a t i o n zu ermitteln, wird vor allem der S a u e r s t o f f g e h a l t des Meerwassers ein wichtiges Hilfsmittel sein, das die Ergebnisse der Salzgehalts- und Temperaturbestimmungen bestätigt und vor allem dort ergänzt, wo diese an der Grenze ihrer Leistungsfähigkeit angekommen sind. Dazu ist es natürlich nötig, ein solch dichtes Netz von Sauerstoffanalysen anzulegen, daß Quer- und Längsschnitte konstruiert werden können. Die wenigen bisher im Untersuchungsgebiet vorhandenen Analysen reichen nicht entfernt dafür aus, auch nur einen einwandfreien Querschnitt zu zeichnen.
So wurden denn auf Profil I 340, auf Profil I I 507, auf Profil III 374 Sauerstoffanalysen nach der Methode von Winkler ausgeführt. Auf einer Station von 5000 m werden etwa 20 Tiefenproben untersucht, in folgender Anordnung: 0,50, 100, 200, 400, 600, 800, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2000, 2250, 2500, 3000, 3500, 4000, 4500, 5000 m Tiefe, außerdem, wenn möglich, in dem über der Grundprobe des Geologen stehenden Wasser. Bei Stationen, wo starke Differenzen, Sprung-schichten usw. zu erwarten sind, werden noch die Tiefen 150 m, 250 m, 300 m, 500 m, 700 m, 900 m und 1100 m dazugenommen.
F ü r die g e o l o g i s c h - c h e m i s c h e n Probleme, wie die Be-dingungen für die Kalkauflösung und Ablagerung hat das Kohlensäure-gleichgewicht im Meerwasser die größte Bedeutung. Von den Fak-toren, die dies Gleichgewicht charakterisieren, sind Kohlensäuredruck und Wasserstoffionenkonzentration am schnellsten und sichersten an Bord zu bestimmen.
Die W a s s e r s t o f f i o n e n k o n z e n t r a t i o n wird nach der kolorimetrischen Methode von S ö r e n s e n und P a 1 i t z s c h ge-messen, wobei als Puffer Borax- und Borsäurelösung dient. Die
Be-Bericht über die chemischen Arbeiten. 67 Stimmung geschieht sofort nach dem Heraufholen der Schöpfer und ist
in wenigen Minuten auszuführen. Man hat damit zugleich ein wert-volles Hilfsmittel in der Hand, verfälschte Proben erkennen zu können, z. B. wenn ein Wasserschöpfer in einer falschen Tiefe geschlossen hat.
Die Wasserstoffionenkonzentration ändert sich nämlich mit der Tiefe nach einer bestimmten Gesetzmäßigkeit, die für ein nicht zu großes Gebiet aus den Ergebnissen der umliegenden Stationen annähernd vor-auszusagen ist. Man kann dann also gegebenenfalls die betreffende Tiefe mit der nächsten Serie wiederholen.
Auf Profil I wurden 360, auf Profil I I 600, auf Profil I I I 517 Be-stimmungen ausgeführt. Auf eine Station von 5000 m z. B. entfallen Analysen aus 27 verschiedenen Tiefen.
Auf den Profilen mit besserem Wetter soll außerdem die Wasser-stoffionenkonzentration auf e l e k t r o m e t r i s c h e m Wege ge-messen werden mit Hilfe der Chinhydron-Elektrode von B i i 1 m a n , die u. A. den großen Vorzug der einfachen Handhabung vor der Wasserstoffelektrode voraus hat. Es ist daher zu hoffen, die exaktere elektrische Messung damit bordfähig gestalten zu können.
Die K o h l e n s ä u r e d r u c k a n a l y s e n werden mit dem von A. K r o g h beschriebenen Apparat ausgeführt, der hier an Bord aus-gezeichnet funktioniert. Wenn genügend Wasser zur Verfügung steht, werden jetzt auf jeder Station 6 bis 8 Bestimmungen gemacht. Die Anordnung richtet sich nach den zu erwartenden Verhältnissen, um möglichst charakteristische Schichten zu erfassen.
Zur Prüfung der Beziehung zwischen Salzgehalt und der an Kohlensäure gebundenen Basenmenge, der A 1 k a 1 i n i t ä t , werden in den verschiedensten Tiefen Alkalinitätsbestimmungen nach der Me-thode von K j e 1 d a h 1 in der von R u p p i n angegebenen Form aus-geführt. Bisher ist so in 40 Proben die Alkalinität gemessen worden.
Sowohl für manche geologischen Fragen wie vor allem für unsere Kenntnis von der Ernährung des Planktons ist die Bestimmung der im Meerwasser vorhandenen P h o s p h a t e bzw. P h o s p h o r s ä u r e von großem Interesse. Nun ist neuerdings von E. G. M o b e r g eine Methode geschaffen worden, um diese äußerst geringen Mengen einiger-maßen exakt bestimmen zu können. Diese Methode hat sich auch auf dieser Expedition nach den bisherigen Ergebnissen als sehr brauchbar erwiesen. Sie beruht auf der kolorimetrischen Messung der Blaufärbung, die durch eine mit Zinnchlorür hervorgerufene Reduktion einer com-plexen Phosphormolybdänsäure entsteht. Auf jeder Station werden Proben aus etwa 12 bis 15 Tiefen untersucht, im allgemeinen in fol-gender Anordnung: o, 50, 100, 300, 500, 700, 1000, 1500, 2000, 3000, 4000, 5000. Auf Profil I wurden 110 Phosphorsäurebestimmungen aus-geführt, auf Profil II 286, auf Profil I I I 289.
Ein weiterer sehr wichtiger Faktor für die Planktonernährung sind die S t i c k s t o f f v e r b i n d u n g e n , insbesondere Ammoniumsalze, Nitrate und Nitrite. Die Bestimmung, die allerdings erst auf den weniger stürmischen Profilen ausführbar ist, soll nach einer neuen Methode von A. K r o g h geschehen, wobei das Ammoniak mit Natron-lauge in üblicher Weise in n/20 Schwefelsäure abdestilliert wird, die sich in einem kleinen Reagenzröhrchen befindet. Dann wird die
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Schwefelsäure aus einer Mikrobürette mit n/20 Natronlauge zurück-titriert.
Diesen vielseitigen Anforderungen entsprechend ist das Laborato-rium mit allen Hilfsmitteln eines normalen LandlaboratoLaborato-riums ausge-stattet. Vor allem steht so viel Platz zur Verfügung, daß die be-nötigten Apparate usw. dauernd aufgebaut bleiben können. F ü r die Bordverhältnisse mußte natürlich einiges modifiziert werden, worüber kurz ein paar Worte gesagt seien.
Zur Befestigung von Apparaten, Büretten usw. dienen Stative, die in die Tischplatten an vielen Stellen eingeschraubt werden können, für Flaschen, Glaskolben usw., federnde Messingbacken, die an den Tisch-rückwänden angebracht sind. Geheizt wird mit elektrischen Kochern und Öfen von H e r a u s , die ausgezeichnet funktionieren. Druckluft und Vakuum, die für viele Zwecke gebraucht werden, liefert eine rotierende elektrische Motorkapselpumpe, von der Leitungen zu den Arbeitsplätzen führen. F ü r Reparaturen an Glasapparaten usw. ist eine Glasbläserlampe vorhanden, die mit Wasserstoff und Druckluft be-trieben wird. Ein Abzug mit Ventilator erlaubt das Arbeiten mit übel-riechenden und giftigen Stoffen. Die benötigten ziemlich beträchtlichen Mengen destilliertes Wasser liefert ein elektrischer Destillierapparat von L a u t e n s c h l ä g e r , der pro T a g 10 bis 15 Liter produzieren kann. F ü r kolorimetrische Arbeiten nach Dunkelwerden gibt eine elek-trische Lampe mit Blaufilter Licht von annähernd derselben Farbe wie das Tageslicht.
Alle Meßgeräte, wie Büretten, Pipetten, Meßkolben usw. sind von der Physikalisch-technischen Reichsanstalt nachgeprüft bzw. geeicht.
F ü r die Chemikalien wurde die beste Qualität von K a h l b a u m „zur Analyse" gewählt, für alle Glasgefäße Jenaer Geräteglas von S c h o t t und Genossen, das auch beim Kochen kein Alkali abgibt, wodurch nicht unerhebliche Fehler bei den Alkalinitätsbestimmungen entstehen können.
Zur Bereitung der Normallösungen und der Pufferlösungen für die Wasserstoffionenkonzentration werden die Fixanal-Röhren von E. d e H a e n , Seelze, benutzt, die jeweils */io Äquivalent der be-treffenden Substanz, eingeschlossen in Glasampullen, enthalten. Die Herstellung wird von Professor B ö 11 g e r , Leipzig, kontrolliert, eine Gewähr für die Zuverlässigkeit der daraus bereiteten Lösungen. Sie haben sich als außerordentlich wertvoll erwiesen, denn es wäre bei dem großen Verbrauch an Lösungen und der langen Reisedauer sehr schwierig gewesen, die Lösungen in der genügenden Menge und Ge-nauigkeit immer zur Verfügung zu haben.
Die Durchführung der Arbeiten in dem Maße, wie es geschieht, wäre nicht möglich, wenn nicht für die chemischen Arbeiten aus dem Vermessungspersonal des Schiffes zwei Laboranten zur Verfügung ständen, die längere Zeit vorher in Berlin im Kaiser-Wilhelm-Institut für Physikalische Chemie und im Institut für Meereskunde für diese Arbeiten ausgebildet wurden.
Bei der Einrichtung des Laboratoriums hat H e r r Dr. E i s n e r vom Kaiser-Wilhelm-Institut seine wertvollen Erfahrungen in außer-ordentlich dankenswerter Weise zur Verfügung gestellt.
Bericht über die chemischen Arbeiten. 6 9 Über die Ergebnisse läßt sich noch nichts Endgültiges sagen. Bei
einer vorläufigen Betrachtung der Sauerstoffprofile sind jedoch schon einige interessante Tatsachen zu erkennen. Von Profil I und I I wurden Querschnitte konstruiert, die ganz eindeutig den Antarktischen Zwischenstrom und den Nordatlantischen Tiefenstrom erkennen lassen, fast genau in den Tiefenstufen, die aus dem Längsschnitt von M e r z -W ü s t entnommen werden können. Im Kern dieser Ströme finden sich Maxima des Sauerstoffgehalts, in der mehr oder weniger ruhenden Grenzschicht, wo keine Zufuhr frischen, sauerstoffreichen Wassers statt-findet, ein Minimum. Auf Profil I südwestlich von Kapstadt, wo West-winddrift auf den Agulhasstrom auftrifft, läßt sich das untersinkende sauerstoffreiche Oberflächenwasser bis in große Tiefen verfolgen, ein Beweis für die Existenz der Konvergenzlinien, die aus Salz-gehalt und Temperatur nicht so deutlich zu erschließen ist. Ähnlich ist es auf Profil I I , auf dem fast genau dort, wo nach der Karte der Oberflächenströme von Hans H . F . M e y e r Konvergenzlinien zu er-warten sind, Sauerstoffmaxima das Minimum der ruhenden Zwischen-schicht unterbrechen.
Auch in den in großen Zügen konstruierten Schnitten der Wasser-stoffionenkonzentration traten im großen und ganzen dieselben Gesetz-mäßigkeiten auf, einem Sauerstoffmaximum ein Minimum der Wasser-stoffionenkonzentration entsprechend und umgekehrt. Bei der Abnahme des Sauerstoffgehalts in ruhenden Schichten infolge Oxydation organi-scher Substanz wird sich eben in demselben Maße das Oxydations-produkt, die Kohlensäure, anreichern.
Bei den übrigen Faktoren ist es nicht gut möglich, vor der ge-naueren Durcharbeitung zusammen mit der Biologie, Ozeanographie und Geologie mehr als den vorstehenden Bericht über Anlage und An-zahl der untersuchten Proben zu geben.
Die photographische Ausrüstung, über die ich noch kurz zu be-richten habe, ist entsprechend dem Rahmen der übrigen wissenschaft-lichen Ausrüstung in jeder Beziehung modern und vollkommen. E s sind als Expeditionsapparate vorhanden, alles im Format 9 - 1 2 , eine Ica-Tropica mit Doppelplasmat 1 : 4, eine Spiegelreflexkamera mit Zeiß-Tessar 1 : 4,5 und Zeiß-Teletessar 1 : 6,3, eine Ica-Tropika mit Protar-Satzanastigmat 1 : 2 und eine Leica-Kamera für Kinofilmformat mit 36 Aufnahmen.
Das gesamte photographische Aufnahmematerial ist der Expe-dition von der „Aktien-Gesellschaft für Anilin-Fabrikation" unentgelt-lich zur Verfügung gestellt worden. Wir sind der Firma zu größtem Dank verpflichtet; ihre Agfa-Chromoisolarplatten, Agfa-Extra-Rapid-platten und Agfa-Filmpacks haben sich sämtlich unter allen vorkom-menden Verhältnissen ausgezeichnet bewährt.
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