Schwermetalldepositionen

Bei den Schwermetallen Blei, Cadmium und Quecksilber ist ein Rückgang der atmosphärischen Einträge (Deposition) zu verzeichnen. Modellrechnungen zeigen: In Deutschland liegen die Schwermetalleinträge aus der Atmosphäre überwiegend bei 0,6 bis 1,8 kg Blei pro km², 20 bis 60 g Cadmium pro km² und 10 bis 30 g Quecksilber pro km².

Inhaltsverzeichnis

 

Herkunft der Schwermetalle

Die Schwermetalle Blei, Cadmium und Quecksilber werden in erheblichem Umfang anthropogen (durch menschliche Tätigkeiten) in die Atmosphäre emittiert. In der Atmosphäre können sie weiträumig und grenzüberschreitend transportiert werden, durch Depositionsvorgänge (Ablagerung) gelangen sie aus der Atmosphäre auch in andere Umweltmedien. Ein erheblicher Teil der Schwermetalle gelangt aber auch durch Resuspension (Blei, Cadmium) oder durch Reemission (Quecksilber) in die Atmosphäre, das heißt durch erneute Freisetzung bereits früher natürlich oder anthropogen deponierter Schwermetalle. Die Schwermetalle Blei, Cadmium und Quecksilber sind gekennzeichnet durch Toxizität und chemische Stabilität. Diese Eigenschaften führen dazu, dass sich diese Stoffe in der Umwelt anreichern, Schäden an Ökosystemen verursachen und schädliche Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit zeigen können.

Im Rahmen des europäischen Überwachungsprogramms EMEP wird mittels atmosphärischer Chemie-Transportmodelle die gesamte Ablagerung (nasse und trockene Deposition) ausgewählter Schwermetalle flächendeckend für die EMEP-Region (Europa und Zentralasien) berechnet.

Auf dem Foto sieht man links die UBA-Luftmessstation Zingst und rechts Probenahme-Einrichtungen für die Bestimmung der nassen Deposition von Schwermetallen (Depositionssammler).
Messung der Schwermetalldeposition an der UBA-Luftmessstation Zingst
Quelle: Hans-Udo Teuerkauf / Umweltbundesamt
 

Gesamtdepositionen von Blei

Neuere EMEP-Modellrechnungen (EMEP MSC-E, Internetauftritt, Stand 18.10.2016 und EMEP/MSC‐E Data Note 5/2016) ergaben, dass im Jahr 2014 in Deutschland insgesamt 397 Tonnen (t) Blei (Pb) aus der Atmosphäre deponiert wurden. Davon entstammten 147 t Pb direkten anthropogenen Emissionen aus der EMEP-Region (davon 88 t Pb aus Deutschland), während die restlichen 250 t Pb (das heißt 63 % der Gesamtdeposition) auf natürliche, globale und historische Emissionsquellen zurückgehen. Die Blei-Gesamtdepositionen in Deutschland lagen größtenteils im Bereich von 0,6 – 1,8 kg Pb/km², die höchsten Depositionen (1,8 – 2,0 kg Pb/km²) traten in Westdeutschland (NRW) und Ostdeutschland (Grenzgebiet zu Tschechien und Polen), die niedrigsten Depositionen (0,5 bis 0,8 kg Pb/km²) vorwiegend in Norddeutschland (SH, MV) und am Alpenrand auf. Für den Zeitraum 1990 bis 2014 wurde mit dem EMEP-Modell ein Rückgang der mittleren Blei-Gesamtdeposition in Deutschland um etwa 85 Prozent (%) von 7,6 kg Pb/km² im Jahr 1990 auf 1,1 kg Pb/km² im Jahr 2014 berechnet. Die Blei-Deposition, die auf aus Deutschland stammende anthropogene Emissionen zurückgeht, ging sogar um knapp 90 % von 2,3 kg Pb/km² auf 0,25 kg Pb/km² zurück.

 

Gesamtdepositionen von Cadmium

Weiterhin ergaben neuere EMEP-Modellrechnungen (EMEP MSC-E, Internetauftritt, Stand 18.10.2016 und EMEP/MSC‐E Data Note 5/2016), dass im Jahr 2014 in Deutschland insgesamt 12,9 t Cadmium (Cd) aus der Atmosphäre deponiert wurden. Davon entstammten 5,1 t Cd direkten anthropogenen Emissionen aus der EMEP-Region (davon 2,8 t Cd aus Deutschland), während die restlichen 7,8 t Cd (das heißt 61 % der Gesamtdeposition) aus natürlichen, globalen und historischen Emissionsquellen stammten. Die Cadmium-Gesamtdepositionen in Deutschland lagen größtenteils im Bereich von 20 bis 60 g Cd/km², die höchsten Depositionen (ca. 90 bis 140 g Cd/km²) traten in Westdeutschland (NRW), die niedrigsten Depositionen (ca. 17 bis 25 g Cd/km²) vorwiegend im süddeutschen Raum und in Thüringen auf. Für den Zeitraum 1990 bis 2014 wurde mit dem EMEP-Modell ein Rückgang der mittleren Cadmium-Gesamtdeposition in Deutschland um knapp 70 % von 111 g Cd/km² im Jahr 1990 auf 36 g Cd/km² im Jahr 2014 berechnet. Die Cadmium-Deposition, die auf aus Deutschland stammende anthropogene Emissionen zurückgeht, ging dabei um 60 % von 20 g Cd/km² auf 8 g Cd/km² zurück.

 

Gesamtdepositionen von Quecksilber

Für Quecksilber (Hg) ergaben neuere EMEP-Modellrechnungen (EMEP MSC-E, Internetauftritt, Stand 18.10.2016 und EMEP/MSC‐E Data Note 5/2016), dass im Jahr 2014 in Deutschland insgesamt 5,7 t Hg aus der Atmosphäre deponiert wurden. Davon entstammten 2,6 t Hg direkten anthropogenen Emissionen aus der EMEP-Region (davon 1,9 t Hg aus Deutschland), während die restlichen 3,1 t Hg (das heißt 54 % der Gesamtdeposition) aus natürlichen, globalen und historischen Emissionsquellen stammten. Die Quecksilber-Gesamtdepositionen in Deutschland lagen größtenteils im Bereich von 10 bis 30 g Hg/km², die höchsten Depositionen (ca. 30 bis 42 g Hg/km²) traten in Westdeutschland (NRW) sowie im Grenzgebiet zu Polen und Tschechien, die niedrigsten Depositionen (ca. 9 bis 12 g Hg/km²) vorwiegend in Nordostdeutschland (MV, BB) und in Bayern auf. Für den Zeitraum 1990 bis 2014 wurde mit dem EMEP-Modell ein Rückgang der mittleren Quecksilber-Gesamtdeposition in Deutschland um ca. 55 % von 36 g Hg/km² im Jahr 1990 auf 16 g Hg/km² im Jahr 2014 berechnet. Die Quecksilber-Deposition, die auf aus Deutschland stammende anthropogene Emissionen zurückgeht, ging dabei um über 70 % von 20 g Hg/km² auf 5,5 g Hg/km² zurück.

 

Modellierte Gesamtdepositionen von Blei, Cadmium und Quecksilber in Europa

Neuere EMEP-Modellrechnungen (EMEP MSC-E, Internetauftritt, Stand 29.08.2016) ergaben, dass im Jahr 2014 in Europa die großräumig höchsten Depositionen der Schwermetalle Blei (Pb), Cadmium (Cd) und Quecksilber (Hg) in Polen und zum Teil in Westdeutschland (NRW) sowie in Norditalien und in Südosteuropa auftraten (Pb-Deposition: 1.2 – 4.6 kg/km²; Cd-Deposition: > 60 g/km²; Hg-Deposition: 19 bis 70 g/km²). Ähnlich hohe Quecksilber-Depositionen wurden auch für die Arktis berechnet. Die niedrigsten Blei- und Cadmium-Depositionen in Europa in 2014 wurden für Nord-Skandinavien und Nord-Russland berechnet (Pb-Deposition: < 0,1 kg/km²; Cd-Deposition: < 4 g/km²), während Quecksilberdepositionen in Europa in 2014 großräumig im Bereich von 5.1 – 19 g Hg/km² lagen. Im Zeitraum 1990 bis 2014 zeigen die EMEP-Modellierungen jedoch insgesamt einen deutlichen Rückgang der Gesamtdepositionen der Schwermetalle Blei, Cadmium und Quecksilber in Europa (siehe Karten „Modellierte Gesamtdepositionen von - Blei, Cadmium und Quecksilber - in der EMEP-Region“ und EMEP Status Report 2/2016). Dies ist im Einklang mit rückläufigen Schwermetallemissionen (EMEP Status Report 2/2015) in Europa im Zeitraum 1990 bis 2012 (siehe Karte „Modellierte geographische Verteilung der Emissionen von Blei, Cadmium und Quecksilber in der EMEP-Region“). Weitere Informationen sind unter www.emep.int zu finden.

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Messungen des Luftmessnetzes des Umweltbundesamtes

Schwermetalldepositionen werden auch im Luftmessnetz des Umweltbundesamtes (UBA) bestimmt. Dabei wird die nasse Deposition erfasst, also nur die mit Regen und Schnee eingetragenen Schwermetalle. Die Abbildungen „Jahressummen der nassen Spurenmetalldeposition an den UBA-Luftmessstellen Westerland und Zingst: Quecksilber, Cobalt, Cadmium, Arsen und Chrom“ und „Jahressummen der nassen Spurenmetalldeposition an den UBA-Luftmessstellen Westerland und Zingst: Vanadium, Nickel, Blei und Mangan“ zeigen beispielhaft Jahressummenwerte der nassen Deposition von Schwermetallen und Halbmetallen (Luftmessnetz des Umweltbundesamtes). Wie die Modellierung der Gesamtdepositionen von Blei, Cadmium und Quecksilber bei EMEP zeigen auch die Messungen im UBA-Luftmessnetz einen Rückgang der Jahresdepositionen der Schwermetalle Blei, Cadmium und Quecksilber.

Nasse Schwermetalldepositionen an sechs UBA-Messstationen im Jahr 2015 sind in der Tabelle „Nasse Jahresdepositionssummen von Schwermetallen und Halbmetallen im Luftmessnetz des Umweltbundesamtes 2015“ zusammengefasst. Die durch Messungen an den Messstationen des UBA-Luftmessnetzes in 2015 bestimmten nassen Depositionen von Blei (0,37 bis 0,66 kg/km²), Cadmium (11 bis 19 g/km²) und Quecksilber (4,6 bis 7,3 g/km²) liegen teilweise deutlich unter den mit dem EMEP-Modell für Deutschland berechneten Gesamtdepositionen, die ja zusätzlich die trockenen Depositionen beinhalten (EMEP MSC-E, Internetauftritt, Stand 18.10.2016 und EMEP/MSC‐E Data Note 5/2016).

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