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Letzte Änderung: 26.07.2011
Luftschadstoffe können in der Atmosphäre über weite Strecken transportiert und anschließend in Ökosysteme eingetragen (Deposition) werden. Dort wirken sie auf unterschiedliche Weise auf die Böden, sowie auf Flora und Fauna. Für Landökosysteme stellt der Schadstoffeintrag über die Atmosphäre häufig den wichtigsten Belastungspfad dar.
Luftschadstoffe können zum Einen direkte Schäden an Pflanzen und Tieren bewirken, zum Anderen können sie nach ihrer Ablagerung abiotische Umweltfaktoren verändern. Bestimmte Arten und Lebensgemeinschaften werden dadurch verdrängt. Hohe Einträge luftgetragener Schadstoffe führen so zu einem Verlust an biologischer Vielfalt und bedrohen naturnahe Ökosysteme dauerhaft in ihrer Existenz. Die Begrenzung der Luftbelastung ist deshalb ein entscheidender Schritt zum Schutz der menschlichen Gesundheit und der Umwelt. Um das Ausmaß der Gefährdung von Ökosystemen durch Luftschadstoffe abzuschätzen, werden die eingetragen Schadstoffmengen mit ökosystemspezifischen kritischen Belastungsgrenzen (Critical Loads) verglichen. Dadurch ist es möglich Belastungsschwerpunkte zu erkennen und Minderungsmaßnahmen zu optimieren (mehr zu Wirkungen und ihrer Bewertung)
Um empfindliche Ökosysteme vor schädlichen Einwirkungen zu schützen, sieht das Immissions- und Naturschutzrecht vor, dass Anlagen (z.B. Straßen, landwirtschaftliche Tierhaltungsanlagen) nur dann genehmigt werden, wenn die Emissionen der geplanten Anlage zu keinen erheblichen Schäden an Pflanzen und Ökosystemen führen (mehr zur Bewertung im FFH- und Immissionsschutzrecht).
Im Falle einer Schädigung, z.B. durch Luftschadstoffe, können Ökosysteme ihre vielfältigen Funktionen im Naturhaushalt (z.B. Puffer- und Filterfunktionen), die häufig auch für den Menschen von vitaler Bedeutung sind, nur noch eingeschränkt erfüllen. Bewertungsmethoden stellen deshalb zunehmend die Funktionsfähigkeit von Ökosystemen und deren Beeinträchtigung, z.B. durch Schadstoffbelastungen, in den Mittelpunkt der Betrachtungen (mehr zur Beurteilung der Ökosystemintegrität).
Luftschadstoffe wirken nicht nur direkt über die Luft, sondern schädigen nach ihrer Ablagerung (Deposition) auch Ökosysteme. Sie werden gasförmig, als Partikel oder in Niederschlag und Luftfeuchtigkeit gelöst eingetragen.
Den Eintrag von luftgetragenen Schadstoffen in Ökosysteme durch Niederschlag in Form von Regen und Schnee bezeichnet man als nasse Deposition. Dieser Prozess ist in starkem Maße abhängig von der atmosphärischen Konzentration des jeweiligen Schadstoffs und der Niederschlagsmenge am Untersuchungsort.
Die Bestimmung der nassen Deposition erfolgt durch Messungen der Schadstoffkonzentrationen im aufgefangenen Niederschlag. Mehrere lokale, regionale und nationale Monitoring-Programme und -Netzwerke tragen zu diesen Messungen bei.
Die Depositionsdaten der ausreichend dicht und gleichmäßig verteilten Messstandorte werden mit fein skalierten, meteorologischen Jahres-Niederschlagsdaten (1 x 1 km2) zu deutschlandweiten Nass-Depositionsfeldern verknüpft und lassen sich so in nationalen Karten darstellen.
Luftgetragene Partikel und Gase lagern sich auch ohne Regen und Schnee auf Böden und Vegetation sowie auf Materialien ab. Atmosphärische Bedingungen, die Konzentration des Schadstoffs in der Luft, sowie die Eigenschaften des Rezeptors bestimmen die Menge des trockenen Eintrags. Größe, Form und Beschaffenheit der Rezeptoroberfläche kommt dabei die größte Bedeutung zu. So kämmt die Kronenschicht von Wäldern Partikel und Feinst-Tröpfchen sehr effektiv aus und hält zusätzlich durch die direkte Aufnahme von Schadstoffen in die Blätter große Mengen von schädlichen Verbindungen im Waldökosystem zurück.
Die trockene Deposition wird nur an wenigen Messstellen routinemäßig aufgezeichnet.
Flächendeckend hoch aufgelöste Daten der Trockendeposition (1 x 1 km2) werden in Deutschland mit Hilfe von Modellen berechnet.
Atmosphärische Schadstoffe lösen sich in Nebel- und Wolkentröpfchen und gelangen mit der Feuchtigkeit in Ökosysteme. Ähnlich wie bei der trockenen Deposition hängt die Menge der okkulten Deposition in besonderem Maße von der Rezeptorbeschaffenheit ab. Fachleute kombinieren Landnutzungs- und meteorologische Daten sowie Daten zur Immissionssituation von Schadstoffen und berechnen flächendeckende, fein skalierte Daten der Okkulten Deposition (1 x 1 km2) für Waldgebiete oberhalb von 250 ü.N.N.
Die nasse Deposition ist für etwa ein Drittel der gesamten Stoffeinträge über den Luftpfad verantwortlich, die trockene Deposition für die verbleibenden zwei Drittel.
Die Gesamtdeposition wird durch eine Kombination der räumlich interpolierten Messungen der nassen Deposition mit der modellierten trockenen und okkulten Deposition ermittelt. Sie liegt räumlich hoch aufgelöst (1 x 1 km2) und landnutzungsabhängig vor.
Luftschadstoffe breiten sich in der Atmosphäre aus und werden großflächig in Ökosysteme eingetragen. Dort üben sie in unterschiedlicher Weise Wirkungen auf Flora und Fauna aus und beeinflussen somit die biologische Vielfalt.
Einträge von Schwefel- und Stickstoffverbindungen führen im Boden zur Versauerung. Damit einhergehend ändern sich Menge und Zusammensetzung des Nährstoffangebotes. Pflanzen und Pflanzengesellschaften, die auf neutrale Bodenverhältnisse angewiesen sind, haben bei den derzeit herrschenden Immissionen langfristig keine Überlebenschance. Die entsprechenden Ökosystemtypen verschwinden und die Vielfalt der Ökosysteme wird verringert.
Stickstoffverbindungen wirken darüber hinaus eutrophierend auf naturnahe terrestrische Ökosysteme. Langanhaltende, erhöhte Stickstoffeinträge über die Luft verändern die Gleichgewichte zwischen Stickstoff und anderen Nährstoffen (wie Magnesium, Phosphor und Kalium) im Boden und damit auch ihre ausgewogene Aufnahme durch die Pflanzen. Der unausgewogene Ernährungsstatus im Ökosystem führt zu geringerer Toleranz gegenüber kurzzeitigen Störungen oder Stress (Frost, Trockenheit, Schädlinge). Stickstoffeinträge sind eine Hauptursache für den Verlust biologischer Vielfalt in Europa.
Schwermetalle wirken bei Überschreitung bestimmter Konzentrationen toxisch auf Lebewesen und können dann Ökosystemfunktionen stören.
Auch bodennahes Ozon hat eine schädigende Wirkung auf die Vegetation. Die Schadwirkung kann direkt sein und zu Ertrags- beziehungsweise Qualitätsverlusten (zum Beispiel Verfärbungen und Absterben von Blattteilen) führen oder im Falle von Bäumen auch langfristige Effekte haben (etwa die Steigerung der Empfindlichkeit gegenüber Schädlingen).
Allgemein führt lang anhaltender Stress durch Stoffeinträge zur Destabilisierung von Ökosystemen (z.B. Waldschäden), die dann natürlichen Stressfaktoren und Klimaänderungen gegenüber anfälliger sind.
Alle genannten anthropogenen (d. h. durch den Menschen verursachten) Einflüsse wirken zusammen und gemeinsam mit natürlichen Standortfaktoren sehr unterschiedlich: Die Wirkungen können sich gegenseitig verstärken oder auch abschwächen.
Die durch die Luftschadstoffe (mit) verursachten Veränderungen der Ökosysteme können dazu führen, dass diese ihre Funktionen nur noch eingeschränkt erfüllen, was auch Dienstleistungen für den Menschen einschränkt, so z. B. die Bereitstellung von sauberem Grundwasser und anderen Ressourcen, Hochwasserschutz, die Eignung für Erholungszwecke u. v. m.