Nasse, trockene und Gesamtdeposition

Einträge aus dem Niederschlag und Messmethoden

Teile der Stoffeinträge, die zur Versauerung und Überdüngung von Böden und Vegetation beitragen, werden gasförmig, als feste Teilchen oder in Niederschlag und Luftfeuchtigkeit gelöst in Ökosysteme eingetragen und auf Oberflächen abgelagert (Deposition).

Als nasse Deposition wird der Stoffeintrag durch Niederschlag von Regen und Schnee bezeichnet. Sie ist nur abhängig von der Konzentration des Stoffes in der Luft und der Niederschlagsmenge am Untersuchungsort. Mit offenen Sammelgefäßen (engl. Bulk) mit aufgesetztem Trichter lassen sich aus der Atmosphäre die im Niederschlag gelösten Stoffe auffangen.

In der Luft vorhandene feste und gasförmige Teilchen lagern sich ebenfalls auf Böden und der Vegetation ab. Sie bilden die trockene Deposition. Sie ist zum Großteil abhängig von der Art und Beschaffenheit der aufnehmenden Oberfläche; je größer und rauer diese ist, desto mehr Stoffmenge wird deponiert. Deshalb nehmen Bäume mit ihrem dichten Kronendach mehr Schadstoffe auf als eine Wiesenfläche. Exakte Messungen der trockenen Deposition erfordern eine Vielzahl aufwendiger Messgeräte. Mit Hilfe von einfachen Passivsammlern kann zumindest die gasförmige Konzentration in der Luft zum Beispiel von Stickstoffverbindungen abgeschätzt werden.

Nasse und trockene Deposition verhalten sich im Gesamtstoffeintrag im Mittel etwa wie Eins zu Eins.

Für die Ermittlung der Gesamtdeposition müssen alle Komponenten der nassen, trockenen und der feuchten Deposition (Nebel- und Wolkentröpfchen) berücksichtigt werden. Dies ist nur mit umfangreichen Rechenmodellen möglich.

Der mit offenen Bulk-Niederschlagssammlern erfasste Anteil der Gesamtdeposition beinhaltet die nasse Deposition und den Teil der trockenen Deposition, der mit dem Staub über einen Trichter in die Sammelflasche gespült wird. Der Inhalt der Sammelflasche wird durch ein passives Kühlsystem während der Sommermonate vor zu starker Aufheizung geschützt. Damit werden Stoffveränderungen durch Bakterien und Algen eingeschränkt. Die einfachen Bulk-Niederschlagssammler des LfU (LfU-Standardbulk) werden alle 14 Tage beprobt.

Aufbauskizze eines Bulk-Niederschlagssammler Bild vergrössern Aufbauskizze eines Bulk-Niederschlagssammler

Der LfU-Standardbulk ist eine Modifikation des Bulk-Sammlers nach der LAWA-Richtlinie (LAWA 1998: Atmosphärische Deposition – Richtlinie für Beobachtung und Auswertung der Niederschlagsbeschaffenheit. Länderarbeitsgemeinschaft Wasser).

Elektrisch betriebene Sammeleinrichtungen, wie der offene elektrische Bulk-Niederschlagssammler (E-Bulk) und der Wet-only-Niederschlagssammler, sind mit einem Kühl- und Heizaggregat ausgestattet, das die Probentemperatur in der Sammelflasche annähernd unabhängig von der Außentemperatur auf 5 bis 8°C hält und damit einen längeren Sammelzeitraum von 28 Tagen ermöglicht. Der E-Bulk sammelt genau wie der Standardbulk neben der nassen einen Teil der trockenen Deposition. Um nur die nasse Deposition messen zu können, werden Wet-only-Sammler eingesetzt. Sie haben einen sensorgesteuerten Deckel, der den Trichter nur für nassen Niederschlag öffnet.

Wet-only-Niederschlagssammler Bild vergrössern Wet-only-Niederschlagssammler

Das immissionsökologische Depositionsmessnetz setzt sich aus sechs naturnahen, sechs landwirtschaftlich geprägten und zwei städtischen Messstellen zusammen. Neben der Untersuchung mit E-Bulks werden an acht dieser Stationen (Dauerbeobachtungsstationen = DBS) parallele Messungen im Wet-only und an zwei DBS im LfU-Standardbulk durchgeführt. Vor Ort wird die Niederschlagsmenge bestimmt, ein Teil der Probe abgefüllt und gekühlt ins Labor gebracht. Dort wird die ungefilterte Probe unter anderem auf ihren Gehalt an Sulfat (SO42-), Ammonium (NH4+) und Nitrat (NO3-) untersucht.

Passivsammler auf einer Stange mit Regenschutz Passivsammler für Stickstoffverbindungen

Der Gehalt gasförmigen Ammoniaks in der Luft (NH3-Konzentration) wird mit Hilfe von Diffusionssammlern (Passivsammler nach dem FERM-Typ) bestimmt. Das Gas wird an einem mit Säure behandelten Filter aufgenommen und dabei in Ammonium umgewandelt. Die Menge des am Filter festgehaltenen Ammoniums kann im Labor ionenchromatografisch bestimmt und damit auf die Ammoniakkonzentration zurückberechnet werden. Es wird die mittlere Konzentration über den 28-tägigen Sammelzeitraum angegeben.

Ammoniakkonzentrationen werden an ausgewählten Standorten des immissionsökologischen Messnetzes ermittelt.