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Boden-Dauerbeobachtungsflächen auf landwirtschaftlich genutzten Standorten

Seit langem ist bekannt, dass sich Böden mehr oder weniger schnell verändern. Manche dieser Veränderungen haben natürliche Ursachen. Andere wiederum sind auf Bodenbelastungen zurückzuführen, die der Mensch direkt oder indirekt verursacht. Hierzu gehören zum Beispiel die Stoffeinträge über Niederschlag und Staub (Säuren, Nährstoffe, Schwermetalle, Radionukleide, organische Schadstoffe usw.). Aber auch der Land- oder Forstwirt verändert die Böden seit eh und je durch Kultivierung und Nutzung. Die weitaus meisten dieser Prozesse laufen sehr langsam und für die menschlichen Sinne nur schwer wahrnehmbar ab. Um mögliche Veränderungen zu dokumentieren, führt das LBEG das niedersächsische Boden-Dauerbeobachtungsprogramm durch. Hierzu wurde in Kooperation mit anderen Landesdienststellen ein Netz von insgesamt 90 so genannten Boden-Dauerbeobachtungsflächen (BDF) aufgebaut. Siebzig entfallen auf ortsüblich landwirtschaftlich (BDF-L) genutzte und zwanzig auf forstlich genutzte (BDF-F) Standorte. Die Auswahl von repräsentativen BDF erfolgte anhand geowissenschaftlicher Kriterien wie Boden- und Gesteinsverhältnisse, Klima und Morphologie. Darüber hinaus berücksichtigte das LBEG typische Bodennutzungen wie Land- und Forstwirtschaft oder Naturschutzflächen sowie Belastungsfaktoren (Immissionen, nutzungsbedingte Belastungen etc.). Knapp die Hälfte der BDF (43) wurden stellvertretend für bestimmte Bodenbelastungssituationen ausgewählt, beispielsweise Siedlungsgebiete, Immissionsgebiete, Auengebiete mit belasteten Flusssedimenten sowie erosionsgefährdete Gebiete. Die übrigen 47 BDF geben die Vielfalt der niedersächsischen Böden unter ortsüblicher Bewirtschaftung wieder. Sie dienen auch als Referenz für Flächen mit spezifischer Belastung. Um Aufschluss über die Ursachen und Auswirkungen möglicher Bodenveränderungen zu erhalten, ermittelt das LBEG auf allen 70 landwirtschaftlich genutzten BDF zusätzlich auch den Stoffeintrag über Dünger und Pflanzenbehandlungsmittel sowie den Stoffaustrag mit dem abgefahrenen Erntegut. Der Landwirt protokolliert alle seine Bearbeitungsmaßnahmen. Ziel ist es, auf Basis dieser repräsentativ ausgewählten Messflächen mögliche Bodenveränderungen aufzudecken, Ursache und Auswirkungen zu bewerten und zu prognostizieren. Gelingt dies, steht den Handelnden in Politik, Verwaltung und Bodennutzung rechtzeitig eine gesicherte Datengrundlage für ihre Entscheidungsprozesse zur Verfügung. In anderen Bundesländern gibt es ähnliche Programme, deren inhaltlicher Umfang unter den durchführenden Institutionen abgestimmt ist. Innerhalb Europas ist eine entsprechende Rahmenrichtlinie in Vorbereitung.

Suchraum für Boden-Dauerbeobachtungsflächen auf forstlich genutzten Standorten

Seit langem ist bekannt, dass sich Böden mehr oder weniger schnell verändern. Manche dieser Veränderungen haben natürliche Ursachen. Andere wiederum sind auf Bodenbelastungen zurückzuführen, die der Mensch direkt oder indirekt verursacht. Hierzu gehören zum Beispiel die Stoffeinträge über Niederschlag und Staub (Säuren, Nährstoffe, Schwermetalle, Radionukleide, organische Schadstoffe usw.). Aber auch der Land- oder Forstwirt verändert die Böden seit eh und je durch Kultivierung und Nutzung. Die weitaus meisten dieser Prozesse laufen sehr langsam und für die menschlichen Sinne nur schwer wahrnehmbar ab. Um mögliche Veränderungen zu dokumentieren, führt das LBEG das niedersächsische Boden-Dauerbeobachtungsprogramm durch. Hierzu wurde in Kooperation mit anderen Landesdienststellen ein Netz von insgesamt 90 so genannten Boden-Dauerbeobachtungsflächen (BDF) aufgebaut. Siebzig entfallen auf ortsüblich landwirtschaftlich (BDF-L) genutzte und zwanzig auf forstlich genutzte (BDF-F) Standorte. Die Auswahl von repräsentativen Boden-Dauerbeobachtungsflächen (BDF) erfolgte anhand geowissenschaftlicher Kriterien wie Boden- und Gesteinsverhältnisse, Klima und Morphologie. Darüber hinaus berücksichtigte das LBEG typische Bodennutzungen (Land- und Forstwirtschaft, Naturschutzflächen) und Belastungsfaktoren (Immissionen, nutzungsbedingte Belastungen etc.). Ziel ist es, auf Basis dieser repräsentativ ausgewählten Messflächen mögliche Bodenveränderungen aufzudecken, Ursache und Auswirkungen zu bewerten und zu prognostizieren. Gelingt dies, steht den Handelnden in Politik, Verwaltung und Bodennutzung rechtzeitig eine gesicherte Datengrundlage für ihre Entscheidungsprozesse zur Verfügung. Das BDF-F-Programm besteht aus einer Kombination von Merkmals- und Prozessdokumentation. Die Merkmalsdokumentation beinhaltet die periodische Bestimmung von Vorräten und Zuständen wie physikalische, chemische und biologische Bodenuntersuchungen, Erhebungen der Biomasse und deren Inhaltsstoffe, Beurteilungen des Waldzustands durch Kronenansprache und Nadel-/Blattanalysen sowie Aufnahmen der Bodenvegetation. Die Prozessdokumentation geschieht durch die Messung von Flüssen im und über die Grenzen des Ökosystems. In Waldökosystemen stellen die Deposition, die Freisetzung durch Verwitterung, die Aufnahme in die Biomasse und der Sickerwasseraustrag wichtige Flüsse für viele Elemente dar. Daneben werden auch der Streufall und physikochemische Milieugrößen (Immission, Meteorologie) zur Beurteilung von Stresssituationen für die Waldökosysteme gemessen (Text: Nordwestdeutsche Forstliche Versuchsanstalt). In anderen Bundesländern gibt es ähnliche Programme, deren inhaltlicher Umfang unter den durchführenden Institutionen abgestimmt ist. Innerhalb Europas ist eine entsprechende Rahmenrichtlinie in Vorbereitung.

Anwendung Luftgütedatenbank des Landes Brandenburg

Die im Land Brandenburg kontinuierlich ermittelten Zeitreihen verschiedenster Luftschadstoffe werden erfasst, archiviert und fortgeschrieben. Die Überwachung der Luftqualität in Brandenburg erfolgt durch ein automatisches Luftgütemessnetz nach EU-weiten Vorgaben. Zeitnah werden die aktuellen Messwerte der Schadstoffe Ozon (O3), Stickstoffdioxid (NO2), Feinstaub- Partikel (PM10), Schwefeldioxid (SO2), Kohlenmonoxid (CO) und weitere mehr im LandesUmwelt / VerbraucherInformationssystem Brandenburg (LUIS-BB) veröffentlicht. Ergänzt werden diese Ergebnisse durch eine Zusammenstellung gültiger Grenzwerte sowie Monats- und Jahresauswertungen. Das Landesamt für Umwelt (LfU) betreibt für die kontinuierliche Luftüberwachung das automatische Luftgütemessnetz mit derzeit 17 Stationen zur Überwachung der Luft in Städten und ländlichen Regionen und 5 Stationen zur Überwachung der Luft im verkehrsnahen Raum. Zusätzlich existieren Messpunkte zur Bestimmung von Inhaltsstoffen im Staubniederschlag / in der Deposition. Mehr als 100 Messgeräte liefern täglich bis zu 12.000 Messwerte, die automatisch in die Messnetzzentrale des LfU übertragen, kontrolliert und von hier veröffentlicht werden.

Datenarchiv Staubniederschlagsmessungen/ Deposition in Mecklenburg-Vorpommern

Zur Untersuchung der Nährstoff- und Schadstoffeinträge in Böden und Gewässer wird in M-V ein Depositionsmessnetz betrieben, in dem an sieben Messorten der Staubniederschlag (Gesamtdeposition) und zusätzlich an zwei dieser Standorte die nasse Deposition gemessen und analysiert wird. Neben der gravimetrischen Bestimmung des Staubniederschlags wird dieser darüber hinaus hinsichtlich seiner Inhaltsstoffe (Schwermetalle und Nährstoffe) analysiert. An zwei Standorten wird der Niederschlag auf seine Nährstoffzusammensetzung untersucht.

Staubniederschlag, Schwermetalle im Staubniederschlag

Der Datenbestand setzt sich aus Analysenergebnissen von Staubniederschlagsuntersuchungen zusammen. Neben dem Staubniederschlag werden die Schwermetalle als Inhaltsstoffe bestimmt.

Schwebstaubinhaltsstoffe, Schwermetalle

Der Datenbestand setzt sich aus Analysenergebnissen von Schwebstaubuntersuchungen zusammen. Neben dem Staubniederschlag werden die Schwermetalle bestimmt.

Schwermetalldepositionen

Schwermetalldepositionen 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 Gesamtdeposition EMEP Gebiet 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 Gesamtdeposition EMEP Gebiet 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 Gesamtdeposition EMEP Gebiet 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..

Bergerhoff-Sammler

Bergerhoff-Sammler sind Bulk-Probenahmesysteme, welche über die gesamte Sammelperiode offen sind. Ein Bulk-Sammler ist ein Sammelgerät zur näherungsweisen Erfassung der Deposition sedimentierender trockener und nasser Partikel (Bulk-Deposition) aus der Atmosphäre. Der Wechsel der Bergerhoff-Sammler erfolgt aller vier Wochen, man erhält über diesen Zeitraum einen Mittelwert der Deposition (12 Messwerte pro Messstandort und Jahr) Folgende Parameter können bestimmt werden: Staubniederschlag und Schwermetalle (Zn, Cu, Mn, Pb, Cr, Ni, V, Cd, Co, Sb, Tl, As) Anionen und Kationen Leitfähigkeit und pH-Wert Dioxine/Furane und dioxinähnliche polychlorierte Biphenyle zurück

Eigenbrodt-Probenahmesystem

Eigenbrodt-Probenahmesysteme (Typ Trichter-Flasche-Sammler) sind elektrisch und temperiert betriebene Bulk-Sammler, welche über die gesamte Sammelperiode offen sind. Ein Bulk-Sammler ist ein Sammelgerät zur näherungsweisen Erfassung der Deposition sedimentierender trockener und nasser Partikel (Bulk-Deposition) aus der Atmosphäre. Der Wechsel der Sammler erfolgt aller vier Wochen, man erhält über diesen Zeitraum einen Mittelwert der Deposition (12 Messwerte pro Messstandort und Jahr). Folgende Parameter können bestimmt werden: Anionen und Kationen Leitfähigkeit und pH-Wert Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe zurück

Komponentenspezifische Messungen

Stoffeinträge/-ablagerungen aus der Atmosphäre auf Böden, Pflanzen und in Gewässer können mit sedimentierenden und nicht-sedimentierenden Partikeln sowie aus der Gasphase erfolgen. Je nach Ablagerungsform wird dabei nach nasser und trockener Deposition unterschieden. Die Deposition der sedimentierenden Partikel lässt sich mit geeigneten Sammlern (Probenahmesysteme) erfassen. Die Bestimmung des nicht-sedimentierenden Anteils der trockenen Deposition ist nur mit aufwändigen mikrometeorologischen Verfahren möglich. Ein Verfahren zur gemeinsamen Bestimmung der Deposition sedimentierender und nicht-sedimentierender Atmosphärenbestandteile (Gesamtdeposition) existiert nicht. Folgende Sammler werden unterschieden: Bulk-Sammler Ein Bulk-Sammler ist ein ständig offener Sammler zur näherungsweisen Erfassung der Deposition sedimentierender trockener und nasser Partikel (Bulk-Deposition) aus der Atmosphäre Wet-Only-Sammler Nur bei Niederschlagsereignissen geöffneter Sammler zur näherungsweisen Erfassung der nassen Deposition.

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