摘要：Hintergrund, Ziel und Bereich In die Atmosphäre emittierte Stoffe gelangen durch atmosphärische Deposition zurück auf die Erdoberfläche. Dort wird die Anreicherung von Schwermetalldepositionen seit 1990 alle fünf Jahre europaweit in den UNECE ICP Vegetation Heavy Metals in Mosses Surveys gemessen, seit 2005 auch die Stickstoffakkumulation. Gegenstand der vorliegenden Untersuchung ist die Kartierung der Metall- und Stickstoffanreicherung in Sachsen seit 1990 bzw. seit 2005, die Beschreibung der räumlichen Varianz der Metallbioakkumulation in Abhängigkeit von Eigenschaften der Moosbeprobungsstellen und ihrer Umgebung sowie erstmals auch die Verknüpfung der Stoffgehalte in den Moosen mit denen der europaweit flächendeckend modellierten Gesamtdeposition von Cadmium (Cd), Blei (Pb) und Quecksilber (Hg). Material und MethodenIn Sachsen wurden die Moose Pleurozium schreberi(1990, 1995 häufigste Moosart, danach zweithäufigste), Hypnum cupressiforme (1990, 1995 zweithäufigste, danach häufigste Moosart), Scleropodium purum und Brachytecium rutabulum (1995, 2000) an bis zu 83 Standorten gesammelt. Die in diesen Moosen chemisch bestimmten Schwermetall- und Stickstoffkonzentrationen wurden mit topografischen und ökologischen Informationen über die Beprobungsorte und mit quantitativen Angaben über die Landnutzung in ihrer Umgebung in dem WebGIS MossMet zusammengefügt. Die standort- und metallspezifischen Messdaten sowie die daraus geostatistisch geschätzten Flächeninformationen über die Akkumulation von Arsen (As), Cadmium (Cd), Chrom (Cr), Kupfer (Cu), Eisen (Fe), Nickel (Ni), Blei (Pb), Titan (Ti), Vanadium (V) und Zink (Zn) wurden in einem Multimetallindex (MMI1990–2005) zusammengefasst und kartiert. Die Zusammenhänge zwischen den Schwermetallanreicherungen, Standortcharakteristika und Landnutzung wurden korrelations- und kontingenzanalytisch sowie am Beispiel von Cu multivariat-statistisch mit Classification and Regression Trees (Cart) quantifiziert. Die Konzentrationen von Cd, Hg und Pb in den Moosen wurden mit denen der europaweit flächendeckend modellierten EMEP-Gesamtdepositionen verknüpft und korrelationsstatistisch ausgewertet. ErgebnisseBetrachtet man die Messwertverteilungen der Metallanreicherungen, so lassen sich folgende Tendenzen feststellen: Von 1990 bis 2000 nahmen die Metallakkumulationen in den Moosen Sachsens ab. Von 2000 nach 2005 stiegen die Konzentrationen von As, Cr, Cu, Fe, Ti und V signifikant an. Bei Ni und Zn waren nicht signifikante Konzentrationssteigerungen zu verzeichnen. Die Gehalte von Cd, Hg, Pb und Sb sanken, jedoch nicht statistisch signifikant. Der MMI1990–2005 nahm bis 2000 signifikant ab, danach signifikant zu. Die Stickstoffgehalte (N) betragen zwischen 1,36 und 1,96 % und sind positiv mit dem Agrarflächenanteil im Umkreis der Beprobungsstellen und der Bestandeshöhe sowie negativ mit Höhe über NN und Niederschlag korreliert. Der Waldflächenanteil steht in einem negativen statistischen Zusammenhang mit den Konzentrationen der Metalle in Moosen mit Ausnahme von Pb, Sb, und V. Demgegenüber sind die Gehalte von As, Cr, Cu, Fe, Hg, Ni, Pb, Ti und V in den Moosen mit dem Anteil urbaner Flächen im Umkreis der Beprobungsorte positiv korreliert, Cd negativ. Der an der Straßendichte im Umkreis der Moossammelstellen gemessene Verkehrseinfluss ist positiv korreliert mit den Gehalten von Cr, Cu, Fe und Ni. Positiv verknüpft mit dem Agrarflächenanteil sind die Anreicherungen von Cd, Cu, Hg und Ni, umgekehrt verhält es sich bei As, Cr, Fe und V. Niederschläge sind mit Anreicherungen von As, Cd, Cr (1990–2000), Ni Pb, Sb und V positiv assoziiert, negativ mit Cr (2005), Cu, Fe und Zn. Konzentrationen von As, Cd, Cr (1990), Ni, Pb, Sb, Ti und V sind positiv mit der Höhe über NN verbunden, bei Cr (2005), Cu, Fe und Zn verhält es sich umgekehrt. Die Geländeneigung zeigt statistisch signifikante Zusammenhänge mit den Konzentrationen von Cd, Cu, Ni und Pb in den Moosen. Negativ korreliert sind As, Pb und Sb mit der Entfernung der Moosprobenentnahme von Bäumen, positiv verknüpft sind Cd, Cr, Fe und Sb mit der Bestandeshöhe. Die Entfernung der Beprobungsstellen von Wohnsiedlungen spielt für die Gehalte von As, Cd, Cr, Hg, Ni, Pb und Sb eine Rolle. Durchweg negativ korreliert sind die Konzentrationen von As, Cr, Cu, Ni, Pb, Sb V und Zn mit der Entfernung zu Straßen. Die multivariat-statistische Analyse mit CART identifiziert den Anteil urban genutzter Flächen im Umkreis der Moossammelorte und die Bestandeshöhe als wichtigste Einflussgrößen für die Cu-Gehalte in den Moosen 2005. Die Gesamtdeposition von Cd, Hg und Pb (EMEP) und die entsprechenden Metallkonzentrationen in Moosen Sachsens weisen signifikante Korrelationen auf (1995 Hg: rs = 0,62, p = 0,004; 2005 Cd: rs = 0,43, p = 0,07, Hg: rs = 0,44, p = 0,06, Pb: rs = 0,39, p = 0,099). DiskussionAnders als etwa in Baden-Württemberg stiegen die Anreicherungen mehrerer Metalle in sächsischen Moosen von 2000 bis 2005 an, Cr drastisch. Signifikante Korrelationen zwischen den Konzentrationen von Cd, Hg und Pb in Moosen und der europaweit flächendeckend modellierten Gesamtdeposition (EMEP) bestehen anders als etwa in Baden-Württemberg für nur ein Metall im Jahr 1995 (Hg) und darüber hinaus nur für eine weitere Inventur (2005: Cd, Hg, Pb). In diesem Rahmen werden die deutschlandweit punktuellen Korrelationen zwischen gemessenen Depositionskonzentrationen und Metallanreicherungen in Moosen für Sachsen verifiziert. SchlussfolgerungenIm Vergleich zu zeitlich höher aufgelösten Depositionsmessungen erfasst das Moosmonitoring europaweit mit mindestens 1,5 Moosbeprobungsstellen pro 1000 km2 ein breites Stoffspektrum, das auch selten gemessene Stoffe mit humantoxikologischer Bedeutung (z. B. Al, As, Hg, Sb, V) umfasst. Damit bildet das Moosmonitoring ein wichtiges Bindeglied zwischen der technischen Erfassung von Stoffeinträgen durch Deposition und der Anreicherung dieser Stoffe in biologischem Material. Die Untersuchung zeigt, dass die Stoffanreicherung in biologischem Material nicht nur von den Depositionen, sondern auch von topografischen und ökologischen Merkmalen der Messstellen und der Landnutzung ihrer Umgebung abhängt. Das Moosmonitoring weist flächendeckend nach, wie sich Luftreinhaltepolitik auf die Anreicherung von atmosphärischen Stoffeinträgen in Schutzgütern auswirkt. Von besonderer umweltpolitischer Bedeutung ist, dass in keinem anderen Messprogramm räumlich so verdichtet Daten über ein breites, ökotoxikologisch und humanmedizinisch bedeutsames Stoffspektrum erhoben werden. Die hohe räumliche Auflösung ist ein wesentliches Kriterium für ihre Nutzbarkeit im Vollzug umweltpolitischer Maßnahmen auf Bundes- und Länderebene. Empfehlungen und PerspektivenDas Moosmonitoring sollte im bisherigen Umfang langfristig fortgesetzt werden. Es liefert als einziges Messnetz in Europa räumlich hinreichend differenzierte, flächendeckende Informationen über die Metall- und Stickstoffexposition naturnaher und agrarisch genutzter Ökosysteme, die auch für einzelne Staaten und deren administrative Untergliederungen räumlich aussagekräftig sind. Die in anderen Untersuchungen jüngst belegten europaweiten Korrelationen zwischen Stoffanreicherungen in Moosen und EMEP-Depositionsdaten werden in nachfolgenden Arbeiten dazu genutzt, die Kartierung der Metall- und Stickstoffdepositionen räumlich höher aufzulösen.
