Biomonitoring am Flughafen Frankfurt - Spektrum Umwelt 8
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Spektrum Umwelt 8 | 2009
Biomonitoring
am Flughafen Frankfurt
Bienen überwachen Standortqualität
Biomonitoring am Flughafen Frankfurt 2
Inhalt
Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1. Honig und Pollen als Indikatoren für Umweltbelastung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2 Durchführung der Untersuchung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
3. Untersuchungsergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
3.1 Bioparameter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
3.2 Ergebnisse der Rückstandsanalytik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
4. Fazit und Ausblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
5. Schriftenverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
6. Anhang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
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Zusammenfassung
Die Fraport AG unterstützt ein Forschungsprojekt zum Bienenmonitoring, in dem Experten für Bienenbiologie,
Ökotoxikologie und Umweltanalytik auf dem Flughafen und an zwei Referenzstandorten Proben von Honig,
Pollen und Moosen auf umwelttoxisch relevante Metalle und polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe
analysieren. Mittlerweile liegen Ergebnisse aus drei Jahren (2006 – 2008) Forschung vor. Die nachgewiesenen
Konzentrationen der Rückstände auf dem Flughafen-Gelände unterscheiden sich nicht von denen der Vergleichs-
standorte im Hintertaunus (HT) und an der Autobahn A 5 (NU). Alle Werte liegen deutlich unter den für Nah-
rungsmittel festgesetzten Grenzwerten. Die Entwicklung der Völker und die Honigerträge sind sehr gut und an
allen drei Standorten ähnlich.
1. Honig und Pollen als Indikatoren für Umweltbelastung
Flugverkehr, Fahrzeugverkehre auf und um den die sich in Honig und Pollen nachweisen lassen.
Flughafen, flughafen-externe Quellen aus Haus- Beim Bienenmonitoring handelt es sich entspre-
brand und Industrie sowie weitere Quellen beein- chend um einen räumlich integrativen Ansatz zur
flussen die Umweltqualität am Flughafen-Standort. flächendeckenden Rückstandsermittlung, während
Um einen Überblick über die Umweltqualität des konventionelle Methoden nur stichprobenartige
Flughafens Frankfurt zu erhalten, führt die Fraport Datenpunkte liefern.
AG bereits seit Jahren Untersuchungen der Luft-
qualität mittels zweier Messstationen auf dem Flug- Beteiligt an dieser Studie sind:
hafen-Gelände durch. Über die Ergebnisse berichtet
• Prof. Dr. Bernd Grünewald, Institut für Bienen-
Fraport in ihren Lufthygienischen Jahresberichten
kunde der Polytechnischen Gesellschaft und
und in den periodisch erscheinenden Umwelterklä-
Goethe-Universität Frankfurt am Main (Koordina-
rungen.
tion).
Um die Erkenntnisse zur Schadstoffsituation auf • Prof. Dr. Jörg Oehlmann, Aquatische Ökotoxikolo-
dem Flughafen Frankfurt weiter zu vertiefen, unter- gie der Goethe-Universität Frankfurt am Main,
stützt die Fraport AG eine wissenschaftliche Studie Fachbereich Biowissenschaften.
zum Bienenmonitoring. Honigbienen eignen sich
• Dr. Ing. Gernot Kayser, Fachgruppe Umweltver-
als Biomonitor, da sie große Areale (bis zu fünf Kilo-
fahrenstechnik am Internationalen Hochschul-
meter Radius) um ihren Stock gleichmäßig beflie-
institut Zittau.
gen und Schadstoffe aus diesem Bereich eintragen,
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2. Durchführung der Untersuchung
Für die Studie zum Bienenmonitoring wurden drei ben dienten dazu festzustellen, ob Witterungsein-
Untersuchungsstandorte über einen Zeitraum von flüsse einen Effekt auf die Schadstoffkonzentration
drei Jahren eingerichtet: in Proben haben können. Der 12. Juni 2008 war ein
milder, niederschlagsreicher Tag, dem warme Tage
• Standort Flughafen Frankfurt im Bereich der
mit etwas Niederschlag vorangingen. Die beiden
CargoCity Süd.
anderen Probentage waren warm und vergleichs-
• Referenzstandort in der Nähe der viel befahrenen weise trocken.
Autobahn A 5 bei Niederursel (typische Lage für
den Ballungsraum Rhein-Main). Die Untersuchungsparameter der Frankfurter Studie
waren im Einzelnen die Bioparameter: Eiproduktion
• Referenzstandort im Hintertaunus (ländliche
der Königin, die Überlebensrate der Brut und die
Mittelgebirgslage).
als Ergebnis der sozialen Sammelaktivität eingetra-
Die Untersuchungsstandorte blieben über die gene Honigmenge. Daraus können Aussagen über
Dauer der Untersuchung unverändert. biologische (zum Beispiel Gesundheitsstatus, Nah-
rungsangebot, Parasiten), klimatische und stoffliche
An jedem der Standorte wurden jeweils zwölf Bie- Umwelteinflüsse (zum Beispiel Schadstoffe, Pesti-
nenvölker platziert. In den Jahren 2006 und 2007 zidbelastungen) gewonnen werden.
wurden aus allen Völkern jeweils Proben im späten
Frühjahr genommen. Nachdem in den Jahren 2006 Die Rückstandsanalytik von Honig und Pollen
und 2007 keine auffälligen Rückstandswerte in den (Bienenbrot) auf Schadstoffe wie Schwermetalle
Fraport-Versuchsvölkern auftraten, wurden 2008 und polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe
zu drei Zeitpunkten (12. Juni, 8. Juli, 16. Juli) nach (PAK) liefert Aussagen über die in der Umgebung
unterschiedlichen Niederschlagsverläufen Rück- des Bienenstands vorhandenen Belastungen von
stände im Honig und Pollen untersucht. Diese Pro- Boden und Luft.
3. Untersuchungsergebnisse
3.1 Bioparameter
Im Jahr 2007 hatten die Bienenvölker am Flughafen
mit einem Durchschnittswert von mehr als zehn
Kilogramm pro Volk die größte Honigmenge von
allen drei Standorten eingetragen. Alle Völker waren
zu Saisonbeginn Anfang April ähnlich stark und
wurden in identischen Magazinen gehalten. Daher
hatten alle 36 Bienenvölker die gleichen Startbedin-
gungen. Auch die Verluste über den Winter
2007/2008 waren vergleichbar.
Alle Versuchsvölker entwickelten sich im Jahresver-
lauf 2008 sehr gut. Witterungsbedingt starteten die
Bienen erst spät mit der Sammeltätigkeit, und die
Honigernte fiel daher an allen drei Standorten ver-
gleichsweise zu dem Vorjahr gering aus. Im Mittel
wurden 2008 zwischen 7,8 und 9,2 Kilogramm
Honig pro Volk geerntet (Abb. 1). Der Honigertrag
im Juni und Juli 2008 lag am Flughafen bei 8,0 Kilo-
gramm pro Volk.
Zu drei Zeitpunkten im Mai und Juli 2008 wurde die
Volksstärke kontrolliert, die sich durch die Anzahl
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Abb. 1: Die Honigerträge 2008 besetzter Waben ausdrückt. An allen drei Stand-
aus den Völkern der verschie- orten war die Zunahme der Bienenzahlen normal
denen Versuchsstände unter- Honigernte (Abb. 2). Die sprunghafte Zunahme der Waben-
scheiden sich nicht wesentlich. anzahl zwischen Mai und Juli ist durch das – imker-
Angegeben hier und in der Folge lich notwendige – Vergrößern des Stocks um eine
sind die Mittelwerte und die weitere Zarge am 22. Mai 2008 bedingt. Die Anzahl
Standardfehler des Mittelwerts. der Brutwaben nimmt ebenfalls von zwei bis vier
Standorte: FRA, Flughafen; NU, Brutwaben pro Volk Mitte Mai auf sieben bis acht
Niederursel; HT, Hintertaunus. Brutwaben Ende Juli erwartungsgemäß zu. An den
drei Standorten gab es keine signifikanten Unter-
schiede in der Brutaktivität.
Alle Versuchsvölker entwickelten sich gleich gut und
lieferten vergleichbare Mengen Honig. Die Völker
sind zum Ende des Versuchsjahres 2008 gesund. Sie
weisen keine Unterschiede in der Vitalität auf. Von
2009 rückblickend haben alle 36 Bienenvölker an
den drei Standorten den Winter gut überstanden
und sich bis dato ähnlich entwickelt.
Entwicklung Brutwaben
Die Pollenanalysen der letzten Jahre zeigen über-
dies, dass am Standort Flughafen der eingetragene
Honig aus sehr vielfältigen Blüten stammt und hin-
sichtlich seiner Vielfalt am ehesten mit dem Standort
im Hintertaunus vergleichbar ist.
Abb. 2: Die Völker an den verschiedenen Standorten entwickelten sich 2008 vergleichbar.
Entwicklung Volksstärke
Abb. 3: Der Brutbereich aller Völker vergrößerte sich während der Bienensaison stetig und an allen
Standorten ähnlich.
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3.2 Ergebnisse der Rückstandsanalytik
Metallbelastung von Lebensmitteln wider, die in der
Regel deutlich höher liegen als der Trinkwasser-
grenzwert für das gleiche Metall – zum Beispiel sind
im Trinkwasser 0,001 mg/l Quecksilber zulässig, in
Fischgewebe jedoch 0,5 mg/kg (1 mg/kg = 1µg/g).
Alle ermittelten Rückstände in den untersuchten
Matrizes Honigproben, Pollen und Moosen sind als
gering einzustufen. Der untersuchte Honig lässt sich
an allen drei Standorten als unbelastet einstufen. In
den Honigproben sind die Metallkonzentrationen
im Jahr 2008 etwas geringer oder gleichbleibend
im Vergleich zu den Vorjahren, sodass die meisten
toxischen Metalle im Bereich oder unterhalb der
Nachweisgrenze liegen.
Im Gegensatz zum Blei, dessen aktuelle Konzentra-
tionen in erster Linie auf historische Emissionen
zurückzuführen sind, werden die Platingruppen-
elemente (PGE) Palladium, Platin und Rhodium erst
seit Einführung von Kraftfahrzeugkatalysatoren in
zunehmenden Konzentrationen in der Umwelt
nachgewiesen. Unter den drei untersuchten PGE
erreichte Palladium die höchsten Konzentrationen,
etwa 0,09 µg/g in Pollen im Jahr 2007 (Abb. 7c). Ins-
gesamt liegen die gemessenen Konzentrationen in
allen drei Matrizes auf sehr niedrigem Niveau nahe
der Nachweisgrenze.
Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK)
Bei der Summen-PAK-Belastung an den drei unter-
suchten Standorten ist eine Zunahme der ermittel-
Schwermetalle ten Rückstände im Jahr 2008 gegenüber den Vorjah-
ren in Moos- und Pollenproben, nicht aber im Honig
Es wurden in Honig- und Pollenproben sowie als festzustellen (Abb. 8). Lediglich für die Moosproben
Referenz auch in Moosproben 17 toxisch wirkende vom Standort Niederursel ist die Zunahme der Sum-
Metalle von Arsen bis Zink untersucht. Es handelt men-PAK-Gehalte nicht signifikant erhöht.
sich um Al, As, Ba, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, K, Mg, Mn,
Na, Ni, Pb, Pd, Sb, Zn. Im Anhang sind die Analyse- Da es im Jahr 2008 keine Unterschiede in den Rück-
ergebnisse aus den Jahren 2006 bis 2008 der standswerten der drei verschiedenen Probenzeit-
Schwermetalle Arsen (As), Cadmium (Cd), Blei (Pb) punkte gab, scheint die Niederschlagsmenge kei-
und Palladium (Pd) dargestellt (Abb. 4 bis 7). nen Einfluss auf die PAK-Werte zu haben.
Für eine toxikologische Bewertung insbesondere Die Konzentrationen der einzelnen PAK sind mode-
der Honigproben können die Grenzwerte der Trink- rat erhöht. Bei einigen der untersuchten polyzyk-
wasserverordnung (TVO) zum Vergleich herange- lischen aromatischen Kohlenwasserstoffe gibt es im
zogen werden. Dabei ist jedoch zu beachten, dass Vergleich zum Vorjahr zwar höhere Belastungen
von zwei bis drei Litern aufgenommene Menge (Abb. 9) – so liegt der Wert für Phenanthren 2008
Wasser pro Tag ausgegangen wird. Die aufgenom- über dem der Vorjahre – bleibt allerdings weit
mene Honigmenge liegt selbstverständlich erheb- unterhalb der in der Lebensmittelverordnung fest-
lich darunter. Dies spiegelt sich auch in den Richt- gelegten Konzentration.
werten beziehungsweise Grenzwerten für die
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4. Fazit und Ausblick
Das Biomonitoring mit Bienenvölkern ist eine er- unbelastet anzusehen. Die Rückstandswerte in den
folgreiche und sehr effiziente Methode zur Unter- Pollenproben liegen höher als in den Honig- oder
suchung der Standortsituation und bietet die Mög- Moosproben. Das war auch in den vergangenen
lichkeit, Feinanalysen relevanter Metalle und Koh- Jahren zu beobachten. Aber auch im Pollen bleiben
lenwasserstoffverbindungen mit Bioparametern die Belastungswerte erheblich unter den bedenk-
wie Bruterfolg zu kombinieren. In den zurücklie- lichen Werten und konnten nur durch hoch auf-
genden drei Untersuchungsjahren wurden bislang lösende Analysemethodik mit Nachweisgrenzen im
keine kritischen Rückstandswerte für umweltrele- Spurenbereich bestimmt werden. Diesen Befunden
vante Metalle oder Kohlenwasserstoffe in den entspricht auch die biologische Entwicklung der
Fraport-Versuchsvölkern nachgewiesen. Zudem Bienenvölker: sie haben sich sehr gut entwickelt.
entwickelten sich die Völker sehr gut, auch am
Standort CargoCity Süd. Der Verlauf der Forschungsarbeiten im Jahr 2008
liefert wiederum keine Anzeichen für wesentliche
Die untersuchten Metallkonzentrationen bleiben Unterschiede zwischen dem Flughafen, dem Bie-
weit unter den entsprechenden gesetzlichen Ver- nenstand an der Autobahn und den Bienenvölkern
ordnungen. Insgesamt liegen die Rückstandswerte im Hintertaunus. Darüber hinaus wurde auch kein
deutlich unter den für Nahrungsmittel festgesetzten deutlicher Einfluss der Niederschlagsmenge oder
Grenzwerten. Bei einigen der untersuchten poly- der Temperatur auf die Belastungen von Honig,
zyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffe (PAK) Pollen und Moosen ermittelt.
gibt es 2008 im Vergleich zu den Vorjahren zwar
höhere Belastungen – so liegt 2008 der Wert für Die Studie zeigt also, dass sich Honigbienen hervor-
Phenanthren über dem der Vorjahre – bleibt aller- ragend als Monitoringsystem einsetzen lassen. Die
dings ebenfalls weit unterhalb der in der Lebens- Analyse ist gut etabliert und sollte in den folgenden
mittelverordnung festgelegten Konzentration. Jahren zu einer Standardmethode des Biomonito-
Insgesamt ist der am Frankfurter Flughafen ge- rings weiter entwickelt werden.
erntete Honig hinsichtlich Metalle und PAK als
5. Schriftenverzeichnis
N. Koeniger, J. Oehlmann und G. Kayser (2007): Grünewald; B. (2008:) Biomonitoring mit Honig-
Zusammenfassung der Ergebnisse 2007, Biomonito- bienen. Rückstandsanalysen und Vitalitätstests zur
ring mit Honigbienen und Moosen im Bereich des Kontrolle von Schadstoffen auf dem Flughafen-
Flughafens Frankfurt am Main, unveröffentlichter gelände, unveröffentlicht.
Bericht vom 20. November 2007, Oberursel.
Grünewald; B., Oehlmann J. und Kayser, G. (2009):
N. Koeniger, J. Oehlmann und G. Kayser (2007): Biomonitoring mit Honigbienen und Moosen im
Anlage 2, Bericht (Zusammenfassung) über die Bereich des Flughafens Frankfurt am Main, unveröf-
Ergebnisse der Rückstandsuntersuchungen im Rah- fentlichter Bericht über die Versuche aus dem Jahr
men des Projekts Biomonitoring mit Honigbienen 2008 vom 4. Mai 2009, Oberursel.
und Moosen im Bereich des Flughafens Frankfurt
am Main, unveröffentlichter Bericht vom 20. No-
vember 2007, Oberursel.
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6. Anhang
As Cd
a a
b b
c c
Abb. 4: Arsenkonzentrationen Abb. 5: Cadmiumkonzentrationen
Arsen- und Cadmiumkonzentrationen in Moos- (a), Honig- (b) und Pollenproben (c) an den drei Standorten von 2006 bis 2008.
In der Grafik sind gegebenenfalls auftretende signifikante Unterschiede zwischen den Standorten und Jahren beziehungsweise der
Interaktion zwischen beiden Parametern mit den Irrtumswahrscheinlichkeiten (p) angegeben (ns = nicht signifikant).
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Pb Pd
a a
b b
c c
Abb. 6: Bleikonzentrationen Abb. 7: Palladiumkonzentrationen
Blei- und Palladiumkonzentrationen in Moos- (a), Honig- (b) und Pollenproben (c) an den drei Standorten von 2006 bis 2008.
Es treten keine signifikanten Unterschiede zwischen den Standorten und Jahren beziehungsweise der Interaktion zwischen beiden
Parametern auf (ns = nicht signifikant).Biomonitoring am Flughafen Frankfurt 10
PAK
a
b
c
Abb. 8: Summen-PAK-Gehalte in Moos- (a), Honig- (b) und Pollenproben (c) an den
drei Standorten von 2006 bis 2008. In der Grafik sind gegebenenfalls auftretende
signifikante Unterschiede zwischen den Standorten und Jahren beziehungsweise der
Interaktion zwischen beiden Parametern mit den Irrtumswahrscheinlichkeiten (p)
angegeben (ns = nicht signifikant).Biomonitoring am Flughafen Frankfurt 11 a) Moose b) Honig c) Pollen Abb. 9: Entwicklung der Rück- standswerte von Phenanthren, Fluoren und Acenaphthen in Moosen (a), Honig (b) und Pollen (c) während der Jahre 2006 – 2008.
Biomonitoring am Flughafen Frankfurt 12 Impressum Herausgeber: Fraport AG Frankfurt Airport Services Worldwide Umweltmanagement (VAU) 60547 Frankfurt am Main Telefon +49(0)69 690-63108 oder +49(0)69 690-78783 Verantwortlich für den Inhalt: Dr. Peter Marx (VAU), Dr. Patrick Neumann-Opitz (VAU) Konzept und Redaktion: Lothar Hanke (VAU) Text: Prof. Dr. Bernd Grünewald, Institut für Bienenkunde der Poly- technischen Gesellschaft, Goethe-Universität Frankfurt am Main; Lothar Hanke, Fraport AG; Dr. Ing. Gernot Kayser, Fachgruppe Umweltverfahrenstechnik am Internationalen Hochschulinstitut Zittau; Professor Dr. Jörg Oehlmann, Aquatische Ökotoxikologie der Goethe-Universität Frankfurt am Main, Fachbereich Biowissen- schaften Gestaltung: Albrecht Leidecker, Unternehmenskommunikation (UKM-IK) Fotos: Lothar Hanke (VAU) Dezember 2009
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