Biodiversity in Europe is strongly affected by the deposition of nitrogen and sulfur on terrestrial ecosystems. Therefore, the deposition of these atmospheric substances is assessed for the years 2008 and 2009 within the PINETI project. Dry, wet and occult deposition of NHx, NOy, SOx and the base cations Ca2+, Mg2+, K+ und Na+ are calculated and added up to the total deposition. By means of the latter and the Critical Load the Critical Load exceedances for sensitive ecosystems are assessed. Veröffentlicht in Texte | 60/2014.
In dem Projekt “Erfassung, Prognose und Bewertung von Stoffeinträgen und ihren Wirkungen in Deutschland“ (MAPESI - Modelling of Air Pollutants and Ecosystem Impact) wurde die trockene, die nasse und die feuchte Deposition und somit die Gesamtdeposition von reaktiven Stickstoffkomponenten (N), oxidierten Schwefelverbindungen (S), der Schwermetallen Cd und Pb, sowie der basischen Kationen über Deutschland auf einem 1 x 1 km2 Gitter für die Jahre 2005, 2006 und 2007 bestimmt. Veröffentlicht in Texte | 38/2011.
Die Biodiversität in Europa ist durch den Eintrag von Schwefel- und Stickstoffverbindungen in die Ökosysteme gefährdet. Innerhalb des PINETI Projektes werden daher die atmosphärischen Einträge dieser Schad- und Nährstoffe für Deutschland für die Jahre 2008 und 2009 ermittelt. Die trockenen, nassen und feuchten Einträge von NHx, NOy, SOx und die Einträge der basischen Kationen Ca2+, Mg2+, K+ und Na+ werden berechnet und zur Gesamtdeposition aufsummiert. Anhand der Ergebnisse und den Critical Load werden die Überschreitungen der Critical Load für empfindliche Ökosysteme berechnet. <P>Im Folgenden wird eine Zusammenfassung der verwendeten Methoden und der Projektergebnisse präsentiert. Nach einer kurzen Einleitung werden zunächst die Eingangsdaten zur Ermittlung der atmosphärischen Einträge erläutert. Anschließend werden die Methoden zur Bestimmung der trockenen, nassen und feuchten Deposition jeweils kurz beschrieben. Die erstellten Karten zur Gesamtdeposition werden präsentiert und die Ergebnisse mit den Resultaten des Vorgängerprojektes MAPESI und Ergebnissen des EMEP Modells verglichen. Im Anschluss werden die, innerhalb des Projektes durchgeführten Modellweiterentwicklungen und Modellevaluationen zusammenfassend beschrieben und weitere mögliche Modellentwicklungen benannt und empfohlen. Abschließend wird die Bewertung des Eintrages in Bezug auf Risiken für terrestrische Ökosysteme zusammenfassend dargestellt. Das Prinzip der Critical Load wird kurz erläutert und die zeitlichen Trends der Überschreitungen der Critical Load für Versauerung und für Eutrophierung werden präsentiert.<BR>Quelle: Forschungsbericht
Die Biodiversität in Europa ist durch den Eintrag von Schad- und Nährstoffen in die Ökosysteme gefährdet. Innerhalb des PINETI-2 Projektes wurden daher die atmosphärischen Einträge dieser Schad- und Nährstoffe für Deutschland für die Jahre 2009, 2010 und 2011 ermittelt. Die trockenen, nassen und feuchten Einträge von NHx, NOy, SOx und die Einträge der basischen Kationen wurden berechnet und zur Gesamtdeposition aufsummiert. Die ermittelten mittleren Depositionsflüsse über Deutschland für Stickstoff und Schwefel betragen im Jahr 2009 1057 und 288 eq ha-1 a-1. In 2010 und 2011 liegen die mittleren Einträge für Stickstoff bei 1052 und 962 eq ha-1 a-1. Das Jahr 2009 war in Bezug auf das nationale Mittel meteorologisch gesehen ein durchschnittliches Jahr, so dass davon ausgegangen werden kann, dass auch die berechneten Einträge für das Jahr 2009 im nationalen Mittel eher bei einem langjährigen Mittel liegen als die Ergebnisse der Jahre 2010 oder vor allem 2011. Es wurden flächendeckende Karten für die unterschiedlichen Landnutzungsklassen erstellt. Die Karten zeigen, dass die Variabilität der Deposition über Deutschland signifikant ist. Die höchsten Einträge sind in Waldbeständen in oder in der Nähe von Regionen mit intensiver Landwirtschaft und Industrie zu finden. Im Vergleich zu den Ergebnissen des MAPESI-Vorhabens (Builtjes et al., 2011) sind die Ergebnisse der neuen Erhebung etwa 27% niedriger. Dies lässt sich durch eine Verbesserung der Methodik zur Bestimmung der nassen Deposition und der Konsolidierung neuer Prozessbeschreibungen im LOTOS-EUROS Modell erklären. Letztere Modellentwicklungen haben zu einem besseren Vergleich der Modellergebnisse zu Beobachtungen geführt. Die PINETI-2 Einträge stimmen besser mit Daten aus dem "Integrated Monitoring" Programm und mit der Depositionskartierung von EMEP überein als die MAPESI Ergebnisse. Der Vergleich mit Resultaten der Kronenraumbilanzmodellierung zeigt, dass sich die Unterschätzung dieser Daten im Vergleich zu MAPESI vergrößert hat. Die Unterschätzung ist an Standorten in Höhenlagen, an welchen ein erhöhter Eintrag durch feuchte Deposition anzunehmen ist, am größten. Die Bewertung des Eintrages in Bezug auf Risiken für terrestrische Ökosysteme wird im Teil 2 des Berichts beschrieben. Quelle: Forschungsbericht
Die methodischen Unterschiede zwischen den Projekten MAPESI und PINETI führen zu Unterschieden in der berechneten Gesamtdeposition, welche in dieser Studie innerhalb des PINETI Projektes genauer untersucht wurden. <P>Der Vergleich der Ergebnisse der nassen Deposition aus den Vorhaben MAPESI und PINETI für das Jahr 2007 zeigt, dass die mittleren Frachten für oxidierte Schwefel- und Stickstoffverbindungen gut übereinstimmen, wohingegen für reduzierte Stickstoffverbindungen eine Abweichung von knapp 20% auftritt. Für die nasse Deposition von reaktivem Stickstoff ergibt sich deshalb im Mittel eine systematische Differenz zwischen der PINETI- und der MAPESI-Methodik von 0.9 kg N ha-1 a-1. Kreuzvalidierungen und detailliertere Analysen im Bereich des bayerischen Waldes zeigen, dass die in PINETI weiterentwickelte Methode zu einer besseren Abbildung der räumlichen Verteilung der nassen Deposition führt. <P>Ein Vergleich der Felder der feuchten Deposition zwischen den Vorhaben PINETI und MAPESI zeigt, dass die räumliche Verteilung gut übereinstimmt, wohingegen die in PINETI ermittelte mittlere Fracht der feuchten Deposition verglichen mit der entsprechenden mittleren Fracht aus MAPESI deutlich kleiner ist. <P>Zusammenfassend zeigt sich daran anschließend, dass die methodischen Weiterentwicklungen etwa 50 % des Unterschieds zwischen der nassen Deposition für das Jahr 2007 (MAPESI) und der nassen Deposition für das Jahr 2008 (PINETI) ausmachen - der Rest ist auf meteorologische Unterschiede und veränderte Emissionen zurückzuführen. <BR>Quelle: Forschungsbericht
1. Was sind kritische Stickstoffkonzentrationen (Critical Level)? 2. Was sind kritische Stickstoffdepositionen (Critical Loads)? 3. Was sind kritische Stickstoffüberschüsse (Critical Surplus)? Zum Schutz der Gesundheit des Menschen werden kritische Konzentrationen an reaktivem Stickstoff in der Umwelt überwacht, insbesondere Stickoxide und Feinstaub in Luftreinhaltegebieten und Nitrat in Trinkwasserschutzgebieten. Zum Schutz der Meere wird die Stickstoffkonzentration der Flüsse überwacht. Für den Schutz der Biodiversität und der Ökosysteme ist die Ammoniakkonzentration in der Luft besonders zu beachten. Zur Begrenzung der Ammoniakkonzentration wurde von der UNECE (United Nations Economic Commission for Europe) ein Critical Level für niedere Pflanzen in Höhe von 1 µg m - ³ festgelegt. Dieser Wert wird in Baden-Württemberg nahezu flächendeckend überschritten. Der Mittelwert der NH 3 -Konzentration liegt im Land bei 2,4 µg m - ³. Sehr deutliche Belastungsschwerpunkte liegen in den Regionen mit intensiver Tierhaltung und hoher Biogasanlagendichte. Über nasse, trockene und feuchte Deposition gelangt Ammoniak aus der Landwirtschaft auch in die Böden der natürlichen und naturnahen Ökosysteme. Dazu kommt noch einmal rund die gleiche Menge an deponierten Stickoxiden aus Industrie und Verkehr. Die Stickstoffgesamtdeposition liegt im Mittel bei rund 15 kg ha -1 a -1 . Belastungsschwerpunkte sind exponierte, bewaldete Höhenlagen sowie Regionen mit erhöhtem Verkehrsaufkommen, intensiver Tierhaltung und vielen Biogasanlagen. Als langfristige Zielwerte zum Schutz der empfindlichsten Ökosysteme gelten N-Depositionen von 3 bis 5 kg ha -1 a -1 (Critical Load für besonders empfindliche oligotrophe Stillgewässer, Dünen, Hochmoore, Silikatfelsen und Kiefernwälder). Der Stickstoffüberschuss der Landwirtschaft hat sich in den letzten 30 bis 40 Jahren kaum verändert und liegt aktuell im Mittel bei rund 100 kg ha -1 ·a -1 . Rund ein Drittel entweicht als Ammoniak in die Atmosphäre. Erhöhte Überschüsse werden überwiegend in Verbindung mit erhöhter Dichte an Tierhaltungen, Biogasanlagen und dem Anbau von bestimmten Kulturen (z.B. Gemüsebau) festgestellt. Um den Erhalt schutzwürdiger niederer und höherer Pflanzen vor zu hohen Konzentrationen in der Atmosphäre dauerhaft zu sichern, müssten die NH 3 -Emissionen erheblich reduziert werden. Um weitere Umweltkompartimente ebenfalls vor Einträgen reaktiver N-Verbindungen zu schützen (z.B. vor Lachgas für das Klima und die Ozonschicht oder Nitrat für die Gewässer), sollten insgesamt die N-Überschüsse in der Landwirtschaft deutlich reduziert werden. Auf Bundesebene ist für das Jahr 2030 ein Zielwert von 70 kg ha -1 a -1 vereinbart. Zum Schutz der Umwelt wird ein sog. "Critical Surplus" in Höhe von 30 bis 50 kg ha -1 a -1 diskutiert. Angesichts der derzeit noch sehr viel höheren tatsächlichen Überschüsse sind das jedoch sehr langfristige Zielwerte und agrartechnisch auch nicht für alle Betriebssysteme erreichbar.
Die LUBW ist für die Überwachung der Luftqualität in Baden-Württemberg zuständig, mit dem Ziel Art und Wirkung von Luftverunreinigungen auf den Menschen und die Umwelt zu erkennen, zu erfassen und die Ursachen so weit wie möglich zu beseitigen oder zumindest zu begrenzen. Als Luftverunreinigungen werden gemäß dem Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG) alle Veränderungen der natürlichen Zusammensetzung der Luft bezeichnet, beispielsweise durch Rauch, Ruß, Staub, Gase, Aerosole, Dämpfe und Geruchsstoffe. Im Zusammenhang mit unserer Umwelt ist die Emission die von einer Quelle ( Emittent ) ausgehende Freisetzung von festen, flüssigen oder gasförmigen Stoffen in die Atmosphäre. Die Emissionen können sowohl natürlichen Ursprungs als auch durch die Zivilisation bedingt (anthropogen) sein. Durch natürliche Ereignisse wie Waldbrände, Vulkanausbrüche (Emission von z. B. Ruß, Schwefeldioxid) und Sandstürme gelangen Schadstoffe in die Atmosphäre. Pflanzen emittieren Pollen sowie organische Gase, Sümpfe dagegen Methan. Anthropogen bedingte Emissionen stammen vor allem aus Verkehr, Industrie und Landwirtschaft. Beispiele hierfür sind die Schadstoffemissionen der Kraftfahrzeuge, die von einer Anlage ausgehenden Luftverunreinigungen oder Geräusche, der Straßenverkehrslärm und die Funkwellen von Sendemasten. Durch das Bundes-Immissionsschutzgesetz werden die Emissionen im Rahmen von Genehmigungen und Anordnungen begrenzt, mit dem Ziel Menschen, Tiere, Pflanzen, Böden, Gewässer sowie Sachgüter vor schädlichen Umwelteinwirkungen zu schützen. Die Immission ist die Einwirkung der an die Umwelt abgegebenen Stoffe. Das Erfassen und Bewerten der Immission ist wesentliche Aufgabe der Luftqualitätsüberwachung. Im Bundes-Immissionsschutzgesetz werden u. a. die allgemeinen Grundlagen und Regelungen zum Schutz von Mensch und Umwelt vor Luftverunreinigungen genannt. Die Transmission ist der Transport bzw. die Ausbreitung sowie mögliche Umwandlung der Stoffe in der Atmosphäre. Bei der Transmission unterliegen die Stoffe den witterungsbedingten atmosphärischen Verhältnissen. Die Deposition ist die Ablagerung von aus der Atmosphäre entfernten Stoffen auf belebten und unbelebten Oberflächen. Unterschieden wird zwischen nasser, trockener und feuchter Deposition. Mit der nassen Deposition werden gelöste und ungelöste Schadstoffe durch die Niederschläge (z. B. Regen, Schnee, Graupel) ausgewaschen. Diese Auswaschung als Selbstreinigung der Atmosphäre kann innerhalb von Wolken (Rainout) oder unterhalb der Wolkenbasis (Washout) erfolgen. Die Effektivität dieses Vorgangs, bestimmt durch den Rainout- bzw. Washout-Koeffizienten, hängt ab von den Die Wolken können die gebundenen Luftverunreinigungen aus verschiedenen Emissionsquellen zu entfernteren Gebieten transportieren. Dabei verändert sich das Verhältnis von trockener zu nasser Deposition von 10:1 in Emittentennähe auf 1:1 in emittentenferne Gebiete. Das heißt, während in der Nähe von Emissionsquellen die trockene Deposition den Hauptanteil der Gesamtdeposition bildet, nimmt der Anteil der nassen Deposition an der Gesamtdeposition mit der Entfernung zur Emissionsquelle zu und trägt dazu bei, dass Luftverunreinigungen auch zu empfindlichen Ökosystemen gelangen können. Die Sedimentation von Staubpartikeln (> 10 µm) durch Schwerkraft bzw. die Adsorption oder die Diffusion von Gasen, Feinstäuben und Aerosolen auf Oberflächen bedingen die trockene Deposition. Diese ist von der chemischen Zusammensetzung der bodennahen Luftschicht abhängig.
Das Projekt "Untersuchungen zum Säureeintrag und zur Säurebildung im Nebel (II)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Kernforschungszentrum Karlsruhe GmbH, Laboratorium für Aerosolphysik und Filtertechnik durchgeführt. Die Erdatmosphaere ist ein oxidatives System. Die Saeurebildung in der Atmosphaere geschieht vornehmlich durch oxidative Umwandlungen anthropogen oder biogen emittierter Nichtmetalloxide. SO2 und NOx werden so zu Sulfat bzw. Nitrat oxidiert und als solche durch trockene oder feuchte Deposition wieder aus der Atmosphaere entfernt. Zur feuchten Deposition tragen auch Nebelereignisse bei. Feuchte Deposition und atmosphaerisches Fluessigwasser weisen oft gegenueber dem Zustand vollstaendiger Neutralisation der Anionen durch die Kationen stark erhoehte Protonenkonzentrationen auf. Die in anthropogen belasteten Gebieten beobachtete zunehmende Versauerung der Deposition wird durch die Saeurebildung dominiert, die mit der SO2- und der NOx-Oxidation einhergeht. Ziel des Vorhabens ist die Quantifizierung des Saeureeintrags in den Nebel ueber Partikeln und der Saeureneubildung im Nebeltropfen selbst. Zur Klaerung des Bildungsmechanismus der Saeure in Nebelereignissen wurden Feldexperimente zur Quantifizierung aller am Saeurebildungsprozess beteiligten Inhaltsstoffe (Vorlaeufer- und Endprodukte) an mehreren Standorten in Baden-Wuerttemberg und in den Vogesen/Elsass durchgefuehrt. Es wurden die Gasphase, die Fluessigwasserphase und die festen Aerosolpartikeln vor, waehrend und nach dem Nebelereignis in Abhaengigkeit von der Groessenverteilung chemisch und physikalisch untersucht. Folgende, allen Messkampagnen gemeinsame Ergebnisse wurden gefunden: - Die freien Saeuregehalte in den Nebelwaessern waren in sogenannten Reinluftgebieten (mit Ausnahme von Strassburg) immer hoeher als in Ballungsgebieten. Die absoluten Frachten sind aber in den Ballungsgebieten groesser. - Waehrend der Nebelereignisse stieg der Saeuregehalt in der Fluessigphase an. Ein gleiches Verhalten zeigten die Aequivalentkonzentrationen von NH4+, SO22- und NO3-. - Die Nebelwasserinhaltsstoffe waren im wesentlichen durch die Auswaschung von Partikeln und Gasen erklaerbar. - An der Saeurebildung in den Troepfchen war auf jeden Fall SO2 beteiligt, da im Nebelwasser S(IV) gefunden wurde. - Kohlenstoffhaltige Partikel haben sich im interstitiellen Aerosol angereichert. - In der Partikelphase trat das Maximum an freier Saeure erst nach dem Nebelereignis ein. - SO42- wurde zu ca. 30 Prozent in die Nebeltroepfchen inkorporiert. - Die N(V)-Frachten im Nebelwasser waren nahezu gleich gross wie die Summen von gasfoermigem HNO3 und Partikelnitrat vor dem Nebelereignis. Nach dem Nebelereignis wurde fuer mehrere Stunden kein gasfoermiges HNO3 und auch kein Partikelnitrat gefunden.
Das Projekt "UN/ECE Integrated Monitoring an der Messstelle Forellenbach im Nationalpark Bayerischer Wald, Zeitraum 01.03.2011 bis 29.02.2012" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Nationalpark Bayerischer Wald durchgeführt. Als räumliche und inhaltliche Ergänzung des Integrierten Monitorings im Forellenbachgebiet und als Beitrag zur flächigen Kartierung der Stofffeinträge aus der Atmosphäre wurden ab 1.9.2011 erste orientierende Messungen zur Deposition am Großen Falkenstein (1315 m ü. NN) in den Kammlagen des Nationalparks Bayerischer Wald aufgenommen, wobei die Einträge des reaktiven Stickstoffs (N) im Zentrum der Untersuchungen standen. Zusätzlich zum Standardprogramm der nassen Deposition im Freiland und der Deposition auf den Waldboden über den Kronendurchlass unter Fichte (Picea abies L.), der aufgrund der physikalischen und chemischen Interaktionen im Kronen- und Stammraum im Allgemeinen nur einen minimalen Schätzwert der Gesamtdeposition darstellt, wurde Wolken- und Nebelwasser gesammelt und analysiert, um Hinweise über Art und Menge auch der feuchten Deposition zu erhalten, für die synonym die Begriffe okkulte und horizontale Deposition verwendet werden.
Das Projekt "Untersuchungen zur Belastung durch Fluorverbindungen und Schwermetalle in den Grenzgebirgen des Freistaates Sachsen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Pflanzenchemie und Holzchemie, Lehrstuhl für Pflanzenchemie und Ökotoxikologie durchgeführt. Anliegen dieser Arbeit war es, anhand der Wirkungskette: Immission - Deposition - Waldoekosystem (Akkumulation in Wildpflanzen und Wildtieren) eine Abschaetzung der Belastung durch Fluoride (bzw. Schwermetalle) fuer die Waldoekosysteme der Saechsischen Grenzgebirge zu geben. Aufbauend auf das Monitoring der Fluorid- und Schwermetallgehalte seit 1993 konnte der Rueckgang der Eintraege ueber Depositionen und der Rueckgang der in speziellen Aesungspflanzen akkumulierten Mengen in einer Phase der drastischen Reduzierung der 'klassischen' Emissionen belegt werden. Am Ende des Untersuchungszeitraumes konnten im Jahresmittel keine Ueberschreitungen von Richt- und Grenzwerten fuer den Fluorid- und Schwermetallgehalt in Depositionen bzw. in Pflanzenmaterial festgestellt werden. Die Analyse von Einzelproben aus den Kammgebieten des Erzgebirges zeigt im Verlaufe eines Jahres eine starke Differenzierung in der Hoehe der Fluorideintraege und in der Hoehe der Fluoridgehalte von ausgewaehlten Aesungspflanzen. Fluoride werden im Verlaufe der Vegetationsperiode von den einzelnen Spezies in unterschiedlicher Menge akkumuliert. Am Ende der Vegetationsperiode 2000 wiesen Pflanzen mit einem hohen Akkumulationskoeffizienten fuer Fluorid wie Eberesche und Salweide an besonders exponierten Standorten noch maximale Fluoridgehalte von 15-20 ppm auf. Damit wurde der Grenzwert fuer empfindliche Pflanzen kurzzeitig um 100 Prozent ueberschritten. Eine sichtbare Pflanzenschaedigung durch eine chronische Fluoridbelastung kann im gesamten Untersuchungsgebiet ausgeschlossen werden. Eine latente (unsichtbare) Schaedigung bzw. eine Praedisponierung gegenueber anderen Schadfaktoren erscheint jedoch moeglich. Neben dem direkten Eintrag gasfoermigen Fluorwasserstoffs ueber die Stomata in die Pflanze ist in den Gebirgslagen mit hoher Nebelhaeufigkeit der Eintragspfad ueber die mit Fluoridionen angereicherte feuchte Deposition nicht zu vernachlaessigen. Benebelungsversuche ergaben, dass Nebelwaesser mit Fluoridkonzentrationen ab 0,8 mg/l, wie sie in den Hochlagen des Erzgebirges noch kurzzeitig auftreten koennen, bei laengerer Benetzungsdauer die Fluoridakkumulation in Assimilationsorganen foerdern. Meteorologische und standortbedingte Faktoren stellen wichtige Einflussgroessen auf den Akkumulationsprozess dar. Praedisponiert fuer Fluorideintraege sind Pflanzen an Bestandesraendern und in aufgelockerten Wiederbewaldungsflaechen in den Kammlagen mit hoher Nebelhaeufigkeit und suedlich-exponierter Lage. Zaehne und Knochen von Rot- und Rehwild aus den betreffenden Forstamtsbereichen weisen nach wie vor noch gegenueber 'Normalwerten' um das 4-6-fach erhoehte Fluoridgehalte sowie Anzeichen von Dentalfluorose auf.
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| Förderprogramm | 16 |
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