Luftgüte-Rindenmonitoring mit Immissions-Fingerprinting
Ein neues Probenahmegerät- und Verfahren zum Biomonitoring von Luftschadstoffdepositionen für die Emittentenüberwachung und für das Flächenmonitoring


Im Rahmen eines FuE-Vorhabens des Landes Bremen wurde ein neues Probenahmegerät und Messverfahren zur Bestimmung von Immissionsbelastungen auf der Basis des Passivsammlers Baumrinde entwickelt. Hintergrund ist der Einsatz bei der Emittentenüberwachung. In Kombination mit einem Fingerprintingansatz soll mit dem neuen Verfahren eine Kontrolle von Ausbreitungsrechnungen erfolgen und das Verhältnis von Grund- und Zusatzbelastung in Bezug auf Emittenteneinflüsse ermittelt werden. Für ausreichend sichere Aussagen mit den derzeitigen verfügbaren technischen Verfahren (Sammler, kontinuierliche Messungen) sind aufgrund der üblicherweise hohen Variabilität der Luftbelastung langfristige, eigentlich mehrjährige Erfassungen notwendig, was z.B. in der Genehmigungspraxis für Industrieanlagen etc. nicht eingehalten werden kann. Die Rinde von Bäumen ist den Luftschadstoffen hingegen über mehrere Jahre ausgesetzt und akkumuliert diese in den äussersten Rindenschichten. Zudem handelt es sich bei der äusseren Rinde um totes Gewebe, das keine störenden Wachstumszyklen oder metabolische Prozesse aufweist wie dies bei anderen pflanzlichen Bioakkumulatoren der Fall ist. Das neu entwickelte Probenahmeverfahren mit dem Hofmann Rindenprobenehmer erlaubt erstmalig eine standardisierbare Entnahme von Baumrinde in definierter Schichtdicke unter pro-Analysis-Bedingungen, so dass mit einer einmaligen Beprobung die Bestimmung der mittleren Luftschadstoffbelastung für zahlreiche akkumulierbare und persistente Umweltschadstoffe auf vergleichbare Weise möglich wurde.

Das Vorhaben wurde massgeblich vom Ökologiebüro Hofmann in Bremen (Dipl.-Biol. F. Hofmann) durchgeführt, unter Beteiligung von TIEM Integrierte Umweltüberwachung GbR in Bremen/Nörten-Hardenberg, dem Bremer Umweltinstitut GmbH (Dipl.-Ing.chem.tech. U. Siemers, Dr. P. Stolz), dem Institut für Statistik an der Universität Bremen (Dipl.-Math. W. Wosniok), dem Institut für Agrarökologie in Braunschweig (Dr. A. Giesemann) und dem Centre de Geochimie de la Surface in Strasbourg (Dr. G. Bracke).

Eine erste Validierung des Verfahrens an 54 Standorten wurde gerade abgeschlossen. Die Hauptprüfung erfolgte in der Umgebung von Emittenten mit bekannten Belastungsradienten im Bremer Raum (u.a. Stahlhütte, Verkehrsbelastung, Energieproduktion) und in Nordenham (Blei- und Zinkhütte). Zudem konnten an Messstellen des Bundes und der Länder entsprechende Proben unter vergleichbaren "Standard"-Bedingungen gezogen (frei anströmbare Bäume) und auch Standorte mit abweichenden Immissionsbedingungen berücksichtigt werden, z.B. Bestände wie Level II-Flächen der Waldschadensforschung sowie Ökosystemforschungsflächen. Als Standardbaumart diente Eiche, darüberhinaus wurden auch Kiefer, Fichte, Esche, Pappel und Linde beprobt. Die Rindenproben wurden auf 54 Elemente, 17 PAK und die Isotopenverhältnisse von S und Pb untersucht.

Eine Analyse der Ergebnisse liegt nun vor: Sie zeigt, dass sich die Gradienten für die relevanten Stoffe in der Umgebung der Emittenten signifikant wiederfinden lassen. Hierbei sind differenzierbare Fingerprints in den Stoffmustern erkennbar, so dass sich verschiedene Einflüsse abgrenzen lassen. Neben der Blei- und Zinkhütte und dem Stahlwerkskomplex lassen sich auch weitere Schadstoffeinflüsse, z.B. aus der Verkehrsbelastung und der Energieerzeugung, gut charakterisieren. Der derzeitige Auswertestand lässt die Aussage zu, dass sowohl ein Einsatz unter Standardbedingungen für räumliche Vergleiche mit den Immissionsmessnetzen möglich ist als auch Beprobungen innherhalb von Beständen für Vergleiche von beispielsweise Level II-Flächen machbar sind. Das Verfahren erscheint geeignet um mit einer hohen Probenzahl in die Fläche zu gehen und somit ideal die eher punktuell einsetzbaren technischen Erfassungsmethoden zu ergänzen, die dann als Eichstützpunkte fungieren.

Das neue Verfahren erlaubt erstmalig ein allgemein anwendbares, standardisierbares Rindenmonitoring. Es eignet sich damit insbesondere für ein Screening von Schadstoffdepositionen. Allgemein dürfte ein Einsatz dort vorteilhaft sein, wo möglichst zügig ein Überblick über die Verhältnisse zur Immissionsbelastung gefragt ist, da eine große Zahl an Schadstoffen zeitgleich über viele Standorte untersucht werden kann. Ein besonderes Potential sehen wir für die Genehmigungspraxis und Überwachung von Emittenten, da hierbei eine Ermittlung von Grund- und Zusatzbelastung über das Fingerprinting möglich ist.

Die Auswertungen sollen in Kürze abgeschlossen werden. Ein ausführlicher Beitrag für die Zeitschrift UWSF ist in Vorbereitung.

Weitere Informationen:
Dipl.-Biol. Frieder Hofmann
Ökologiebüro Hofmann
TIEM Integrierte Umweltüberwachung GbR
Rennstieg 25
D-28205 Bremen
Tel.: +49-421-706474
Fax: +49-421-74106
eMail: f.hofmann@oekologiebuero.de



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Erstellt am 30.01.03, Frank Müller