Schadstoffe aus der Luft - Einträge und Wirkungen

Dauerbeobachtungsstation mit Messgeräten und Bioindikatoren zur Schadstofferfassung

Einmal in die Luft freigesetzte Stoffe gelangen gasförmig, mit dem Staub und durch Niederschläge auf und in Böden, Pflanzen und Tiere. Hauptquellen für diese Stoffe sind neben natürlichen Prozessen Industrie, Energieversorgung, Heizungsanlagen (Hausbrand), Verkehr und Landwirtschaft. Bei übermäßigem Eintrag haben bestimmte Stoffe schädliche Wirkungen auf die Umwelt und können Ökosysteme beeinträchtigen.

Diese Stoffeinträge und -wirkungen in Bayern beobachten wir daher im Rahmen unserer immissionsökologischen Untersuchungen.

Das Spektrum und die Menge luftgetragener Stoffe verändern sich über die Jahre, weil sich industrielle Produktionstechniken, Materialien, Kraftstoffe und Konsumverhalten der Bevölkerung verändern. Im Rahmen der immissionsökologischen Dauerbeobachtung werden vor allem Metalle (z.B. Antimon), organische Schadstoffe (z.B. Dioxine) sowie versauernde und überdüngende Stoffe (z.B. Stickstoff) beobachtet. Bei Verdacht auf neue Schadstoffe müssen Methoden, Probenahme und Analytik angepasst werden.

Metalle und organische Schadstoffe

Metalle sind in der Umwelt nicht abbaubar und werden ständig weiterverbreitet. Sie wirken in bestimmten Konzentrationen toxisch und können die Bodenfunktion sowie die Qualität der darauf wachsenden Pflanzen beeinträchtigen. Sie reichern sich in den verschiedenen Umweltmedien an und gelangen so in die Nahrungsnetze und in Futtermittel bis hin zu den Nahrungsmitteln des Menschen. Gleiches gilt für organische Schadstoffe, vor allem für persistente (langlebige) Verbindungen wie Dioxine.

Schwefel- und Stickstoffverbindungen

Einträge von Schwefel- und Stickstoffverbindungen wirken im Boden versauernd. Sie können die Zusammensetzung der Pflanzengesellschaften verändern oder Gewässer und Grundwasser gefährden. Stickstoffverbindungen wirken außerdem eutrophierend, das heißt sie führen zu einer unerwünschten Überdüngung in nährstoffarmen Ökosystemen und beeinträchtigen damit deren biologische Vielfalt. Zur Ermittlung versauernder und eutrophierender Einträge wird an den Stationen des immissionsökologischen Messnetzes der Niederschlag gesammelt und auf Stickstoff- und Schwefelverbindungen untersucht.

Untersuchungsmethoden – Deposition und Biomonitoring

Aktives Monitoring mit exponierter Weidelgraskultur im Gelände

Um die stoffliche Belastung von Ökosystemen festzustellen, untersuchen wir einerseits die Höhe der Stoffeinträge (= Deposition) und andererseits deren Wirkung auf geeignete Pflanzen (= Bioindikation). Dafür kann man unter standardisierten Bedingungen gezogene Bioindikatorpflanzen an beliebige Standorte (z.B. in die Nähe von Schadstoffquellen) bringen (aktives Biomonitoring).

Um hingegen flächendeckende Aussagen zu treffen, untersucht man weit verbreitete Pflanzen an ihrem natürlichen Wuchsort (passives Biomonitoring). Wir nutzen für das passive Biomonitoring Fichten und Moose.

Als erste Stufe der Wirkung wird die Anreicherung (Akkumulation) ausgewählter Stoffe in den Pflanzen bestimmt. Besonderes Augenmerk wird auf die Anreicherung von Luftschadstoffen in Futter- und Nahrungspflanzen gerichtet, die stellvertretend für die Vegetation von Offenland-Ökosystemen untersucht werden. Hierzu werden die aktiven Bioindikatoren Weidelgras und Grünkohl in typischen Naturräumen Bayerns exponiert und nach festgelegten Zeiträumen auf Stoffanreicherungen untersucht.

Hintergrundbelastung – wie viel ist "normal"?

Standorte im immissionsökologischen Messnetz

Die Hintergrundbelastung durch Luftschadstoffe ist die Grundbelastung an Orten, die keinem direkten Einfluss einer Schadstoffquelle unterliegen. Für den ländlichen Raum ermitteln wir sie an den naturnahen und landwirtschaftsnahen Standorten des immissionsökologischen Messnetzes. Die Hintergrundwerte bilden nicht nur die flächenhafte Stoffbelastung Bayerns ab, sie sind zudem wichtige Referenzwerte für Messungen in Ballungsräumen oder an Industriestandorten. An zwei zusätzlichen Standorten im städtischen Umfeld beobachten wir den Einfluss des Straßenverkehrs.