Bei den Schwermetallen Blei, Cadmium und Quecksilber ist ein Rückgang der atmosphärischen Einträge (Deposition) zu verzeichnen. Modellrechnungen zeigen: In Deutschland liegen die Schwermetalleinträge aus der Atmosphäre an den UBA Stationen im ländlichen Hintergrund im Jahr 2023 im Bereich von 0,14 – 0.54 kg Blei pro km², 7,4 – 16.1 g Cadmium pro km² und 3,2 – 10,2 g Quecksilber pro km². Herkunft der Schwermetalle Die Schwermetalle Blei (Pb), Cadmium (Cd) und Quecksilber (Hg) sind gekennzeichnet durch Toxizität und chemische Stabilität. Diese Eigenschaften führen dazu, dass sich diese Stoffe in der Umwelt anreichern, Schäden an Ökosystemen verursachen und auch schädliche Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit zeigen können. Sie werden in erheblichem Umfang anthropogen (durch menschliche Tätigkeiten) in die Atmosphäre ausgestoßen/abgegeben. In der Atmosphäre können sie weiträumig und grenzüberschreitend transportiert werden. Durch Depositionsvorgänge (Ablagerung) gelangen sie aus der Atmosphäre auch in andere Umweltmedien. Ein erheblicher Teil der Schwermetalle gelangt aber auch durch erneute Freisetzung bereits früher deponierter Mengen in die Atmosphäre. Es finden somit eine Resuspension (Blei, Cadmium) und Reemission (Quecksilber) statt. In Deutschland sind im Zeitraum 1990 bis 2023 grundsätzlich rückläufige Schwermetallemissionen zu beobachten. Dies zeigt sich auch in den gemessenen und modellierten Depositionsdaten. Im Rahmen des europäischen Überwachungsprogramms EMEP wird mittels atmosphärischer Chemie-Transportmodelle die gesamte Ablagerung (nasse und trockene Deposition ) ausgewählter Schwermetalle flächendeckend für die EMEP-Region (Europa und Zentralasien) berechnet. Die Daten der Modellrechnungen werden in jährlichen Berichten durch das Meteorological Synthesizing Centre - East ( MSC -E) veröffentlicht. Gesamtdepositionen von Blei Die Gesamtdeposition von Blei in der EMEP Region lag 2022 in der Größenordnung von 0,1 bis 1 kg/km²/Jahr mit den höchsten Werten in Zentraleuropa und niedrigsten im nördlichen Teil der EMEP Region. Saisonale Änderungen in der Depositionsrate spiegeln den Einfluss von staubgetragener Deposition aus Afrika und Zentralasien wider, die am stärksten auf Südeuropa auswirkt. In Zentral-sowie Südeuropa dominieren außerdem die Depositionen aus EMEP Regionen und primären anthropogenen Quellen, insbesondere in Ländern mit bedeutenden eigenen nationalen Emissionen wie Deutschland oder Polen. In kleineren Nachbarländern hingegen tragen grenzüberschreitende Transporte maßgeblich zu den Depositionen bei. Insgesamt beläuft sich der Anteil der grenzüberschreitenden Deposition in der EMEP Region auf über 50%. Innerhalb Deutschlands traten die niedrigsten Pb-Depositionen (< 0,5 kg Pb/km²) vorwiegend im Norden und in der Mitte sowie am Alpenrand auf (siehe Karte „Modellierte geographische Verteilung der Gesamtdepositionen in der EMEP-Region, 2022“). Gesamtdepositionen von Cadmium Die Cadmium-Gesamtdepositionen in der EMEP Region variieren im Bereich von 5 bis 60 g Cd/km². In Deutschland traten die höchsten Cd-Depositionen (z. T. > 60 g Cd/km²) in Westdeutschland (NRW), die niedrigsten Cd-Depositionen (z. T. < 15 g Cd/km²) vorwiegend in Teilen Nord-, Süd und Mitteldeutschlands (MV, TH, BY) auf (siehe Karte „Modellierte geographische Verteilung der Gesamtdepositionen in der EMEP-Region, 2022“). Gesamtdepositionen von Quecksilber Die Quecksilber-Gesamtdepositionen im EMEP Gebiet lagen in 2022 größtenteils im Bereich von bis zu 25 g Hg/km² mit einzelnen Hotspots im Osten Europas. Die höchsten Hg-Depositionen in Deutschland traten großräumig in Westdeutschland (NRW), die niedrigsten Hg-Depositionen (< 10 g Hg/km²) großräumig vorwiegend in der Mitte Süd- und Norddeutschlands (siehe Karte „Modellierte geographische Verteilung der Gesamtdepositionen in der EMEP-Region, 2022“). Messungen des Luftmessnetzes des Umweltbundesamtes Schwermetalldepositionen werden auch im Luftmessnetz des Umweltbundesamtes ( UBA ) bestimmt. Dabei wird die nasse Deposition erfasst, d. h. die mit Regen und Schnee eingetragenen Schwermetalle. Die nasse Deposition trägt ca. ¾ zur Gesamtdeposition bei. Die „EBAS“ Datenbank enthält unter anderem auch Schwermetalldepositions-Daten aller deutschen Messstationen. Die nasse Schwermetalldepositionen an sechs UBA-Luftmessstationen im Jahr 2023 sind in der Tabelle „Nasse Jahresdepositionssummen von Schwermetallen und Halbmetallen im Luftmessnetz des Umweltbundesamtes 2023“ zusammengefasst. Die nassen Depositionen von Blei (0,14 – 0.54 kg/km²), Cadmium (7,4 – 16.1 g/km²) und Quecksilber (3,2 – 10,2 g/km²) liegen meist unter den mit dem EMEP-Modell für Deutschland berechneten Gesamtdepositionen, welche zusätzlich die trockenen Depositionen beinhalten..
Großfeuerungsanlagen haben aufgrund der großen Brennstoffmengen eine erhebliche Umweltrelevanz. Seit den 1980er Jahren ist es in Deutschland gelungen, die durch sie hervorgerufene Umweltbelastung - insbesondere ihre Emissionen an Staub, Schwefel- und Stickstoffoxiden und Schwermetallen - erheblich zu senken. Technische Maßnahmen erfolgreich In den letzten Jahrzehnten wurden große Anstrengungen unternommen, um die in großen industriellen Anlagen zur Energieumwandlung wie Kraftwerken, Heizkraftwerken und Heizwerken entstehenden Mengen an luftverunreinigenden Stoffen zu senken oder zu vermeiden. Der Vollzug der Verordnung über Großfeuerungsanlagen (13. BImSchV) aus dem Jahre 1983 hat in den 1980er Jahren in den alten und in den 1990er Jahren in den neuen Bundesländern zu einer erheblichen Verbesserung der Umweltsituation beigetragen. Die Betreiber von Altanlagen konnten durch umfangreiche Nachrüstungsmaßnahmen die Emissionen von Schwefeloxiden (SO x ) und Stickstoffoxiden (NO x ) sowie von Staub einschließlich der an ihm anhaftenden Schwermetalle mindern. Neue Anlagen werden von Anfang an mit hochwirksamen Einrichtungen zur Begrenzung dieser Emissionen ausgestattet. Entwicklung der Emissionen von Luftschadstoffen Schwermetalldepositionen werden auch im Luftmessnetz des Umweltbundesamtes ( UBA ) bestimmt. Betreiber von Großfeuerungsanlagen - das sind Feuerungsanlagen mit einer Feuerungswärmeleistung von 50 Megawatt oder mehr - müssen seit 2004 zusätzlich zu den jährlichen Emissionsfrachten von SO x , NO x und Staub auch die Brennstoffeinsätze berichten. Darauf aufbauend übermittelt Deutschland im Rahmen EU-rechtlicher Vorgaben alle drei Jahre eine Zusammenfassung dieser Daten an die EU-Kommission. Der Geltungsbereich der Verordnung wurde 2004 auf Gasturbinenanlagen und 2013 auf Verbrennungsmotoranlagen mit jeweils 50 Megawatt Feuerungswärmeleistung oder mehr ausgedehnt. Erstmals zum Berichtsjahr 2016 verpflichtet die 17. BImSchV auch die abfallmitverbrennenden Großfeuerungsanlagen zur Berichterstattung an den Bund. So hat sich der Kreis der berichtspflichtigen Anlagen stufenweise vergrößert. Die Abbildungen „Entwicklung der jährlichen Emissionsfrachten von Schwefeloxiden aus Großfeuerungsanlagen“ und „Entwicklung der jährlichen Emissionsfrachten von Stickstoffoxiden aus Großfeuerungsanlagen“ zeigen die Wirksamkeit der in den 1980er und 1990er Jahren ergriffenen Maßnahmen zur Emissionsminderung. Den Abbildungen liegen Datenerhebungen zugrunde, die ab dem Jahr 1992 regelmäßig jährlich erhoben werden. Zu diesem Zeitpunkt war in Westdeutschland die Nachrüstung von bestehenden Großfeuerungsanlagen mit Einrichtungen zur Minderung der SO 2 - und NO x -Emissionen bereits weitgehend abgeschlossen. Deutschlandweit sanken die Emissionen von Schwefeldioxid zwischen 1992 und 2022 nochmals um 96,3 %, von rund 2,5 Millionen Tonnen (Mio. t) auf rund 0,1 Mio. t, die Stickstoffoxid-Emissionen nahmen im gleichen Zeitraum um 63,7 %, von rund 0,45 Mio. t auf rund 0,16 Mio. t ab. Der Anstieg der NO x - Frachten zum Jahr 2004 ist auf die ab diesem Zeitpunkt wirksame Einbeziehung von Gasturbinenanlagen in die Berichterstattungspflicht zurückzuführen. Die Einbeziehung der Emissionen von Verbrennungsmotoranlagen ab dem Jahr 2013 wirkt sich wegen der bundesweit sehr geringen Anzahl solcher Anlagen im Geltungsbereich der Verordnung kaum auf die Emissionsentwicklung der Großfeuerungsanlagen aus. Der Anstieg der SO 2 und der NO x -Frachten zum Jahr 2016 ist darauf zurückzuführen, dass abfallmitverbrennende Großfeuerungsanlagen erstmals für das Jahr 2016 zur Berichterstattung ihrer Emissionen verpflichtet sind; zum Teil haben diese Anlagen in den Jahren davor auf freiwilliger Basis ihre Emissionen berichtet. Der in den Jahren 2017 - 2019 erkennbare, beachtliche Rückgang der Emissionen gegenüber 2016 wurde durch zwei Faktoren begünstigt: Zum einen ging in den Kraftwerken der Einsatz von Stein- und Braunkohle bis zum Jahr 2019 merklich zurück, dagegen stieg der Einsatz von Erdgas an. Zum anderen mussten zahlreiche Großfeuerungsanlagen ab 1.1.2016 strengeren emissionsbegrenzenden Anforderungen der 13. und 17. BImSchV entsprechen. Während der Corona-Pandemie, im Jahr 2020, ging die Stromproduktion und damit auch der Einsatz an Stein- und Braunkohlen zurück. Infolgedessen sanken die NO X und SO 2 Emissionen noch einmal deutlich. Der Emissionsanstieg im Jahr 2021 hat verschiedene Gründe. Witterungsbedingt ging die Windstromeinspeisung deutlich zurück. Zugleich stieg der Stromverbrauch im Zuge der wirtschaftlichen Erholung wieder an. Infolgedessen erhöhte sich der Einsatz von Stein- und Braunkohlen in Kraftwerken. Aufgrund der Gaskrise wurde auch im Jahr 2022 mehr Stein- und Braunkohle aber auch mehr Heizöl genutzt, während der Erdgaseinsatz deutlich zurückging. Der dennoch erfolgte Emissionsrückgang ist durch die strengeren Grenzwerte der 13.BImSchV aus dem Jahre 2021 zu erklären. Aktuelle Angaben zu den jährlichen Emissionsfrachten - auch von anderen Schadstoffen - von Standorten mit einer oder mehreren Großfeuerungsanlagen finden sich auf der Webseite Thru.de , die Informationen zu Schadstofffreisetzungen und der Entsorgung von Abfällen sowie zu Emissionen aus diffusen Quellen zusammenführt. Entwicklung der jährlichen Emissionsfrachten von Schwefeloxiden aus Großfeuerungsanlagen Quelle: Umweltbundesamt Diagramm als PDF Diagramm als Excel mit Daten Entwicklung der jährlichen Emissionsfrachten von Stickstoffoxiden aus Großfeuerungsanlagen Quelle: Umweltbundesamt Diagramm als PDF Diagramm als Excel mit Daten
Die Diversität von Pflanzenbeständen wird vor allem durch abiotische Standortbedingungen, biotische Interaktionen, das Störungsregime und auch die Diasporenverfügbarkeit beeinflusst. Welche Rolle die einzelnen Faktoren und deren unterschiedliche Kombination quantitativ für die Entstehung und Erhaltung von Diversität haben, ist bislang unklar und wird in dem beantragten Forschungsvorhaben modellhaft für die niedermoorgeprägte Grünlandvegetation nordwestdeutscher Flusstal-Landschaften analysiert. In regelmäßig überfluteten Grünlandbeständen kommt der hydrochoren Ausbreitung eine besondere Rolle für die Diasporenverfügbarkeit zu. Dabei sind die Einflussfaktoren für die Quantität und die Artenzusammensetzung des Diasporentransports in Fließgewässern sowie dessen zeitliche und räumliche Variabilität noch weitgehend unverstanden. Unbekannt ist, ob und in welchem Ausmaß transportierte Diasporen während Überflutungsereignissen sedimentieren, in Spülsäumen akkumulieren und vor allem ob diese sedimentierten Diasporen unter den aktuellen standörtlichen Gegebenheiten und Nutzungsverhältnissen tatsächlich einen Einfluss auf die Artenzusammensetzung und Diversität der Pflanzenbestände haben. Untersuchungen sowie Freilandexperimente zu diesen Fragen sollen die Bedeutung der Hydrochorie für die Grünlandvegetation von Flusstallandschaften aufzeigen. In (faktoriellen) Freilandexperimenten werden Effekte der Diasporenverfügbarkeit, der Standortbedingungen und der Nutzungsverhältnisse sowie des Störungsregimes auf die Artenzusammensetzung und -vielfalt analysiert und deren Interaktion untersucht.