Deposition von Schwermetallen

Schwermetalle werden u.a. durch Verbrennung fossiler Energieträger, Müllverbrennung und industrielle Prozesse, wie z.B. der Metallverarbeitung, in die Atmosphäre freigesetzt. Über die Deposition gelangen sie in Ökosysteme. Dort können sie sich unter bestimmten Rahmenbedingungen in Böden, Pflanzen, aquatischen Systemen und in tierischen Organismen über lange Zeiträume anreichern und über bestimmte Nahrungsketten auch Menschen belasten.

Die Betrachtung der Critical Loads für Schwermetalle ist wegen ihrer Einordnung als prioritäre Metalle im Schwermetallprotokoll der Genfer Luftreinhaltekonvention besonders für Quecksilber (Hg), Cadmium (Cd) und Blei (Pb) relevant. Für Deutschland wurden auch Critical Loads für andere Schwermetalle, Arsen (As), Chrom (Cr), Kupfer (Cu), Nickel (Ni), Vanadium (V), und Zink (Zn) berechnet. 

Schwermetalle werden sowohl über die Trocken- als auch die Nassdeposition in Ökosysteme eingetragen, wobei vor allem ihre Verbindungsform dafür entscheidend ist. Beispielsweise kommt Quecksilber in der Atmosphäre elementar und als Oxid in der Gasphase, gelöst in Wolkentröpfchen, und auch gebunden in Partikeln vor. Das elementare Quecksilber ist schlecht wasserlöslich, so dass für diese Form die Trockendeposition überwiegt, während andere Formen leichter aus der Atmosphäre ausgewaschen werden. Entscheidend bei Quecksilber ist die „Poolfunktion“ von Ökosystemen, wobei einmal deponiertes Quecksilber zu einem späteren Zeitpunkt durch Ausgasung wieder in die Atmosphäre abgegeben und so an anderer Stelle wieder deponiert werden können. 

Modellierte und gemessene Daten der Deposition für Quecksilber, Blei und Cadmium in Deutschland sind in den Daten zur Umwelt hinterlegt. Die Grundlage hierfür sind Berechnung des EMEP-Models, welche für Europa in einem jährlichen Bericht veröffentlicht werden. Historische Depositionsdaten stehen in einer 50x50 km großen räumlichen Auflösung zur Verfügung, wobei neuere Berechnungen auf 0.1° x 0.1° gerechnet werden (ca. 10x10 km). Neben der Modellierung der Deposition wird die nasse Deposition durch Schwermetallmessungen im Niederschlag an den Standorten des UBA-Luftmessnetzes sowie an einer Reihe von Umweltmessstationen der Bundesländer gemessen. Im lufthygienischen Messnetz des Bundes und der Länder wird auch der Schwermetallgehalt von Partikeln (Konzentration im Feinstaub) gemessen, worüber sich Aussagen zumindest über einen Teil der Trockendeposition treffen lassen.

Die Deposition von Schwermetallen hat durch die Reduktion von Emissionen in den letzten Jahrzehnten deutlich abgenommen, seit etwa 2010 sind aber für viele Metalle die Emissions- und durchschnittlichen Depositionswerte werte relativ stabil. Diese Entwicklung spiegeln auch die in regelmäßigen Abständen erhobenen Schwermetallkonzentrationen in Moosen wider, die zur Bioindikation atmosphärischer Belastungen genutzt werden. Die Ergebnisse des zuletzt für Deutschland durchgeführten Moosmonitorings sind in einem UBA-Forschungsbericht zusammengefasst, detaillierte Informationen zu sämtlichen Moosmonitoring-Erhebungen in Deutschland sind in den Daten zur Umwelt dokumentiert.