Bioindikatoren von Luftverunreinigungen

Aus der chemischen Analyse von Moosen lassen sich Rückschlüsse auf die atmosphärische Schadstoffbelastung ziehen (Biomonitoring). Es zeigt sich, dass die Belastung durch die meisten Metalle flächendeckend abnahm. Die räumliche Verteilung der Stickstoffbioakkumulationen ist derzeit nicht eindeutig interpretierbar. Die hier dargestellten Daten sind die letzten derzeit vorliegenden.

Inhaltsverzeichnis

 

Moose als Bioindikator

Die Methode des Moosmonitorings wurde in den späten 1960er-Jahren entwickelt. Sie basiert darauf, dass polsterartig ausgebildete Bodenmoose den Großteil ihrer Nährstoffe direkt aus dem Niederschlag und aus trockener Deposition (Ablagerungen aus der Luft) beziehen und nur sehr wenige Stoffe aus dem Boden aufnehmen. Deponierte Schadstoffe reichern sich im Moos an und können über einen bestimmten Zeitraum gemessen werden. Bei der großräumigen Kartierung der Bioakkumulation von Metallen und Stickstoff können Moose daher als Indikator dienen. Das Moosmonitoring ist für ein flächendeckendes Screening der Belastungssituation bei vielen selten gemessenen Metall-Elementen besonders geeignet. Häufig ist das Moosmonitoring die einzige flächenbezogene Informationsquelle zur räumlichen Verteilung der Belastung, da in anderen Programmen nur wenige Schwermetalle und diese oft nur optional und punktuell gemessen werden.

 

Europaweites Monitoring

Im Rahmen des europäischen ECE/EMEP-Projekts „Atmospheric Heavy Metal Deposition in Europe - Estimations Based on Moss Analysis“ führten 20 europäische Länder 1990 ein erstes europaweites Monitoringprogramm zur Depositionsbelastung mit Schwermetallen in Moosen durch. 1995 und 2000 wurde dieses Programm fortgesetzt. 2005/06 beteiligten sich 28 Staaten am Moosmonitoring. Das „Moss Survey“ wird auf freiwilliger Basis im 5-Jahres-Turnus im Rahmen der Genfer Luftreinhaltekonvention (CLRTAP) im Kooperativprogramm ICP Vegetation durchgeführt und umfasst rund 7.000 Probenentnahmestandorte, die nach einheitlichen Kriterien untersucht werden. Das Umweltbundesamt (UBA) nimmt die Aufgabe des nationalen Zentrums für das Moosmonitoring wahr. Ergebnisse des „Moss Survey” werden an die Working Group on Effects (WGE) der Convention on Long-range Transboundary Air Pollution (CLRTAP) weitergeleitet.

Mit Hilfe des europaweiten Moosmonitoring-Programms werden die räumliche und zeitliche Veränderung weiträumig transportierter Metalle erfasst und somit die Auswirkungen von Luftreinhaltemaßnahmen dokumentiert. In der Kampagne 2005/06 wurde erstmals europaweit auch die Anreicherung von Stickstoff in Moosen untersucht. Am internationalen Moosmonitoring-Programm 2010 hat sich Deutschland nicht beteiligt, jedoch nimmt es an der derzeit laufenden Kampagne 2015/2016 teil. Das Umweltbundesamt betreut dazu ein Forschungsprojekt, das Ende 2018 abgeschlossen sein wird. Die Ergebnisse werden voraussichtlich im Jahr 2019 verfügbar sein.

 

Deutsches Moosmonitoring

Ziel des deutschen Moosmonitorings 2005 war es, die Entwicklung der Schwermetall-Bioakkumulation in Moosen zu erfassen und darzustellen (Zeitreihe 1990 bis 2005; untersuchte Arten: Hypnum cupressiforme, Pleurozium schreberi und Hylocomium splendens). Erstmals wurde dabei auch die Eignung von Bodenmoosen zur flächenhaften Erfassung der Bioakkumulation von Stickstoff (NH3, NOx und deren Umwandlungsprodukte) geprüft. In der Kampagne 2005 wurden an bundesweit 726 Standorten erhobene Messinformationen zu den zwölf Metall-Elementen Blei (Pb), Cadmium (Cd), Quecksilber (Hg), Kupfer (Cu), Eisen (Fe), Zink (Zn), Nickel (Ni), Arsen (As), Titan (Ti), Vanadium (V), Chrom (Cr) und Antimon (Sb) (siehe Karten), zu den acht Zusatzelementen Aluminium (Al), Barium (Ba), Calcium (Ca), Kalium (K), Magnesium (Mg), Mangan (Mn), Natrium (Na) und Strontium (Sr) sowie zu Stickstoff (N) (siehe Karte) geostatistisch ausgewertet. Ein Multi-Metall-Index fasst die Elementgehalte in den Moosen zusammen und dient unter anderem zur Veranschaulichung räumlich-zeitlicher Trends und zur Ableitung von Hot Spots.

Die Ergebnisse der chemischen Analysen zeigen seit 2000 bundesweit gesehen signifikante Zunahmen für Cd, Cr, Cu, Sb und Zn. Besonders deutlich sind hierbei die Zunahmen für Cr (160 %), bei dem nahezu ähnlich hohe Werte wie schon 1990 erreicht wurden. Dieser Trend hat sich auch europaweit bestätigt. Es bedarf weiterer Untersuchungen, ob es sich hierbei um einen emissionsbedingten oder einen biogenen Effekt (zum Beispiel infolge gleichzeitig angestiegener Stickstoffbelastung) handelt. Der zeitliche Trend der Jahre von 1990 bis 2005 zeigt für die meisten Metalle jedoch einen deutlichen und flächendeckenden Rückgang der Belastung. Signifikante Abnahmen seit 2000 wurden bei Hg, Pb und Ti festgestellt.

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Räumliche Unterschiede in Deutschland

Die entsprechenden Trends für die einzelnen Bundesländer sind allerdings sehr unterschiedlich. Die Metallgehalte in den Moosen zeigen im Jahr 2005 bis auf Chrom (Cr) ähnliche räumliche Verteilungsmuster wie schon in den Messungen von 1995 und 2000 (siehe dazu die Karten „Blei“, „Cadmium“, „Quecksilber“, „Kupfer“, „Eisen“, „Zink“, „Nickel“, „Arsen“, „Titan“, „Vanadium“, „Chrom“, „Antimon“: Die Hot Spots finden sich zumeist im urban-industriell geprägten Ruhrgebiet, der dicht besiedelten Rhein-Main-Region sowie in den industriell geprägten Regionen der neuen Länder (zum Beispiel Raum Halle/Leipzig).

Die räumliche Verteilung der Stickstoffbioakkumulationen (siehe Karte „Stickstoff“) ist zum Teil schwer nachvollziehbar, da gerade in dem durch hohe Viehbesatzdichten gekennzeichneten niedersächsischen Raum relativ niedrige Stickstoffgehalte gefunden wurden. Trotzdem treten bundesweit gesehen hoch signifikante Korrelationen zu den aus Corine Landcover 2000 abgeleiteten Agrardichten auf.

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