Fremdstoffbelastung

Einträge aus der Atmosphäre sind vor allem in den letzten Jahrzehnten sowohl lokal begrenzt als auch z.T. großflächig zu einem neuen Standortfaktor geworden. Je nach Qualität, Quantität und Zeitdauer können sie zu einer Anreicherung bzw. zu einer Verarmung von Nähr- und Spurenelementen in den Waldböden und Pflanzen führen . Für die Forstwirtschaft und die forstliche Forschung stellte sich die Frage, wie sich diese Änderung der Emissionssituation in der Belastung der Waldgebiete durch atmogene Einträge (Immission und Deposition) widerspiegelt und wie die Entwicklung der Hintergrundbelastung in industriefernen Gebieten im Land Brandenburg unter Berücksichtigung ökologischer Richtwerte (Critical Levels, Critical Loads) einzuschätzen und zu bewerten ist. Zur Beantwortung dieser Fragen werden seit 1985 an ausgewählten Waldstandorten Depositionseinträge und seit 1991 Luftschadstoffkonzentrationen kontinuierlich gemessen.

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Ökologische Belastungsgrenzwerte (Critical Loads , Critical Levels)

Unter dem Begriff Critical Loads,Critical levels sind naturwissenschaftlich begründete Belastungsgrenzen zu verstehen, die für die Wirkung von Luftschadstoffen auf unsere Umwelt ermittelt werden. Die Einhaltung oder Unterschreitung solcher Belastungsgrenzwerte gibt nach heutigem Wissen Gewähr dafür, dass ein ausgewähltes Schutzgut, der ökologische Rezeptor, weder akut noch langfristig geschädigt wird. Die Schutzgüter oder Rezeptoren können ganze Ökosysteme sein, Teile davon oder Organismen, aber auch Baudenkmäler oder besondere Materialien sein. Als Wert für die Critical Loads, Critical Levels wird in quantitativer Abschätzung derjenige Schad-stoffeintrag bestimmt, bei dessen Unterschreitung nach derzeitigem Kenntnisstand schädliche Effekte am betrachteten Schutzgut nicht zu erwarten sind.


Kritische Konzentrationswerte für empfindliche Ökosysteme (Critical Levels1)


Schadgas Kriterien Critical Levels Zeitraum
Schwefeldioxid
SO2 [µg/m3]
Beeinträchtigung des Wachstums von Flechten und Moosen
10
1 Jahr
Schwefeldioxid
SO2 [µg/m3]
Beeinträchtigung von Waldökosystemen und Natürliche Vegetation
30
20

15

1 Jahr
Oktober- März
1 Jahr wenn die effektive Temperatursumme über 5°C (Tagesmitteltemperatur) weniger als 1000 beträgt

Ozon
O3 [µg/m3]

EWG Richtlinie 92/72

Beeinträchtigung der Vegetation

65

200

24 Stunden

1 Stunde

AOT 40

[µg/m3*h]

Beeinträchtigung von landwirtschaftlichen Nutzpflanzen

 

Beeinträchtigung von Waldökosystemen

10000

 

 

20000

Mai-Juli
Während  Tageslichtstunden

 

April-September

Während Tageslichtstunden

Stickstoffdioxid NO2

Stickoxide (NO+NO2)

30

 


95

1 Jahr

 

 

4 Stunden

Ammoniak

NH3

Blattnekrosen an Nadelbäumen

10
23
270

3300

1 Jahr (TA Luft)
1 Monat
1 Tag

1 Stunde
1) Die Critical Levels wurden festgelegt auf den Workshops in Bad Harzburg(UN/ECE 1988),
in Egham (UN/ECE 1992), in Bern (UN/ECE 1993) und in Kuopio (UN/ECE 1996)




Empirische Critical Loads für eutrophierende Stickstoffeinträge in Waldökosysteme
(Achermann 2003);
## verlässlich, # einigermaßen verlässlich, (#) Expertenschätzung

Ökosystem-Typ kg N je
ha und Jahr
Zuverläs-
sigkeit
Anzeichen für Überschreitung
Bodenvorgänge
Nadel- und Laubwald
10-15
#

erhöhte N-Mineralisierung, Nitrifikation
Nadelwald
10-15
##

erhöhte Nitratauswaschung
Laubwald
10-15
(#)

erhöhte Nitratauswaschung
Bäume
Laub- und Nadelholz
15-20
#

veränderte Hauptnährelementquotienten, abnehmende Konzentrationen von P, K, Mg sowie höhere N-Konzentrationen im Blattgewebe
Wälder gemäßigter Zonen
15-20
(#)

erhöhte Empfindlichkeit gegenüber Pathogenen und Krankheiten
Mycorrhiza
boreale Wälder und Wälder gemäßigter Zonen
10-20
(#)

geringere Fruchtkörper-Produktion, veränderte Artenzusammensetzung am Boden
Bodenvegetation
boreale Wälder und Wälder gemäßigter Zonen
10-15
#

veränderte Artenzusammensetzung, mehr nitrophile Arten, erhöhte Empfindlichkeit gegenüber Parasiten
Flechten und Algen
boreale Wälder und Wälder gemäßigter Zonen
10-15
(#)
mehr Algen, weniger Flechten
Gesamt
Wälder gemäßigter Zonen
10-20
#

Veränderungen bei Bodenprozessen, Bodenvegetation, Mykorrhiza und erhöhte Risken von Nährstoffungleichgewichten und von Empfindlichkeit gegenüber Parasiten
boreale Wälder
10-20
#

Veränderungen bei Bodenprozessen, Bodenvegetation, Mykorrhiza und erhöhte Risken von Nährstoffungleichgewichten und von Empfindlichkeit gegenüber Parasiten, mehr Algen

Literatur
Achermann B., Bobbink R., Hrsg. (2003): Empirical Critical Loads for Nitrogen: Expert workshop, Berne, 11-13 November 2002.
Environmental Documentation 164, Swiss Agency for the Environment, Forests and Landscape


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Immission

Erste Ansätze zur Erfassung der Luftgüte in der ehemaligen DDR gab es um 1960. Vor allem in Stadt- und Industriegebieten wurden durch die staatlichen Organe des Gesundheitswesens, insbesondere der Bezirkshygieneinspektionen, Messungen zur Luftqualität durchgeführt. Immissions- und andere Umweltdaten unterlagen einer strengen Geheimhaltung und waren somit der Öffentlichkeit nicht zugänglich. Im Jahr 1970 begann der Meteorologische Dienst der DDR in größerem Umfang mit der Erfassung von Luftschadstoffen anthropogenen Ursprungs. Auch im Land Brandenburg wurden Immissionsmessstationen bereits Anfang der 70er-Jahre in Neuglobsow und später in Lindenberg, Wiesenburg, Angermünde, Doberlug-Kirchhain und Kyritz eingerichtet. Diese Stationen, welche nur bedingt für die Beurteilung der Immissionsbelastung der brandenburgischen Wälder geeignet waren, wurden 1990 vom Umweltbundesamt (UBA) übernommen.



Mobile Luftmessstation
Mobile Luftmessstation

Im Zeitraum 1991 bis 2000 wurden mit einer mobilen Messstation erstmals kontinuierliche Messkampagnen von Luftschadstoffen direkt in Waldgebieten des Nordostdeutschen Tieflandes durchgeführt. Mit der mobilen Messstation der LFE war es möglich, die Konzentrationen der Gase

Schwefeldioxid (SO2),
Stickoxide (NO, NO2),
Ozon (O3),
Ammoniak (NH3) und
Feinstaub

sowie meteorologische Daten an Waldmessflächen kontinuierlich zu messen.


Messpunkt AfF ObF Revier Hochwert Rechtswert Messjahr
Serrahn Neustrelitz Zinow- Serrahn Zinow 59133 45804 1991
Losten Wismar Neukloster Bad Kleinen 59635 44651 1991
Georgenthal Torgelow Rothemühl Kleppelshagen 59402 46140 1991/1992
Hammelspring Templin Buchheide Fährkrug 58835 45982 1991/1993
Spremberg Weißwasser Spremberg Slamen 57149 46666 1991
Babben Finsterwalde Sonnewalde Drehna 57339 46220 1991/1993
Mochau Dübener Heide Wittenberg Reinsdorf 57550 45454 1991
Neuhaus Eberswalde Neuhaus Neuhaus 58850 54226 1993
Albrechtshöhe Eberswalde Neuhaus Albrechtshöhe 58726 54271 1993
Kienhorst Groß Schönebeck Grimnitz Kienhorst 58722 54093 94/95/97/98/99
Schwedt Schwedt Gartz Gartz 58882 54554 1994
Ferch Belzig Ferch Flottstelle 57970 45659 1994
Natteheide Kyritz Blumenthal Natteheide 58856 45287 1995
Beerenbusch Fürstenberg Menz Beerenbusch 58898 45647 1995
Weizgrund Belzig Dippmannsdorf Weizgrund 57845 45385 1996
Neusorgefeld Lübben Walddrehna Neusorgefeld 57415 46081 1996
Schwenow Hangelsberg Schwenow Schwenow 57802 46376 1996

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Passivsammler
Passivsammler

Nach dem Jahr 2003 wurden die Messungen der Gaskonzentrationen mit Passivsammlern des „Swedish Environmental Research Institut“ (IVL) an den 6 Level II-Flächen im Land Brandenburg fortgesetzt.
Die passive integrierende Messmethode beruht auf der Diffusion von Gasen an ein adsorbierendes Medium, das über einer Öffnung mit definiertem Querschnitt mit der Umgebungsluft in Kontakt steht (Palmes et al., 1976).
Nach dem Ersten Fick’schen Gesetz ist die Teilchenstromdichte (Fluss) J (mol m−2 s−1) proportional zum Konzentrationsgradienten entgegen der Diffusionsrichtung δc/ δx (mol•m−4). Die Proportionalitätskonstante ist der Diffusionskoeffizient D (m2 s−1).


Für die Beurteilung der Immissionssituation in den Waldgebieten des Landes Brandenburg werden auch die Messdaten der UBA-Station in Neuglobsow (http://www.UBA.de) in der Nähe der Flächen 1207 und 1202 sowie die Luftgüte-Messstation des LUGV Brandenburg direkt auf der Freifläche 1204 in Weitzgrund (Lütte) (http://www.luis-bb.de) mit herangezogen. In Berlin wird direkt an der Fläche 1101 eine Luftgüte-Messstation (032 Grunewald) betrieben deren Monatsberichte im Netz abrufbar sind.


Jahresmittelkonzentrationen
Zeitreihe Jahresmittelkonzentrationen

Zeitreihe AOT 40
Zeitreihe AOT 40


Zeitreihen von O3-,NO2- und NH3- Monatskonzentrationen Level II-Flächen (Passivsammler): zeigen


Monatswerte O3-Konzentration
Monatswerte O3-Konzentration

Monatswerte NO2-Konzentration
Monatswerte NO2-Konzentration

Monatswerte NH3-Konzentration
Monatswerte NH3-Konzentration
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