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 im Jahr 2017 im Mittel bei 0,74 kg Blei pro km², 28 g Cadmium pro km² und 15 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

EMEP-Modellrechnungen (EMEP MSC-E Internetauftritt, Stand 06.04.2020) ergaben, dass im Jahr 2017 in Deutschland insgesamt 266 t Blei (Pb) aus der Atmosphäre deponiert wurden. Davon entstammten 150 t Pb direkten anthropogenen Emissionen aus der EMEP-Region (davon 104 t Pb aus Deutschland), während die restlichen 116 t Pb (das heißt 44 % der Gesamtdeposition) auf natürliche, globale und historische Emissionsquellen zurückgehen. Die Blei-Gesamtdepositionen in Deutschland lagen in 2017 größtenteils im Bereich von 0,6 – 1,3 kg Pb/km², die höchsten Pb-Depositionen (> 1,5 kg Pb/km²) traten hauptsächlich in Westdeutschland (NRW), die niedrigsten Pb-Depositionen (< 0,5 kg Pb/km²) vorwiegend im Norden und in der Mitte Deutschlands sowie am Alpenrand auf (siehe Karte „Modellierte Blei-Gesamtdeposition in Deutschland, 2017“).

Für den Zeitraum 1990 bis 2017 wurde mit dem EMEP-Modell ein Rückgang der mittleren jährlichen Blei-Gesamtdeposition in Deutschland um etwa 90 % von 7,6 kg Pb/km² im Jahr 1990 auf 0,74 kg Pb/km² im Jahr 2017 berechnet (siehe Abb. „Trend der modellierten Blei-Gesamtdeposition in Deutschland“).

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Gesamtdepositionen von Cadmium

Weiterhin ergaben neuere EMEP-Modellrechnungen, dass im Jahr 2017 in Deutschland insgesamt 9,9 t Cadmium (Cd) aus der Atmosphäre deponiert wurden. Davon entstammten 7,8 t Cd direkten anthropogenen Emissionen aus der EMEP-Region (davon 5,9 t Cd aus Deutschland), während die restlichen 2,1 t Cd (das heißt 21 % der Gesamtdeposition) aus natürlichen, globalen und historischen Emissionsquellen stammten. Die Cadmium-Gesamtdepositionen in Deutschland lagen in 2017 größtenteils im Bereich von 20 bis 60 g Cd/km², die höchsten Cd-Depositionen (z. T. > 80 g Cd/km²) traten in Westdeutschland (NRW), die niedrigsten Cd-Depositionen (z. T. < 15 g Cd/km²) vorwiegend in Teilen Nord- und Mitteldeutschlands (MV, TH) auf (siehe Karte „Modellierte Cadmium-Gesamtdeposition in Deutschland, 2017“).

Für den Zeitraum 1990 bis 2017 wurde mit dem EMEP-Modell ein Rückgang der mittleren jährlichen Cadmium-Gesamtdeposition in Deutschland um knapp 75 % von 112 g Cd/km² im Jahr 1990 auf 28 g Cd/km² im Jahr 2017 berechnet (siehe Abb. „Trend der modellierten Cadmium-Gesamtdeposition in Deutschland“).

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Gesamtdepositionen von Quecksilber

Für Quecksilber (Hg) ergaben neuere EMEP-Modellrechnungen, dass im Jahr 2017 in Deutschland insgesamt 5,2 t Hg aus der Atmosphäre deponiert wurden. Davon entstammten 2,0 t Hg direkten anthropogenen Emissionen aus der EMEP-Region (davon 1,4 t Hg aus Deutschland), während die restlichen 3,2 t Hg (das heißt 61 % der Gesamtdeposition) aus natürlichen, globalen und historischen Emissionsquellen stammten. Die Quecksilber-Gesamtdepositionen in Deutschland lagen in 2017 größtenteils im Bereich von 10 bis 25 g Hg/km², die höchsten Hg-Depositionen (z. T. > 30 g Hg/km²) traten großräumig in Westdeutschland (NRW), die niedrigsten Hg-Depositionen (< 10 g Hg/km²) großräumig vorwiegend in der Mitte Deutschlands (TH) auf (siehe Karte „Modellierte Quecksilber-Gesamtdeposition in Deutschland, 2017“).

Für den Zeitraum 1990 bis 2017 wurde mit dem EMEP-Modell ein Rückgang der mittleren jährlichen Quecksilber-Gesamtdeposition in Deutschland um ca. 60 % von 36 g Hg/km² im Jahr 1990 auf 15 g Hg/km² im Jahr 2017 berechnet (siehe Abb. „Trend der modellierten Quecksilber-Gesamtdeposition in Deutschland“).

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Emissionen von Blei, Cadmium und Quecksilber

Der Rückgang der Gesamtdepositionen von Blei, Cadmium und Quecksilber ist im Einklang mit rückläufigen Schwermetallemissionen in Deutschland im Zeitraum 1990 bis 2018 (siehe Abb. „Trend der Blei-Emissionen in Deutschland“, „Trend der Cadmium-Emissionen in Deutschland“ und „Trend der Quecksilber-Emissionen in Deutschland“). Weitere Informationen zu Schwermetallemissionen in Deutschland sind unter EMEP CEIP, Internetauftritt, Stand 06.04.2020 zu finden.

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Modellierte Gesamtdepositionen von Blei, Cadmium und Quecksilber in Europa

Neuere EMEP-Modellrechnungen (siehe Karte „Modellierte geographische Verteilung der Gesamtdepositionen von Blei, Cadmium und Quecksilber in der EMEP-Region, 2017“) ergaben, dass im Jahr 2017 in Europa die großräumig höchsten Blei-Depositionen in Südpolen und zum Teil in Westdeutschland (NRW) sowie in Norditalien auftraten (Pb-Deposition: > 1,5 kg/km²). Die höchsten Cadmium-Depositionen in Europa im Jahr 2017 wurden für Russland, Polen und Westdeutschland (NRW) (Cd-Deposition: 60 - 150 g/km²) berechnet. Die höchsten Quecksilber-Depositionen in Europa im Jahr 2017 wurden für Teile Ost- und Südost-Europas sowie für Westdeutschland (NRW) und Italien (Hg-Deposition: 25 - 40 g/km²) abgeschätzt. Quecksilber-Depositionen in Höhe von 13 – 25 g/km² wurden für weite Teile der Arktis berechnet. Die großflächig niedrigsten Blei-, Cadmium- und Quecksilber-Depositionen in Europa in 2017 wurden für Nord-Skandinavien und Nord-Russland berechnet (Pb-Deposition: < 0,1 kg/km²; Cd-Deposition: < 5 g/km²; Hg-Deposition < 5 g/km²).

Die Karten zeigen: die höchsten Schwermetalldepositionen in Europa finden sich unter anderem in Polen, Westdeutschland (NRW) bzw. Norditalien, die niedrigsten Schwermetalldepositionen wurden für Nord-Skandinavien und Nord-Russland berechnet.
Karte: Modellierte geographische Verteilung der Gesamtdepositionen ...
Quelle: EMEP Karte als PDF
 

Messungen des Luftmessnetzes des Umweltbundesamtes

Schwermetalldepositionen werden auch im Luftmessnetz des Umweltbundesamtes (UBA) bestimmt. Dabei wird die nasse Deposition erfasst, also 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 an den Messstationen Westerland und Zingst. Die Messungen im UBA-Luftmessnetz zeigen ebenso einen Rückgang der Jahresdepositionen der Schwermetalle Blei, Cadmium und Quecksilber wie die EMEP-Modellierung.

Nasse Schwermetalldepositionen an sechs UBA-Luftmessstationen im Jahr 2018 sind in der Tabelle „Nasse Jahresdepositionssummen von Schwermetallen und Halbmetallen im Luftmessnetz des Umweltbundesamtes 2018“ zusammengefasst. Die nassen Depositionen von Blei (0,20 bis 0,48 kg/km²), Cadmium (7,2 bis 16 g/km²) und Quecksilber (2,6 bis 7,0 g/km²) liegen meist unter den mit dem EMEP-Modell für Deutschland berechneten Gesamtdepositionen, welche zusätzlich die trockenen Depositionen beinhalten (EMEP MSC-E Internetauftritt, Stand 06.04.2020).

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