Standortspezifisch differenzierte Erfassung atmosphärischer Stickstoff- und Schwermetalleinträge mittels Moosen unter Berücksichtigung des Traufeffektes und ergänzende Untersuchungen zur Beziehung von Stickstoffeinträgen und Begleitvegetation

Abstract

In terrestrischen Ökosystemen können über die Atmosphäre eingetragene und im Boden oder in Organismen angereicherte Schadstoffe wesentliche Belastungen darstellen. Sind diese dauerhaft erhöht, können sich langfristig negative Auswirkungen auf Ökosysteme und ihre Strukturen und Funktionen ergeben. Während sich atmosphärische Schwermetalleinträge durch Bemühungen zur Luftreinhaltung in den letzten beiden Jahrzehnten zum Teil deutlich reduziert haben, stellt insbesondere reaktiver Stickstoff durch zunehmende landwirtschaftliche Nutzungen und durch ein steigendes Verkehrsaufkommen einen bedeutenden Luftschadstoff dar. Um Aussagen über die Menge und die räumliche Verteilung von Luftschadstoffen treffen zu können, kann auf geeignete Bioindikationsverfahren zurückgegriffen werden. Ein solches anerkanntes, standardisiertes und methodenharmonisiertes Verfahren, das seit dem Jahr 1990 auf europäischer Ebene flächendeckend und in regelmäßigen Intervallen durchgeführt wird, bildet das sogenannte Moosmonitoring. Es soll Aufschluss geben über räumliche und zeitliche Trends atmosphärischer Schadstoffdepositionen in terrestrischen Ökosystemen und nutzt dafür Moose, die in Hintergrundgebieten auf Freiflächen entnommen werden. Insbesondere die Senkenfunktion von Wäldern für atmosphärische Schadstoffeinträge wurde bei der Kartierung der Moose zur Abschätzung der Schadstoffdepositionen bislang allerdings nicht berücksichtigt und Zusammenhänge zur Schadstoffanreicherung in Moosen durch die Kronentraufe von Bäumen folglich nicht hinreichend explorativ untersucht. Diese kann letztendlich auch auf die Beurteilung des Ausmaßes und der Auswirkungen atmosphärischer Depositionen einen erheblichen Einfluss haben. Die wesentlichen Ziele der vorliegenden Arbeit waren daher Untersuchungen zum Einfluss der Kronentraufe auf die Anreicherung atmosphärischer Schadstoffeinträge in Moosen unter besonderer Berücksichtigung von Stickstoff, die aufgrund der primären Ausrichtung des Moosmonitorings auf Schwermetalle zu Vergleichszwecken durch die Elemente Blei, Cadmium, Chrom, Kupfer, Nickel, Quecksilber und Zink erweitert wurden. Zusätzlich zur quantitativen Abschätzung atmosphärisch deponierter Stickstoff- und Schwermetalleinträge mit Hilfe von Moosen als sogenannte Monitororganismen unter besonderer Berücksichtigung der Kronentraufe von Bäumen wurden in der vorliegenden Arbeit Gefäßpflanzen und Moose als Zeigerorganismen für die qualitative Beurteilung atmosphärischer Stickstoffeinträge verwendet.

Atmospherically induced and in the soil enriched pollutants can pose a serious strain to terrestrial ecosystems. If the contamination levels are permanently elevated, negative consequences for the ecosystems and their structures and functions can arise. While the heavy metal levels have successfully been reduced through the prevention efforts of air pollution during the last two decades, reactive nitrogen has become an eminent air pollutant through the increasing agricultural use as well as the higher traffic volume. Appropriate measures of bioindicators have to be utilised to reach conclusions about the quantity and spatial distribution of air pollutants. One of these methods is the so-called moss survey, an established, standardised and method harmonised approach that has been conducted regularly and widespread on a European level since 1990. This is supposed to demonstrate spatial and temporal trends of atmospheric pollutant depositions in terrestrial ecosystems. The method hereby uses mosses, which were taken from background areas on open fields. In particular the sink function of forests with atmospheric pollutant levels has yet not been taken into consideration for the mapping of mosses with the aim to estimate the level of pollutant depositions, leading to an insufficient number of explorative research on the interdependency between the accumulation of pollutants in mosses and the canopy drip of trees. This can ultimately also significantly influence the judgement of the magnitude and the consequences of atmospheric depositions. The thesis at hand therefore focusses mainly on the influence of the canopy drip of trees on the accumulation of atmospheric pollutants in mosses under special consideration of nitrogen. To facilitate a comparison with the focus on heavy metals of the moss survey this study also included the heavy metals cadmium, chromium, copper, lead, mercury, nickel and zinc. In addition to the quantitative estimation of atmospherically deposited nitrogen and heavy metal inputs through the use of mosses as so-called monitor organisms under special consideration of the canopy drip of trees, this study used vascular plants and mosses as indicator organisms for qualitative estimates of atmospheric nitrogen inputs.