Ozon langs de Transsib; TREIN IS VEELBELOVEND HULPMIDDEL BIJ ATMOSFEERMETINGEN

DE TREIN IS een uitstekend hulpmiddel om in afgelegen en/of uitgestrekte gebieden betrekkelijk snel en goedkoop metingen te verrichten aan de atmosfeer. Dat concluderen Paul Crutzen en zijn collega's van het Max-Planck-Instituut voor Chemie in Mainz, en Russische onderzoekers van het Instituut voor Atmosferische Fysica in Moskou. Zij hebben atmosfeermetingen bestudeerd die verricht werden langs de Transsiberische spoorlijn en noemen de resultaten veelbelovend (Journal of Atmospheric Chemistry; 29, p. 179).

De mogelijkheid om vanuit de trein de troposfeer te bemonsteren kwam zo'n zes jaar geleden bij de Nederlandse atmosfeerchemicus Crutzen op. “Ik kwam van een bijeenkomst in Frankrijk over het gebruik van vliegtuigen voor het verrichten van metingen aan de atmosfeer”, vertelt Crutzen die al vele jaren directeur is van het Max-Planck-Instituut voor Chemie. “Het laatste stuk van de terugweg reisde ik per spoor en toen kwam opeens de vraag in mij op: waarom gebruiken we voor dit soort metingen ook niet de trein?”

Crutzen nam contact op met wetenschappers in Rusland en die waren wel in het idee geïnteresseerd. Zo ontstond het project TROICA (Trans-Siberian Observations on the Chemistry of the Atmosphere): het gebruik van de Transsiberische spoorweg voor het meten van de chemie van de atmosfeer boven het gebied dat door deze spoorweg wordt doorkruist. Crutzen: “De Volkswagen Stiftung steunde het project financieel omdat die toen een programma had dat specifiek was gericht op Rusland.”

De Transsiberische spoorlijn, ofwel Transsib, verbindt Moskou met Vladiwostok. De spoorlijn, met een lengte van 9.313 kilometer de langste ter wereld, is de 'slagader' van het spoorwegnet in het Aziatische deel van Rusland. Inmiddels is de lijn geheel geëlektrificeerd, afgezien van de laatste 500 kilometer tussen Chabarovsk en Vladiwostok. Hij doorkruist een uitgestrekt gebied dat voor wat de sporengassen in de atmosfeer betreft nog behoorlijk blank mag worden genoemd. Zulke sporengassen spelen een belangrijke rol in de chemie van de atmosfeer.

De tocht van Moskou naar Vladiwostok en weer terug duurt in totaal bijna drie weken, vertelt Crutzen, die de reis overigens zelf nog nooit heeft gemaakt. “We maken de tocht met ingenieurs en studenten en vooral deze laatsten zijn zeer enthousiast. Er wordt gewerkt met een onderzoekswagon van de Russische spoorwegen die al in gebruik was voor metingen aan de spoorlijn zelf. De mensen sliepen daar ook in. Wij hebben er allerlei instrumenten in geïnstalleerd, evenals tafels en banken, waardoor het inwendige er nu echt uitziet als een rijdend laboratorium.”

De lucht wordt aan de zijkant van de meetwagon, drie meter boven de grond, binnengelaten en door verscheidene instrumenten continu geanalyseerd. Die metingen worden tezamen met de positie-informatie van een satellietontvanger (afgestemd op het Global Positioning System) vastgelegd in het geheugen van een computer. Daarnaast wordt periodiek de intensiteit van het zonlicht gemeten en worden luchtmonsters genomen die, bewaard in aluminium blikjes, later worden geanalyseerd op het Institut für Umweltphysik in Heidelberg.

Na een eerste, verkennende meettocht in december 1995, 'onder barre, winterse omstandigheden', volgde in de zomer van 1996 de TROICA 2-expeditie. De meetwagon, direct achter de elektrische lokomotief van een exprestrein, werd bemand door acht personen. Volgens de onderzoekers heeft deze meettocht duidelijk laten zien dat de Transsib met succes kan worden gebruikt voor het meten van sporengassen in de troposfeer boven het uitgestrekte Rusland. Zo kon de dagelijkse, natuurlijke variatie in de ozonconcentratie worden gevolgd en konden veranderingen in de concentraties methaan, koolmonoxyde, stikstofoxyden en zwavelfluoride in het algemeen goed in verband worden gebracht met de aard van het gebied waar doorheen werd gereden. Zeer hoge CO-niveaus langs een 2000 km lang traject ten oosten van Chita, langs de Amoer, konden worden teruggevoerd op uitgestrekte bosbranden.

In hun publicatie merken de onderzoekers op dat de vanuit de trein verzamelde data natuurlijk niet direct representatief zijn voor het gehele Siberische gebied. Hoewel de storende effecten van de trein zelf gering zijn, passeert hij af en toe een stad, dorp of industriegebied en loopt de lijn soms langs een hoofdweg. Maar vaak loopt de Transsib ook honderden kilometers door volstrekt onbewoond gebied. Analyses van de onderlinge samenhang tussen de gemeten gassen en metingen in verschillende seizoenen en onder verschillende meteorologische omstandigheden moeten het mogelijk maken de antropogene en natuurlijke bronnen van de sporengassen van elkaar te scheiden. Aan de andere kant maakt de Transsib het zo ook mogelijk om de regionale luchtvervuiling in het doorkruiste gebied te bewaken.

Momenteel kunnen in Rusland per jaar een tot twee van zulke meetreizen met de Transsib worden gemaakt. Crutzen zou dit aantal graag willen opvoeren, maar dat is financieel nauwelijks haalbaar. Maar ook in andere, uitgestrekte gebieden kan het rail-concept worden toegepast. Het Max-Planck-Instituut is al in gesprek met onderzoekers in India en China om te bekijken of daar mogelijkheden liggen. Een heel interessant traject is volgens Crutzen ook de lijn tussen Vancouver en Toronto in Canada. En tenslotte ziet hij ook mogelijkheden in juist dichtbevolkte gebieden, zoals in West-Europa, “waar men met behulp van eenvoudige instrumenten het bestaande netwerk van bijvoorbeeld ozonmetingen enorm zou kunnen uitbreiden.”

    • George Beekman