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.
Critical Loads: zeigen
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 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
April-September Während Tageslichtstunden |
Stickstoffdioxid NO2 Stickoxide (NO+NO2) |
30
|
1 Jahr
4 Stunden |
|
Ammoniak NH3 |
Blattnekrosen an Nadelbäumen |
10 3300 |
1 Jahr (TA Luft) |
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 |
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.
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 |
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.
Zeitreihen von O3-,NO2- und NH3- Monatskonzentrationen Level II-Flächen (Passivsammler): zeigen