Deutscher Critical Load Datensatz

Prinzip der Critical Load

Unter dem Begriff Critical Load sind naturwissenschaftlich begr√ľndete Belastungsgrenzen zu verstehen, die f√ľr die Wirkung von Luftschadstoffen auf unsere Umwelt ermittelt werden. Die Einhaltung oder Unterschreitung solcher Belastungsgrenzwerte gibt nach heutigem Wissen Gew√§hr daf√ľr, dass ein ausgew√§hltes Schutzgut, der √∂kologische Rezeptor, weder akut noch langfristig gesch√§digt wird. Die Schutzg√ľter oder Rezeptoren k√∂nnen ganze √Ėkosysteme sein, Teile davon oder Organismen, aber auch Baudenkm√§ler oder besondere Materialien. Als Wert f√ľr die Critical Loads wird in quantitativer Absch√§tzung derjenige Schadstoffeintrag bestimmt, bei dessen Unterschreitung nach derzeitigem Kenntnisstand sch√§dliche Effekte am ausgew√§hlten Schutzgut nicht zu erwarten sind.

In Deutschland wurde, wie in vielen anderen europ√§ischen L√§ndern auch, f√ľr den Wald und andere naturnahe √Ėkosysteme der Critical-Load-Ansatz benutzt, um f√ľr den S√§ureeintrag und f√ľr die eutrophierenden¬† Luftschadstoffe die √∂kologischen Belastungsgrenzen zu bestimmen. Dazu benutzt wird eine Massenbilanzmethode, bei der - wie auf einer Waage - den Eintr√§gen der betrachteten Stoffe auf der einen Seite die Aufnahme oder Festlegung dieser Stoffe sowie ein unsch√§dlicher oder tolerierbarer Austrag auf der anderen Seite gegen√ľbergestellt werden. Solange diese Waage ausgeglichen ist werden die √∂kologischen Belastungsgrenzen - die Critical Load - nicht √ľberschritten. Jeder weitere Eintrag f√ľhrt jedoch zu einer Sch√§digung des Rezeptors und zur Gef√§hrdung der Stabilit√§t des Systems. Im Vergleich mit der aktuellen Luftbelastung durch diese Schadstoffe zeigt sich dann, wo und in welchem Umfang weitere Ma√ünahmen notwendig sind, um auf Dauer stabile √Ėkosysteme zu erhalten. Die Einhaltung √∂kologischer Belastungsgrenzen wird damit Kriterium und Ziel von Ma√ünahmen im Umweltschutz.
Den Critical Load werden die tats√§chlichen Depositionen atmosph√§rischer Schadstoffe (Actual oder Deposition Load) gegen√ľbergestellt (siehe Abbildung). Aus der Differenz der beiden Gr√∂√üen ergibt sich, ob die Belastungsgrenzen eingehalten oder √ľberschritten werden. Bei einer √úberschreitung (Exceedance) der Critical Load sind Ma√ünahmen zur Reduzierung der Schadstoffbelastung notwendig. Dabei ist das generelle Ziel die Einhaltung der Critical Load, auf dem Weg dahin sind Zwischenziele (Target Load) m√∂glich.

 

Deutsche Critical Load Daten

F√ľr das ‚ÄúInternational Cooperative Programme on Modelling and Mapping of Critical Levels & Loads and Air Pollution Effects, Risks and Trends‚Äú (ICP M&M) stellen die ‚ÄěNational Focal Centre‚Äú (NFC) l√§nderspezifische Daten zu den Critical Load zur Verf√ľgung. Im Auftrag des Umweltbundesamtes erf√ľllt √ĖKO-DATA diese Aufgabe f√ľr Deutschland. Entsprechend den Datenanforderungen durch das Coordination Center of Effects (CCE), dem die Zusammenstellung der internationalen Critical Load Datens√§tze obliegt, werden jeweils aktualisierte nationale deutsche Datens√§tze bereitgestellt und √ľbermittelt. Als n√§chster Termin f√ľr die Aktualisierung der nationalen Daten ist der M√§rz 2015 benannt.

  • Critical Load zum Schutz vor Versauerung

    Als "Critical Load f√ľr S√§ureeintr√§ge" wird die h√∂chste Deposition von s√§urebildenden Verbindungen (Schwefel und Stickstoff) verstanden, die langfristig keine sch√§digenden Effekte in Struktur und Funktion der √Ėkosysteme infolge chemischer Ver√§nderungen hervorruft. Um beide Luftschadstoffe ber√ľcksichtigen zu k√∂nnen, wird die Empfindlichkeit des √Ėkosystems in S√§ure√§quivalenten angegeben.¬†1000 √Ąquivalente pro Hektar und Jahr (eq ha-1 a-1) entsprechen dann etwa einem Eintrag von 16 kg Schwefel oder 14 kg Stickstoff.
    Da ein Teil des Stickstoffeintrags von der Vegetation als N√§hrstoff aufgenommen werden kann, gilt als Belastungsgrenze f√ľr die S√§ure der Wert f√ľr Schwefel, CLmax(S), der in nebenstehender Abbildung dargestellt wird. Damit ist gew√§hrleistet, dass der Critical Load f√ľr beliebige Depositionsbedingungen G√ľltigkeit hat und somit die genaue Zusammensetzung von versauernden Stoffeintr√§gen nicht bestimmt werden muss.

    Eine ausf√ľhrliche Darstellung der Methoden und Ergebnisse findet sich in den UBA-Texten 63/2014
  • Critical Load zum Schutz vor Eutrophierung

    Stickstoffeintr√§ge k√∂nnen zu einem Stickstoff√ľberschuss in √Ėkosystemen f√ľhren. Verbunden mit einer Auswaschung basischer N√§hrkationen aus dem Boden wird so das N√§hrstoffgleichgewicht gest√∂rt. Dieser Effekt ist als Eutrophierung bekannt. Die zul√§ssige eutrophierende Stickstoffdeposition kann als die Einstellung des Gleichgewichtes zwischen Stoffein- und -austr√§gen beschrieben werden. Zeitweilige Abweichungen vom Gleichgewichtszustand werden toleriert, solange das System aus sich heraus regenerationsf√§hig bleibt (quasistation√§rer Zustand). Die nach der Massenbilanz ermittelten Critical Load f√ľr eutrophierenden Stickstoff, CLnut(N), schlie√üen auch den Bereich der empirischen Critical Load ein, sind jedoch sehr viel differenzierter und √ľberdecken einen gr√∂√üeren Wertebereich (siehe nebenstehende Abbildung).

    Eine ausf√ľhrliche Darstellung der Methoden und Ergebnisse findet sich in den UBA-Texten 63/2014
  • Critical Load f√ľr Schwermetalle

    √ĖKO-DATA ermittelt in einem vom Umweltbundesamt gef√∂rderten Projekt Critical Load f√ľr Blei, Cadmium, Quecksilber, Arsen, Kupfer, Zinn, Zink und Chrom. Die betrachteten Schutzg√ľter sind sowohl √Ėkosysteme (Vegetation und Bodenorganismen) als auch die menschliche Gesundheit (Trinkwasser und Nahrungsmittel, insbesondere Weizen). Zus√§tzlich zu den naturnahen √Ėkosystemen der W√§lder und den halbnat√ľrlichen Offenlandformen werden hierbei auch die Ackerb√∂den einbezogen. Der methodische Ansatz zur Berechnung von Critical Load f√ľr Schwermetalle folgt den Empfehlungen im Manual des ICP Modeling &. Mapping.
  • Einhaltung oder √úberschreitung der Critical Load in Deutschland

    Die Einhaltung oder √úberschreitung der Critical Load wird als ein Indikator f√ľr die Belastung der √Ėkosysteme durch Luftschadstoffe gesehen. Mit den vorliegenden Depositionsdaten des Jahres 2009 zeigt sich, dass die Critical Load f√ľr Versauerung in Deutschland nur noch auf wenigen der betrachteten √Ėkosystemfl√§chen √ľberschritten werden. Auf nahezu 85 % der Rezeptorfl√§che werden die Critical Load eingehalten und die √Ėkosysteme sind zuk√ľnftig nicht mehr einem Versauerungsrisiko ausgesetzt, wenn auch durchaus noch Auswirkungen hoher Belastungen aus der Vergangenheit eine Rolle spielen k√∂nnen.
    Die Belastungsgrenzen f√ľr Eutrophierung bleiben demgegen√ľber bei etwa der H√§lfte aller untersuchten √Ėkosysteme √ľberschritten, gr√∂√ütenteils¬†im Bereich bis zu 10 kg ha-1 a-1, auf 6¬†% jedoch deutlich dar√ľber. Doch sind nur noch an wenigen Standorten so extrem hohe √úberschreitungen der Belastbarkeitsgrenzen anzutreffen, wie es Ende des letzten und Anfang dieses Jahrhunderts noch der Fall war.

    Grunds√§tzlich kann davon ausgegangen werden, dass die im deutschen Datensatz ausgewiesenen √∂kologischen Belastungsgrenzen die √Ėkosysteme langfristig und nachhaltig vor sch√§digenden Einfl√ľssen sch√ľtzen. Demzufolge bleibt ein vorrangiges Ziel, die Critical Load im nationalen Ma√üstab einzuhalten. Dort, wo die aktuellen Depositionen von Luftschadstoffen noch oberhalb der Belastungsgrenzen liegen, ist die √úberschreitung zu vermindern und sind die Eintr√§ge weiter in Richtung auf die Belastbarkeitsgrenzen zu senken.

    Eine ausf√ľhrliche Darstellung der Methoden und Ergebnisse findet sich in den UBA-Texten 63/2014