摘要：Hintergrund, Ziel und Bereich Das Moosmonitoring liefert seit 1990 alle fünf Jahre flächendeckende Inventuren der Schwermetallbioakkumulation in Europa. Seit 2005 wird auch die immissionsbedingte Stickstoffanreicherung erfasst. In Deutschland wird das Monitoring von Bund und Ländern gemeinsam durchgeführt. Folglich ist neben der bundesweiten auch eine länderspezifische Auswertung von Interesse. Dieser Artikel behandelt die Kartierung der zeitlichen Entwicklung der Metallanreicherung in Niedersachsen seit 1990, die Stickstoffanreicherung 2005 sowie die räumliche Varianz der Metallbioakkumulation in Abhängigkeit von Eigenschaften der Probeentnahmestellen und ihrer Umgebung. Material und Methoden Die Anreicherung von bis zu 40 Spurenelementen und Stickstoff in Moosen wurde nach europaweit harmonisierter Vorgehensweise ermittelt. Die hierbei berücksichtigte Richtlinie regelt die Auswahl der Moosprobensammelorte und der Moosarten, ihre chemische Analyse einschließlich der Qualitätskontrolle sowie die Klassierung der Messdaten für ihre Kartierung. Für Niedersachsen wurden die bis zu 130 beprobten Standorte hinsichtlich topografischer und ökologischer Merkmale sowie Informationen über die Landnutzung in der Umgebung der Moosprobenentnahmeorte mit den Messdaten in dem WebGIS MossMet zusammengeführt und ausgewertet: Die räumliche Struktur der Metall- und Stickstoffanreicherung wurde per Variogrammanalyse untersucht und modelliert sowie mit Kriging-Interpolation flächenhaft dargestellt. Aus den standort- und metallspezifischen Messdaten sowie den daraus geostatistisch berechneten Flächendaten über die Metallakkumulation wurde ein zusammenfassender Multimetallindex jahresübergreifend (MMI1990–2005) für As, Cd, Cr, Cu, Fe, Ni, Pb, Ti, V und Zn berechnet und kartiert. Die Zusammenhänge zwischen den Schwermetall- und N-Akkumulationen, Standortcharakteristika sowie Landnutzung und Emissionen wurden mit Rangkorrelationskoeffizienten und Kontingenztafeln sowie am Beispiel von Sb multivariat-statistisch mit Classification and Regression Trees (CART) quantifiziert. Ergebnisse Die Ergebnisse der qualitätskontrollierten chemischen Analysen zeigen von 1990 bis 2000 einen statistisch signifikanten Rückgang der Bioakkumulation für die meisten Metalle. Von 2000 bis 2005 ist z. T. ein Anstieg der Metallbioakkumulation zu beobachten. Er fällt am höchsten bei Cr aus und ist auch statistisch signifikant, am niedrigsten bei Fe und betrifft ansonsten Cu, Sb und Zn (alle nicht signifikant). Die Anreicherung von Cd nahm von 2000 bis 2005 signifikant ab, der Rückgang von As ist hingegen nicht signifikant. Eine elementübergreifende Darstellung liefert der MMI: Nachdem dieser von 1990 bis 2000 signifikant zurückging, stieg er von 2000 bis 2005 signifikant an. Die in den niedersächsischen Moosen gemessenen Stickstoffwerte rangieren zwischen 1,1 und 1,9 % in der Trockenmasse. Hohe N-Konzentrationen wurden in agrarisch intensiv genutzten Gebieten festgestellt. Hoch signifikante bivariate Rangkorrelationen zwischen den Metallgehalten und der Landnutzung im Umkreis der Moossammelorte wurden mit Werten zwischen 0,3 und 0,5 nachgewiesen. Von den Standortmerkmalen weisen vor allem die Variablen Moosart, orografische Höhe, Meeresdistanz und Entfernung der Moosentnahmestelle von Baumkronen entsprechend deutliche Korrelationen zur Metallakkumulation auf. Stickstoff lässt in der bivariaten Korrelationsstatistik nur negative Zusammenhänge mit dem urbanen Flächenanteil in der Umgebung der Beprobungsorte sowie mit der Entfernung zu Baumkronen erkennen. Die am Beispiel von den Sb-Konzentrationen 2005 untersuchten multivariat-statistischen Korrelationen weisen auf Interaktionen von Moosart sowie den Flächenanteilen agrarischer, forstlicher und urbaner Nutzung hin. Diskussion Der in den vergangenen 15 Jahren festgestellte kontinuierliche Rückgang der Schwermetallgehalte in den Moosen spiegelt die allgemein verbesserte Immissionssituation in Niedersachsen wider. Von diesem Trend ausgenommen sind nur wenige Stoffe wie z. B. Cr. Dieser Befund steht im Gegensatz zu anderen Monitoringdaten. Insbesondere der Anstieg der Cr-Bioakkumulation vom Jahr 2000 zum Jahr 2005 wurde auch in anderen Teilnehmerstaaten des europaweiten Moosmonitorings wie z. B. in der Schweiz bestätigt. Es bedarf weiterer Untersuchungen, ob es sich hierbei um einen emissionsbedingten oder einen biogenen Effekt (z. B. infolge gleichzeitig angestiegener Stickstoffbelastung) handelt. Im Vergleich zu zeitlich höher aufgelösten Depositionsmessungen erfasst das Moosmonitoring großräumig ein breiteres Stoffspektrum, das auch in anderen Messnetzen selten gemessene Stoffe mit humantoxikologischer Bedeutung (z. B. As, Al, Hg, Sb, V) umfasst. Mit dem 2005 einbezogenen Stickstoff wird erstmalig eine ökotoxikologisch wichtige Stoffgruppe berücksichtigt, für die – im Unterschied zu den Schwermetallen – in Niedersachsen regional hohe Immissionsbelastungen festzustellen sind. Das standardisierte Biomonitoring von Luftverunreinigungen mit Bodenmoosen bildet ein wichtiges Bindeglied zwischen der technischen Erfassung von Stoffeinträgen und der Anreicherung dieser Stoffe in biologischem Material. Die häufig zum Qualitätsnachweis für das Moosmonitoring erhobene Forderung, die Stoffkonzentrationen im biologischen Material müsse mit der gemessenen oder modellierten Deposition hoch korrelieren, ist nicht sachgemäß, da es sich um Verfahren handelt, die unterschiedliche Rezeptoren berücksichtigen. Die Akkumulation der untersuchten Schadstoffe in den Bodenmoosen reflektiert die im System „Pflanze – Boden“ den durch Depositionen hervorgerufenen, verbleibenden und wirksamen Teil der Schadstoffbelastungen. Der Betrag ihrer statistischen Korrelation hängt ab von der Ausprägung der Randbedingungen der physikalischen Prozesse, so u. a. von den regional und standörtlich im Anreicherungszeitraum vorherrschenden meteorologischen Verhältnissen, der horizontalen und vertikalen Vegetationsstruktur und der Landnutzung. Schlussfolgerungen Das Moosmonitoring liefert wesentliche Beiträge zum Schwermetall- und zum Multikomponentenprotokoll der CLRTAP. Es belegt flächendeckend, wie sich Luftreinhaltepolitik auf die Anreicherung von atmosphärischen Stoffeinträgen in Schutzgütern wie der Vegetation (einschließlich Nahrungspflanzen) 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 räumliche Auflösung von Umweltinformationen ist ein wesentliches Kriterium für ihre Nutzbarkeit im Vollzug umweltpolitischer Maßnahmen auf Bundes- und Länderebene. Empfehlungen und Perspektiven Das Moosmonitoring ist ein stringent organisiertes Programm der Umweltbeobachtung, das über drei räumliche und administrative Ebenen – Region (z. B. Bundesland oder Naturraum), Staat (z. B. Deutschland) und Kontinent (Europa) methodisch abgestimmte, qualitätskontrollierte Daten über die Stoffanreicherung in der Umwelt liefert und über ein internetfähiges WebGIS-Portal bereitstellt, das die Anforderungen von PortalU und INSPIRE erfüllt.
