Ergebnisse – langjährige Zeitreihen

Zeitreihen der atmosphärischen Deposition von Metallen

Die Entwicklung der atmosphärischen Deposition von Metallen wird fortlaufend dargestellt. Für die meisten beobachteten Elemente sind im 10-Jahres-Zeitraum von 2000 bis 2009 abnehmende Depositionen zu verzeichnen. Dieser Trend setzt sich in den 2010er-Jahren allerdings nicht mehr fort, da seit Anfang der 2010er-Jahre die Staubeinträge deutlich zugenommen haben. Im 10-Jahres-Zeitraum von 2010 bis 2019 pendeln sich die Metalldepositionen auf einem gleichbleibenden Niveau ein (z. B. Blei) oder zeigen einen Anstieg (z. B. Bismut). Gründe für diese Entwicklungen können neben der sich verändernden Witterung mit zunehmend trockeneren Jahren auch das ansteigende Verkehrsaufkommen oder die Staubaufwirbelung von versiegelten Flächen sein.

In den letzten 10 Jahren ist an den ländlichen DBS ein signifikant ansteigender Trend der Bismuteinträge zu beobachten. Die Bismuteinträge an den verkehrsbeeinflussten DBS sind um ein Vielfaches höher als an den ländlichen DBS und der DBS Augsburg, die den städtischen Hintergrund repräsentiert. Jahresmittelwerte für den Bismuteintrag an den ländlichen Dauerbeobachtungsstationen (DBS) sowie den städtischen DBS Augsburg, München (bis 2013) und Ansbach (seit 2017).

Bei einzelnen Metallen, wie dem im Kfz-Verkehr durch Bremsabrieb freigesetzten Bismut, zeigen sich - neben insgesamt steigenden Einträgen - an den stärker durch den Verkehr beeinflussten Dauerbeobachtungsstationen (DBS) um ein Vielfaches höhere Bismuteinträge als an den ländlichen DBS.

Zeitreihen für die Anreicherung von Metallen in Graskulturen

Die Wirkung des atmosphärischen Eintrags von Metallen auf Pflanzen und in Ökosysteme wird anhand der Exposition standardisierter Graskulturen beobachtet. Die Konzentration der Metalle im Gras ist neben dem atmosphärischen Eintrag auch von den Witterungs- und Wachstumsbedingungen abhängig, denen die Graskulturen am Expositionsstandort ausgesetzt sind. Bei manchen Elementen ist an Hintergrundstandorten mit sehr geringen Einträgen auch eine gewisse Abhängigkeit von den Elementkonzentrationen im Substrat zu beobachten.

Für die meisten Metalle sind, wie auch bei der atmosphärischen Deposition, von 2000 bis 2009 abnehmende Trends zu beobachten (z.B. Arsen, Kupfer, Zink). Für den aktuellen 10-Jahreszeitraum sind allerdings kaum mehr signifikante Trends feststellbar. Ein Anstieg ist nur für das Metall Bismut festzustellen.

Die Entwicklung der Anreicherung von Metallen in Graskulturen wird in fortlaufenden Grafiken dargestellt.

Die Anreicherung von Kupfer in Graskulturen nimmt in den letzten 10 Jahren, aber auch im Gesamtzeitraum ab. An der verkehrsnahen DBS München ist die Anreicherung rund doppelt so hoch, wie an den ländlichen DBS, an der verkehrsnahen DBS Ansbach noch rund 1,5-mal so hoch. An der städtischen Hintergrundstation Augsburg sind keine gegenüber dem Hintergrund erhöhten Anreicherungen in Graskulturen festzustellen Jahresmittelwerte für die Anreicherung von Kupfer in Graskulturen an den ländlichen Dauerbeobachtungsstationen (DBS) sowie den städtischen DBS Augsburg, München (bis 2013) und Ansbach (seit 2016)

Bei einigen verkehrsbürtigen Metallen, wie dem durch Bremsabrieb oder Motorenverschleiß freigesetzten Kupfer, sind an den verkehrsbeeinflussten städtischen DBS deutlich erhöhte Anreicherungen in Graskulturen erkennbar.

Die Anreicherung in Graskulturen korreliert oft nicht mit den Einträgen der atmosphärischen Deposition, da diese beiden Verfahren durch unterschiedliche Transport-, Sedimentations- und Anreicherungs-Mechanismen der Stoffe beeinflusst werden. Während die Bestimmung der Einträge über die Deposition v.a. größere sedimentierende Partikel erfasst, ist die Anreicherung auf Graskulturen eher durch kleinere Partikel und gasförmige Verbindungen geprägt, die sich auf Pflanzenoberflächen ablagern oder im Gewebe anreichern können. Größere Partikel haften weniger gut an den pflanzlichen Oberflächen und werden leichter durch Wind abgeschüttelt oder durch Niederschläge abgewaschen. Aus dem Bremsabrieb von Kraftfahrzeugen werden beispielsweise sehr kleine Partikel freigesetzt. Die enthaltenen Metalle wie z.B. Antimon oder Bismut können gut an Blattoberflächen haften und in straßennahen Graskulturen nachgewiesen werden.

Zeitreihen der Metallgehalte in Moosen

Die Mittelwerte (Mediane) der Bleigehalte im Moos haben seit 1986 um über 95 % abgenommen. In den letzten Jahren ist allerdings kaum mehr ein weiterer Rückgang festzustellen. Dieser Befund korreliert mit den vom UBA geschätzten Blei-Emissionen, die von 1990 bis 2018 um rund 90 % abgenommen haben, und für die, wie auch bei den Gehalten im Moos, in den letzten 10 Jahren keine weiteren Abnahmen mehr festzustellen waren. Bayernweite Bleigehalte (Median) im Moos im Vergleich mit den bundesweiten Blei-Emissionen nach UBA (2020)

Im passiven Moosmonitoring mit epiphytischen, also an Bäumen wachsenden Moosen zeigen sich für alle Metalle, die seit Beginn der Messungen Anfang der 1980er Jahre untersucht wurden, rückläufige Einträge. Besonders deutlich ist der Rückgang der Bleigehalte im Moos um rund 95 %, der vor allem auf das Verbot bleihaltiger Kraftstoffe im Benzinbleigesetz zurückzuführen ist. Von 1971 an wurde der Zusatz von Blei in Ottokraftstoffen begrenzt, 1988 wurde die Abgabe bleihaltigen Normalbenzins in Deutschland verboten und seit 2001 sind verbleite Kraftstoffe EU-weit verboten.

In den 1980er Jahren wurden in Nordostbayern mit oft über 1,5 mg/kg wesentlich höhere Arsengehalten im Moos festgestellt als in Südbayern mit meist unter 0,6 mg/kg. In den 1990er Jahre gingen die Arsengehalte bayernweit zurück; am stärksten in Nordostbayern. Die mittleren Gehalte lagen fast überall unter 1,0 mg/kg. Eine räumliche Differenzierung mit höheren Gehalten in Nordostbayern und niedrigeren Gehalten in Südbayern war kaum mehr zu erkennen. In den 2000er Jahren lagen die mittleren Arsengehalte im Moos nahezu flächendeckend unter 0,2 mg/kg. Räumliche Verteilung der Arsengehalte im Moos; Mittelwerte für die Dekaden der 1980er, 1990er und 2000er Jahre.

Die räumliche Verteilung der Metallbelastung in Moosen war für manche Metalle vor allem zu Beginn der Messungen in den 1980er Jahren recht unterschiedlich. Für Arsen lag beispielsweise der Belastungsschwerpunkt in den 1980er Jahren in Nordostbayern, wohingegen in Südbayern erheblich niedrigere Gehalte gemessen wurden. Über die 1990er bis zu den 2000er Jahren löste sich dieser Belastungsschwerpunkt vollständig auf. In den 2000er Jahren wurden bayernweit niedrige Gehalte mit meist weniger als 0,2 mg/kg gemessen.

2013 wurde das Moos-Messnetz von rund 300 Standorten auf rund 50 Standorte reduziert. Für Arsen setzt sich in den 2010er Jahren der abnehmende Trend nicht weiter fort. Die Arsengehalte im Moos pendeln sich auf niedrigem Niveau ein.

Orientierungswerte für maximale Hintergrundgehalte (OmH) für die Anreicherung von Metalle in Graskulturen

An den Dauerbeobachtungsstationen wird die Hintergrundbelastung für Metalle mit dem Verfahren der standardisierten Graskultur ermittelt und jährlich fortgeschrieben.

Aus diesen Messungen werden Orientierungswerte für den maximalen Hintergrundgehalt (OmH) nach VDI-Richtlinie 3857 Blatt 2 abgeleitet, die die Hintergrundbelastung in Bayern sowie deren Schwankungen repräsentieren. Die OmH erlauben eine Beurteilung, ob eine über die Hintergrundbelastung hinausgehende Immissionswirkung vorliegt. Sie können beispielsweise als Beurteilungswerte bei Untersuchungen im Umfeld von Schadstoffquellen herangezogen werden. Bei einer Überschreitung der OmH ist von einem Immissionseinfluss auszugehen, wenn ein Messwert abzüglich der Standardunsicherheit den OmH überschreitet. Die Standardunsicherheit berücksichtigt die parameterspezifische verfahrensbedingte Unsicherheit eines Messergebnisses.

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