Luftschadstoffbelastung österreichischer Wälder - BFW
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Luftschadstoffbelastung österreichischer Wälder - Wald-Immissions-Informationssystem 1
Bundesforschungs- und Ausbildungszentrum für Wald, Naturgefahren und Landschaft
in Zusammenarbeit mit dem Umweltbundesamt Wien
Luftschadstoffbelastung österreichischer Wälder
Grundlagen für ein österreichisches Wald-Immissions-Informationssystem
Ein Projekt des Bundesministeriums für Land- und Forstwirtschaft, Wasserwirtschaft und
Umwelt
Stefan Smidt (BFW)
Wolfgang Spangl (Umweltbundesamt)
Christian Nagl (Umweltbundesamt)
Mitarbeit: Bernhard Schwarzl (Umweltbundesamt)
FDK 425.1: (436)
Luftschadstoffbelastung österreichischer Wälder - Wald-Immissions-Informationssystem 3 Inhalt 1 Vorwort..................................................................................................................................................... 7 2 Waldschädigende Luftverunreinigungen ............................................................................................. 9 2.1 Einleitung.......................................................................................................................................... 9 2.2 Gesetzlicher Schutz des Waldes, Critical Levels und Critical Loads............................................... 9 2.3 Ozon ............................................................................................................................................... 15 2.4 Stickstoffoxide ................................................................................................................................ 19 2.5 Ammoniak ...................................................................................................................................... 22 2.6 Schwefeldioxid ............................................................................................................................... 22 2.7 Einträge (Deposition) von Stickstoff- und Schwefelverbindungen ................................................. 24 2.8 Fluorwasserstoff und Chlorwasserstoff .......................................................................................... 28 2.9 Schwermetalle................................................................................................................................ 29 2.10 Flüchtige organische Verbindungen............................................................................................... 30 2.11 Auftausalze..................................................................................................................................... 30 2.12 Immissionseinwirkungen und Ernährungssituation........................................................................ 30 3 Messnetze und Datenquellen............................................................................................................... 31 3.1 Immissionsmessnetze der Bundesländer und des Umweltbundesamt gemäß IG-L und Ozongesetz ................................................................................................................................................. 31 3.2 Österreichisches Level II Depositionsmessnetz ............................................................................ 34 3.3 WADOS-Messnetz der Bundesländer und EMEP-Stationen......................................................... 35 3.4 Österreichisches Bioindikatornetz.................................................................................................. 37 3.5 Österreichische Waldbodenzustandsinventur (BFW) .................................................................... 38 3.6 Weitere Erhebungen ...................................................................................................................... 40 4 Schlussfolgerungen und Empfehlungen............................................................................................ 43 4.1 Verfügbare Datensätze .................................................................................................................. 43 4.2 Aussagekraft der Monitoringnetze ................................................................................................. 43 4.3 Optimierung der Aussagekraft der Datensätze.............................................................................. 44 4.4 Bedarf an weiteren gesetzlichen Regelungen ............................................................................... 45 4.5 Verankerung im Walddialog ........................................................................................................... 46 4.6 Ausblick .......................................................................................................................................... 47 5 Literatur.................................................................................................................................................. 48
Luftschadstoffbelastung österreichischer Wälder - Wald-Immissions-Informationssystem 5
Luftschadstoffbelastung österreichischer Wälder
Grundlagen für ein österreichisches Wald-Immissions-Informationssystem
Stefan Smidt *), Wolfgang Spangl **), Christian Nagl **), Bernhard Schwarz **)
*) Bundesforschungs- und Ausbildungszentrum für Wald, Naturgefahren und Landschaft, Seckendorff-
Gudent Weg 8, A-1131 Wien
**) Umweltbundesamt Wien, Spittelauer Lände 5, A-1090 Wien
Kurzfassung
Luftschadstoffe sind in Österreich - trotz umfassender Emissionsreduktionen in den
vergangenen 25 Jahren - ein wesentlicher Belastungsfaktor für Wälder. Zu den wichtigsten
phytotoxischen Schadstoffen zählen Ozon, Schwefeldioxid, Stickstoffoxide,
Fluorwasserstoff sowie Einträge von Schwefel, Stickstoff und Schwermetallen
Zum Schutz der Vegetation dienen in Österreich das Immissionsschutzgesetz Luft, das
Ozongesetz und das Forstgesetz. Zur Beurteilung der Umweltrelevanz gemessener
Konzentrationen und Einträge können ferner wirkungsbezogene Critical Levels und Critical
Loads herangezogen werden. Weiters sieht das Forstgesetz (Zweite Verordnung gegen
forstschädliche Luftverunreinigungen) Grenzwerte für Schadstoffgehalte in Blattorganen
von Waldbäumen vor.
Mehrere nationale und internationale Monitoringnetze liefern umfassende Daten zur
Immissionsbelastung von Wäldern: Es sind dies die Immissionsmessnetze der
Bundesländer, das Level II- und das WADOS- Depositionsmessnetz, die österreichischen
EMEP-Stationen, das Österreichische Bioindikatornetz und das Messnetz der
Österreichischen Waldbodenzustandsinventur sowie ergänzend die Kronenzustands-
erhebungen.
Die Aussagekraft der einzelnen Monitoringaktivitäten könnte durch eine entsprechende
Koordination der Institutionen, eine Optimierung der Messpunkte sowie eine Verknüpfung
der Datensätze verbessert werden.
Schlüsselworte: Monitoring, Luftschadstoffe, Messnetze
Luftschadstoffbelastung österreichischer Wälder - Wald-Immissions-Informationssystem 7
1 Vorwort
Die österreichischen Wälder sind trotz tief greifender Emissionsminderungen in den letzten
30 Jahren Immissionseinwirkungen ausgesetzt, sodass langfristige Schädigungen nicht
ausgeschlossen werden können. Zur Überwachung der Belastungen durch
Luftschadstoffe wurden in Österreich schon in den 1980er Jahren u.a. durch die
Bundesländer, das Umweltbundesamt, das BFW und andere Forschungseinrichtungen
Messnetze mit unterschiedlichen Zielsetzungen eingerichtet. Darüber hinaus wird der
Wald bzw. der „Waldzustand“ im Rahmen der Österreichischen Waldinventur und der
europaweiten Kronenzustandserhebungen (ICP-Forests1, Level II; FutMon2) erfasst.
Im Rahmen eines Projektes, das vom Lebensministerium (Bundesministerium für Land-
und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft) initiiert wurde und finanziert wird, soll
eine immissionsbezogene Risikobewertung in der Form einer raumbezogenen Aussage
erstellt werden. Diese fußt auf der Darstellung des Ist-Zustandes und baut auf den aus
den Messnetzen gewonnenen Daten auf.
Der vorliegende Bericht stellt den ersten Teil dieses Projektes dar, in dem die allgemeinen
Grundlagen der waldschädigenden Schadstoffe, zugehörige gesetzliche Grundlagen und
die aktuellen Immissionsnetzwerke beschrieben werden. Grundlage dieses Berichts sind
u. a. die Ergebnisse der Fachtagung „Immissionsschutz des Waldes in Österreich“, die am
21. November 2007 in Mariabrunn – organisiert vom Bundesamt für Wald – stattfand.
In einem nächsten Schritt soll eine Machbarkeitsstudie erstellt werden, die den allfälligen
Bedarf an zusätzlichen Monitoringaktivitäten sowie legistische Mängel (Gesetzeslücken)
bzw. Erfordernisse und alternative Messstrategien aufzeigt. Weiters sollen Vorschläge für
ein Wald-Immissions-Informationssystem erarbeitet werden, das eine möglichst klar
verständliche Aufbereitung und „benutzerfreundliche“ Abbildung der Immissionssituation/-
gefährdung der österreichischen Wälder zum Ziel hat.
1
International Co-operative Programme on Assessment and Monitoring of Air Pollution Effects on Forests im Rahmen der UNECE
Konvention über weiträumige, grenzüberschreitende Luftverunreinigungen, http://www.icp-forests.org/
2
LIFE+ Projekt „Further Development and Implementation of an EU-level Forest Monitoring System“
Luftschadstoffbelastung österreichischer Wälder - Wald-Immissions-Informationssystem 9
2 Waldschädigende Luftverunreinigungen
2.1 Einleitung
Waldschädigende Luftverunreinigungen und ihre negativen Auswirkungen auf den Wald
werden seit mehr als 150 Jahren systematisch erforscht. „Rauchschäden“ an
Waldbäumen in der Umgebung von Industriebetrieben, die schon im 19. Jahrhundert
identifiziert wurden, waren lokal begrenzt und der Zusammenhang zwischen dem
Verursacher und den Waldschäden war eindeutig. Als wichtigste Luftschadstoffe wurden
im 20. Jahrhundert Schwefeldioxid (SO2), Fluorwasserstoff (HF) und Schwermetallstäube
erkannt. Weitere akut und lokal bis regional wirkende und aggressive Schadstoffe sind
Ammoniak (NH3) und der sekundäre Luftschadstoff Ozon (O3). Durch die „Politik der
hohen Schornsteine“ in den 1950er und 1960er Jahren wurden die Schadstoffe auf
größere Gebiete verteilt. Durch den gleichzeitigen starken Anstieg der Emissionen stieg
damit gegen Ende des 20. Jahrhunderts die geschädigte Waldfläche dramatisch an.
Anthropogene Quellen von Luftschadstoffen sind neben Kraftwerken und der Industrie der
KFZ-Verkehr und die Landwirtschaft; natürliche Quellen sind im Hinblick auf direkte
Wirkungen bedeutungslos.
Neben den oben genannten „klassischen“ Luftschadstoffen treten die Auswirkungen des
anthropogenen Klimawandels auf Waldökosysteme zunehmend in den Blickpunkt der
Waldschadensforschung. Damit gewinnen auch die Emissionen der Treibhausgase
Kohlendioxid (CO2), Lachgas (N2O), Methan (CH4) und Fluorchlorkohlenwasserstoffe
(FCKWs) Relevanz für einen langfristigen Waldschutz. Die Konzentrationen der
treibhauswirksamen Spurengase nehmen global zu. Die Hauptverursacher sind Industrie,
Verkehr, Haushalte, Kleinverbraucher, die Landwirtschaft bzw. Änderungen der
Landnutzung.
) Luftschadstoff- und Depositionsmessungen zeigen, dass die Wälder in
Österreich trotz der Emissionsreduktionen noch immer mit Schadstoffen
belastet sind.
2.2 Gesetzlicher Schutz des Waldes, Critical Levels und Critical Loads
Grundlage für die Beurteilung der Immissionseinwirkungen sind wirkungsbezogene
Immissionsgrenzwerte, die in den folgenden Abschnitten angeführt sind. Zum Teil sind
diese in Gesetzen festgeschrieben, zum Teil liegen sie als Critical Levels3 bzw. Critical
Loads4 vor. Neben solchen für Luftschadstoffe (Schwefeldioxid, Stickstoffoxide, Ozon,
Staubniederschläge) wurden auch Grenzwerte für Schadstoffgehalte in Blattorganen von
Waldbäumen gesetzlich festgelegt. Darüber hinaus existieren Beurteilungswerte für
Schadstoffgehalte in Böden.
3
Critical Levels sind Schwellenwerte für den direkten Wirkungspfad nicht sedimentierender Komponenten (Gase, Aerosole). Bei ihrer
Überschreitung sind negative Wirkungen zu erwarten. Sie sind meist so formuliert, dass bei ihrer Einhaltung der Großteil aller
Pflanzen, wenn auch nicht jedes einzelne Individuum, geschützt wird.
4
Kritische Belastungsgrenze für Einträge bzw. jener Eintrag von Schadstoffen aus der Atmosphäre, bei dessen Überschreitung nach
derzeitigem Kenntnisstand langfristige negative Effekte bei bestimmten Wirkobjekten oder Rezeptoren auftreten können.Luftschadstoffbelastung österreichischer Wälder - Wald-Immissions-Informationssystem 10
Immissionsschutzgesetz-Luft
Basis für die Charakterisierung der Luftgütesituation in Österreich sind die
Immissionsmessungen, die im Rahmen des Vollzugs des Immissionsschutzgesetzes Luft
(IG-L; BGBl. I 115/97 i.d.g.F.) sowie der dazugehörigen Verordnung über das
Messkonzept (Messkonzept-VO; BGBl. II 263/2004) durchgeführt werden.
Das IG-L legt Grenzwerte zum Schutz der menschlichen Gesundheit für die
Luftschadstoffe Schwefeldioxid (SO2), PM10 (Partikel, die einen größenselektierenden
Lufteinlass passieren, der für einen aerodynamischen Durchmesser von 10 µm eine
Abscheidewirksamkeit von 50 % aufweist) Stickstoffdioxid (NOx bzw. NO2),
Kohlenmonoxid (CO), Blei (Pb) in PM10, Benzol sowie für den Staubniederschlag und
dessen Inhaltsstoffe Blei und Cadmium fest. Für NO2 und SO2 sind Alarmwerte
festgesetzt, für die Schadstoffe PM10, NO2, B(a)P, Arsen, Nickel und Cadmium im PM10
darüber hinaus Zielwerte zum langfristigen Schutz der menschlichen Gesundheit. In einer
Verordnung zum IG-L sind Immissionsgrenzwerte und Immissionszielwerte zum Schutz der
Ökosysteme und der Vegetation festgelegt (BGBl. II 298/2001; Tabelle 1).
Tabelle 1: Grenzwerte und Zielwerte gemäß IG-L-Verordnung (BGBl. II 298/2001) zum Schutz der
Ökosysteme und der Vegetation.
Schadstoff Konzentration Mittelungszeit Art
NOx5 30 µg/m³ Jahresmittelwert Grenzwert
SO2 20 µg/m³ Jahresmittelwert und Wintermittelwert Grenzwert
NO2 80 µg/m³ Tagesmittelwert Zielwert
SO2 50 µg/m³ Tagesmittelwert Zielwert
Ozongesetz
Zielwerte und langfristige Ziele für Ozon wurden im Ozongesetz (BGBl. I 210/92 i.d.g.F.)
festgelegt (Tabelle 2). Der Zielwert zum Schutz der Vegetation wird in der Ozon-Richtlinie
der EU und damit auch im Ozongesetz als AOT40-Wert6 definiert. Das Konzept der
kumulativen Ozonbelastung wurde von der UN-ECE (1994) übernommen. Zur Berechnung
des AOT40 wird die Summe der Differenz zwischen Ozonkonzentrationen (MW1) über
40 ppb und 40 ppb (sofern die Ozonkonzentration über 40 ppb liegt) in einem bestimmten
Zeitraum innerhalb der Vegetationsperiode gebildet. Dafür wurde der von der UN-ECE
ausgearbeitete AOT40-Wert für den Schutz landwirtschaftlicher Pflanzen herangezogen,
der Berechnungszeitraum aber von Tageslichtstunden auf das europaweit einheitliche
Zeitfenster von 08:00 bis 20:00 Uhr (MEZ) leicht verändert7. Unterschiedliche
Referenzzeiträume (jeweils über Tageslichtstunden) werden von der UN-ECE für die
Bewertung der Ozonbelastung für Wald einerseits, für landwirtschaftliche Nutzpflanzen,
Weiden und natürliche Vegetation andererseits herangezogen.
5 -3
Zu berechnen als Summe der Volumensanteile von NO und NO2 (addiert als ppb), angegeben als NO2(µg m )
6
AOT40: accumulated exposure over a threshold of 40 ppb.
7
Bei der Berechnung der AOT40-Werte hat dieser Unterschied nur Änderungen im Bereich weniger Prozent zur Folge.Luftschadstoffbelastung österreichischer Wälder - Wald-Immissions-Informationssystem 11
Tabelle 2: Definitionen von AOT40-Werten.
Zeitfenster Zielwert
UN-ECE (1994), Schutz des Waldes April–September,
Tageslichtstunden 10 ppm.h = 20.000 µg m-³ h8
UN-ECE (1994), Schutz Mai–Juli, Tageslichtstunden 3 ppm.h
landwirtschaftlicher Pflanzen
Ozonrichtlinie und Ozongesetz, Mai–Juli, 08:00–20:00 Uhr 9 ppm.h = 18.000 µg m-³ h,
Zielwert zum Schutz der Vegetation gemittelt über 5 Jahre
Ozonrichtlinie und Ozongesetz, Mai–Juli, 08:00–20:00 Uhr 3 ppm.h = 6.000 µg m-³ h
langfristiges Ziel zum Schutz der
Vegetation
Ozonrichtlinie, Schutz des Waldes April–September, 10 ppm.h = 20.000 µg m-³ h
08:00–20:00 Uhr
Zweite Verordnung gegen forstschädliche Luftverunreinigungen
Tabelle 3 führt die in der Zweiten Verordnung gegen forstschädliche Luftverunreinigungen
festgelegten Grenzwerte für Schwefeldioxid an; weiters sind in dieser Verordnung die
Grenzwerte für die gasförmigen Verbindungen Chlorwasserstoff (HCl), Fluorwasserstoff
(HF) und Ammoniak (NH3) sowie für Staubniederschläge (Ca, Mg; Cu, Zn, Pb, Cd)
enthalten.
Tabelle 3: Grenzwerte bzw. Zielwerte der Zweiten Verordnung gegen forstschädliche Luftverunreinigungen
(BGBl. 199/1984) für SO2. Römische Ziffern: Monate.
Grenzwert/Zielwert
Vegetationszeit Halbstundenmittel: IV-IX: 70 µg SO2 m-3 (97,5 Perzentil);
die zulässige Überschreitung, die sich aus der Perzentilregelung ergibt, darf
höchstens 100% betragen
Tagesmittel: IV-X: 50 µg SO2/m3
Vegetationsruhe Halbstundenmittel: XI-III: 150 µg SO2 m-3 (97,5 Perzentil);
die zulässige Überschreitung, die sich aus der Perzentilregelung ergibt, darf
höchstens 100% betragen
Tagesmittel: XI-III: 100 µg SO2 m-3
8
UN-ECE (1994): Critical LevelLuftschadstoffbelastung österreichischer Wälder - Wald-Immissions-Informationssystem 12
Critical Loads
Die kritischen Belastungsgrenzen für eutrophierende Stickstoffeinträge („Critical Loads“
gemäß Achermann und Bobbink 2003) für verschiedene Ökosysteme sind in Tabelle 4
dargestellt.
Tabelle 4: Critical Loads für Stickstoff für natürliche und “halbnatürliche” forstliche Ökosysteme (Habitate).
##: verlässlich, # ziemlich verlässlich, (#) Expertenbeurteilung .9
Ecosystem type kg N ha-1 yr-1 Reliability Indication of exceedance
Soil processes
Deciduous & coniferous 10 - 15 # Increased N mineralization, nitrification
Coniferous forests 10 - 15 ## Increased nitrate leaching
Deciduous forests 10 - 15 (#) Increased nitrate leaching
Trees
Deciduous & coniferous 15 - 20 # Changed N/macro nutrients ratios, decreased
P, K, Mg and increased N concentrations in
foliar tissue
Temperate forests 15 - 20 (#) Increased susceptibility to pathogens and
pests, change in fungistatic phenolics
Mycorrhiza
Temperate and boreal 10 - 20 (#) Reduced sporocarp production,
forests changed/reduced below-ground species
composition
Ground vegetation
Temperate and boreal 10 - 15 # Changed species composition, increase of
forests nitrophilous species, increased susceptibility
to parasites
Lichens and algae
Temperate and boreal 10 - 15 (#) Increase of algae, decrease of lichens
forests
Overall
Temperate forests 10 - 20 # Changes in soil processes, ground vegetation
mycorrhiza and increased risk of nutrient
imbalances and susceptibility to parasites
Boreal forests 10 - 20 # Changes in soil processes, ground vegetation
mycorrhiza and increased risk of nutrient
imbalances and susceptibility to parasites,
increase in free algae
9
ACHERMANN B., BOBBINK R. (EDS.) 2003: Empirical Critical Loads for Nitrogen: Expert workshop, Berne, 11-13 November
2002. Workshop Summary. Environmental Documentation 164, Swiss Agency for the Environment, Forests and
Landscape, 11-18.Luftschadstoffbelastung österreichischer Wälder - Wald-Immissions-Informationssystem 13
Grenzwerte für Schadstoffgehalte in Fichtennadeln und Buchenblättern
Tabelle 5a führt die in der Zweiten Verordnung gegen forstschädliche
Luftverunreinigungen festgelegten Grenzwerte für Schadstoffe in Blattorganen an. Die
Gehalte an den Hauptnährelementen Stickstoff, Phosphor, Kalium, Calcium und
Magnesium wurden im Hinblick auf Schadstoffeinwirkungen bzw. Staubablagerungen
aufgestellt. Die Tabellen 5b und 5c liefern die Grundlage zur Beurteilung der
Schwefelgehalte in Fichtennadeln unter Berücksichtigung der Gehalte der Nadeljahrgänge
1 und 2.
Tabelle 5a: Gesetzliche Grenzwerte für Höchstwerte an Schadstoffgehalten (% TS) in Fichtennadeln und
Buchenblättern gemäß Zweiter Verordnung gegen forstschädliche Luftverunreinigungen (BGBl. 199/1984).
Indikatorbaumart Nadeljahrgang 1 Nadeljahrgang 2 Nadeljahrgang 3
Sulfat-S Fichte 0,08 % 0,11 % 0,14 %
Gesamt-S Fichte 0,11 % 0,14 % 0,17 %
Gesamt-S Buche 0,08 %
Fluor Fichte 0,8 mg% 1,0 mg% 1,0 mg%
Fluor Buche 0,8 mg%
Chlor Fichte 0,1 % 0,1 % 0,1 %
Chlor Buche 0,1 %
Stickstoff Fichte 2,2 %
Phosphor Fichte 0,3 %
Kalium Fichte 0,85 %
Kalzium Fichte 0,9 %
Magnesium Fichte 0,2 %
Tabelle 5b: Klassifikation für Schwefelgehalte in Fichtennadeln (Nadeljahrgänge 1 und 2).
Klasse Nadeljahrgang 1 Nadeljahrgang 2
1 < 0,081 % < 0,101 %
2 0,081 – 0,110 % 0,101 – 0,140 %
3 0,111 – 0,150 % 0,141 – 0,190 %
4 > 0,150 % > 0,190 %
Tabelle 5c: Gesamtklassifikation für Schwefelgehalte (Nadeljahrgänge 1 und 2, basierend auf den in Tabelle
5b angegebenen Klassen).10
Gesamtklassifikation Summe der Klassenwerte SO2-Immissionseinwirkung
gemäß Tabelle 5b
1 2 auszuschließen
2 3, 4 möglich
3 5, 6 vorhanden
4 7, 8 stark
10
STEFAN K., FÜRST A. 1998: Indication of S and N Inputs by means of needle analyses based on the Austrian Bio
Indicator Grid. Enviromental Science and Pollution Research, Special Issue No. 1, 63-70.Luftschadstoffbelastung österreichischer Wälder - Wald-Immissions-Informationssystem 14
Schwermetallgehalte im Boden
Tabelle 6 gibt für die einzelnen Schwermetalle bzw. Halbmetalle Klassen unterschiedlicher
Belastungen wieder.
Tabelle 6: Bewertungen für Schwermetallgehalte im Boden. 11
sehr niedrig niedrig mittel hoch sehr hoch
Austauschbare 28
Kationen
mg kg-1 mg kg-1 mg kg-1 mg kg-1 mg kg-1
Arsen 20
Blei < 10 10 - 20 20 - 50 50 - 100 > 100
Cadmium < 0,10 0,10 - 0,25 0,25 - 0,50 0,50 - 1,00 > 1,00
Chrom < 30 30 - 50 50 - 60 60 - 100 > 100
Cobalt 50
Kupfer < 15 15 - 25 25 - 50 50 - 100 > 100
Nickel < 20 20 - 30 30 - 40 40 - 60 > 60
Molybdän < 0,3 0,3 - 0,6 0,6 - 2,0 2,0 - 5,0 > 5,0
Quecksilber < 0,15 0,15 - 0,25 0,25 - 0,50 0,50 - 1,0 > 1,0
Selen < 0,15 0,15 - 0,30 0,30 - 1,00 1,0 - 5,0 > 5,0
Zink < 60 60 - 90 90 - 150 150 - 300 > 300
Tabelle 7 zeigt kritische Schwermetallkonzentrationen im Hinblick auf die mikrobielle
Aktivität und die Bodenfauna auf.
Tabelle 7: Kritische Schwermetallkonzentrationen im Boden im Hinblick auf die mikrobielle Aktivität (nicht
gesetzliche Grenzwerte)..12
Cu Zn Pb Cd Ni Hg Cr(III)
Kritische Konzentrationen in Humusauflagen (mg kg-1) getrockneter
Böden (nach Taler 1992, in Elling et al. 2007)
Aktivität Bodenenzyme 20 600 ≥ 500 20 0,75 > 30
Bodenatmung 20 600 ≥ 500 20 0,75? > 30
Stickstoffumsatz 20 20 1,25
Mikroflora 20 – 35 300? ≥ 500 20 - 35
Bodeninvertebraten < 100 < 500 150 < 100 < 500
Grenzwerte in Waldböden im Hinblick 60 170 100 - 95 75 - 100
auf die Gefährdung von 400
Mikroorganismen (nach Empfehlung
von Van Mechelen et al. 1997).
*) Originaleinheiten umgerechnet auf die Jahreseinträge der Elemente
11
BLUM W.E.H., KLAGHOFER E., KOCHL A., RUCKENBAUER P. 1997: Bodenschutz in Österreich. Bundesministerium für
Land- und Forstwirtschaft.
12
ELLING W., HEBER U., POLLE A., BEESE F. 2007: Schädigung von Waldökosystemen. Auswirkungen anthropogener
Umweltveränderungen und Schutzmaßnahmen. Elsevier Amsterdam, New York, Tokio.
VAN MECHELEN L., GROENEMANS R., VAN RANST E. 1997: Forest soil condition in Europe, results of a large soil survey.
Technical Report. EC, UN-ECE.Luftschadstoffbelastung österreichischer Wälder - Wald-Immissions-Informationssystem 15
2.3 Ozon
Wirkung
Ozon bzw. seine aggressiven Reaktionsprodukte (Radikale) greifen Biomembranen,
Eiweißkörper und Chlorophyll an, wodurch die Photosynthese und damit die
Stoffproduktion beeinträchtigt wird. Bei erhöhter Dosis wird das Palisadengewebe
geschädigt, was je nach Pflanzenart helle oder dunkle Punktierungen hervorruft. Bei
Pflanzen können bereits kurzfristig erhöhte Ozonkonzentrationen zu Schädigungen der
Blattorgane führen, bei langfristiger Belastung treten Wachstums- bzw. Ernteverluste auf.
Troposphärisches Ozon ist zudem – obschon im Kyoto-Protokoll nicht geregelt – eines der
bedeutendsten Treibhausgase.
Herkunft
Ozon entsteht als sekundärer Luftschadstoff durch die Einwirkung von Sonnenlicht im
Zuge komplexer chemischer Prozesse in der Atmosphäre. Ozonvorläufersubstanzen sind
Stickstoffoxide und flüchtige organische Verbindungen ohne Methan (NMVOC, non-
methane volatile organic compounds); global tragen auch Methan und CO zur
Ozonbildung bei.
Die in Mitteleuropa herrschende Ozonbelastung setzt sich aus einer großräumigen – die
gesamte Nordhalbkugel umfassenden – und einer mitteleuropäischen Hintergrund-
konzentration zusammen. Zusätzlich kommt es im weiteren Umkreis großer
Ballungsräume zu einer verstärkten regionalen Ozonbildung. Diese ist vor allem für hohe
kurzzeitige Spitzenkonzentrationen, z. B. Überschreitungen der Vorwarnstufe,
verantwortlich. Die Überschreitungen der Zielwerte zum Schutz der menschlichen
Gesundheit und zum Schutz der Vegetation gehen wesentlich auf das großflächig – d. h.
auf mitteleuropäischem Maßstab – erhöhte Konzentrationsniveau zurück.
Aktuelle Belastungssituation
Für die Beurteilung der Ozonbelastung werden aufgrund der unterschiedlichen Lang- und
Kurzzeitwirkung auf Mensch und Vegetation verschiedene Schwellenwerte und Zielwerte
herangezogen.
• Die aktuelle Information der Bevölkerung über kurzzeitig erhöhte Ozonkonzen-
trationen – in Hinblick auf akute Gesundheitsbeeinträchtigungen empfindlicher
Personengruppen – basiert auf Einstundenmittelwerten (Informations- und
Alarmschwellenwerte von 180 bzw. 240 µg m-³).
• Langfristige gesundheitliche Auswirkungen werden in Bezug auf den Zielwert
gemäß IG-L beurteilt, der als Achtstundenmittelwert von 120 µg m-³ festgelegt ist.
• Langfristige Auswirkungen auf die Vegetation werden anhand der kumulativen
Ozonbelastung (AOT40) bewertet.
Zur Überwachung der Belastung von Menschen und Vegetation durch Ozon wurden im
Jahr 2007 in Österreich 115 Ozonmessstellen gemäß Ozongesetz betrieben.
Die Information der Öffentlichkeit sowie die Beurteilung der Ozonbelastung orientieren sich
an den acht Ozonüberwachungsgebieten (Abbildung 1). Dieser regionalen Einteilung folgt
auch die Auswertung in den folgenden Kapiteln.Luftschadstoffbelastung österreichischer Wälder - Wald-Immissions-Informationssystem 16
Abbildung 1: Ozon-Überwachungsgebiete.
Der Zielwert zum Schutz der Vegetation wurde in der Periode 2003–2007 an 79 Ozon-
messstellen – d. h. an 69 % der Messstellen – überschritten, das langfristige Ziel zum
Schutz der Vegetation an allen Messstellen außer an der verkehrsnahen Station Enns A1.
Tabelle 8 gibt für die einzelnen Ozonüberwachungsgebiete die Messstellen mit den
höchsten AOT40-Werten (Mai–Juli, 08:00–20:00 Uhr) an. Der Bereich über 1.500 m
Seehöhe, der sich durch besonders hohe AOT40-Werte charakterisiert, wird gesondert
ausgewiesen. Abbildung 2 zeigt die AOT40-Werte (Mai–Juli, 08:00–20:00 Uhr), gemittelt
über den Zeitraum 2003–2007.
Tabelle 8: Höchste AOT40-Werte (Mai–Juli) in den einzelnen Ozonüberwachungsgebieten, in µg m-³ h (die
Messstelle über 1.500 m Seehöhe ist gesondert ausgewiesen), Mittel 2003–2007 bzw. 2007 für die Station
Grebenzen.
Gebiet Mittel 2003–2007 2007
Messstelle AOT40 Messstelle AOT40
(µg m-³ h) (µg m-³ h)
1 Wiesmath 32.002 Wiesmath 30.750
2 Klöch 31.242 Klöch 31.785
3 Haunsberg 26.842 Grünbach 26.019
4 Grundlsee 20.564 Grundlsee 16.444
5 Kufstein 19.961 Kufstein 17.225
6 Sulzberg 30.074 Sulzberg 23.711
7 Vorhegg 27.171 Soboth 24.368
*
8 Judenburg 17.011 Grebenzen 22.909
> 1.500 m Sonnblick 37.068 Sonnblick 33.935
*) Die Station Grebenzen wurde im Sommer 2006 in Betrieb genommen, daher kann kein Mittelwert 2003–
2007 gebildet werden.Luftschadstoffbelastung österreichischer Wälder - Wald-Immissions-Informationssystem 17 Abbildung 2: AOT40-Werte (Mai–Juli, 08:00–20:00 Uhr), Mittel über den Zeitraum 2003–2007 (in µg m-³ h-1). Die Belastungsschwerpunkte hinsichtlich des AOT40-Wertes (Beurteilungszeitraum Mai– Juli) liegen einerseits im Osten Österreichs, andererseits im Hoch- und Mittelgebirge (Gerlitzen, Sonnblick, Nordkette, Karwendel West, Sulzberg, Masenberg und Rennfeld); dort wurden besonders hohe Werte (> 30.000 µg m-³ h) registriert, was zu einer zusätzlichen Belastung für Ökosysteme in höheren Lagen führt, in denen die Lebensbedingungen schwieriger als in tiefen Lagen sind. Auch an außeralpinen Stationen (llmitz, Wiesmath, Arnfels, Graz Platte und Klöch) überschritten AOT40-Werte 30.000 µg m-³ h. Keine Überschreitungen des Zielwertes wurden an zahlreichen Messstellen in alpinen Tälern (Oberdrauburg, Obervellach, Spittal a.d.D., Wietersdorf, Bad Ischl, St. Johann i.P., Tamsweg, Zell a.S., Judenburg, Liezen, Kramsach, Lienz, Bludenz), an verkehrsnahen Messstellen (Zederhaus, Wald a.A.) sowie an mehreren städtischen Messstellen, die für den Schutz der Vegetation aber nicht repräsentativ sind, registriert. Der in der Ozonrichtlinie festgelegte AOT40-Wert zum Schutz der Wälder ist mit 20.000 µg m-³ h – bezogen auf den Zeitraum April–September (Tageslichtstunden) – ident mit dem von der UN-ECE (1994) festgelegten AOT40-Wert (Tabelle 2). Er wurde im Jahr 2007 in Österreich an 110 Messstellen (95 %) überschritten, wobei die höchsten Überschreitungen im Hoch- und Mittelgebirge (neben Sonnblick v. a. Gerlitzen, Nordkette, Karwendel West) sowie in Ostösterreich (Wiesmath, Klöch, Graz Platte, Masenberg, Hainburg, Bad Vöslau, Payerbach, Irnfritz) beobachtet wurden. Überschreitungen um mehr als das Doppelte registrierten die 37 Messstellen Illmitz, Kittsee, Gerlitzen, Bad Vöslau, Forsthof, Gänserndorf, Hainburg, Heidenreichstein, Himberg, Irnfritz, Klosterneuburg, Kollmitzberg, Mistelbach, Payerbach, Pillersdorf, Stixneusiedl, Wiener Neustadt, Wiesmath, Ziersdorf, Grünbach, Haunsberg, Sonnblick, Arnfels, Bockberg, Graz Platte, Graz Schlossberg, Grebenzen, Höchgössnitz, Klöch, Masenberg, Rennfeld, Karwendel West, Nordkette, St. Sigmund, Zillertaler Alpen, Sulzberg und Wien Hermannskogel. Der höchste AOT40-Wert (April–September) wurde - abgesehen vom Sonnblick - an der Messstelle Gerlitzen mit 59.488 µg m-³ h registriert. Im Nordosten Österreichs lag der
Luftschadstoffbelastung österreichischer Wälder - Wald-Immissions-Informationssystem 18
höchste AOT40 bei 51.951 µg m-³ h in Wiesmath, im Südosten Österreichs bei
50.331 µg/m³ in Klöch.
AOT40-Werte unter 20.000 µg m-³ h wurden an wenigen Messstellen in alpinen Tälern –
Wolfsberg, Spittal a.d.D., Tamsweg – sowie an einzelnen verkehrsnahen Messstellen
(Zederhaus, Villach, Innsbruck Reichenau) beobachtet.
Trends
Die Trends der AOT40-Werte weisen in nahezu allen ausgewerteten Gebieten keine
statistische Signifikanz auf. Lediglich im Ozonüberwachungsgebiet 4 ergibt sich – auf
einem Signifikanzniveau von 90 % – eine mittlere Zunahme von 400 µg m-³ h pro Jahr. Im
Mittel über alle Messstellen stieg der AOT40-Wert 1992–2007 um 200 µg m-³ h pro Jahr.
Der Verlauf der AOT40-Werte zeigt hohe Belastungen in den Jahren 1994, 2000, 2006
und vor allem im extremen Trockenjahr 2003 sowie niedrige Werte 1997, 1999 und 2004.
Der Trend der AOT40-Werte gemäß Ozongesetz bzw. der Ozonrichtlinie (Mai – Juli, 08:00–
20:00 Uhr), gemittelt für die einzelnen Ozonüberwachungsgebiete sowie für die Messstellen
über 1.500 m Seehöhe, ist für den Zeitraum 1992–2007 in Abbildung 3 dargestellt; im
Hinblick auf die spezifisch hohe langzeitige Ozonbelastung im Hoch- und Mittelgebirge ist
die gesonderte Auswertung dieses Gebietes sinnvoll.
Im Verlauf der letzten 15 Jahre zeichnen sich einige regionale Unterschiede ab; so wiesen
die Täler in Nordtirol, Salzburg und der Nordsteiermark (Ozonüberwachungsgebiete 4 und
5) in den mittleren 1990er Jahren vergleichsweise niedrige AOT40-Werte auf, der
Südosten Österreichs (Gebiet 2) hingegen relativ hohe.
40,000
35,000
30,000
) 25,000
h
³.
/m
g
(µ 20,000
0
4
T
O 15,000
A
10,000
5,000
0
1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007
OÜG1 OÜG2 OÜG3 OÜG4 OÜG5 OÜG6 OÜG7+8 Gebirge
Abbildung 3: Mittlere AOT40-Werte (Mai–Juli) gemäß Ozongesetz in den Jahren 1992–2007, gemittelt über
die einzelnen Ozonüberwachungsgebiete (OÜG) (in µg m-³ h-1). Gebirge: Messstellen > 1.500 m.
In Abbildung 4 sind die Trends der über den Zeitraum von April bis September summierten
AOT40-Werte (Schutz des Waldes) für die Jahre 1992–2007 dargestellt. Während der
1990er Jahre zeigten die AOT40-Werte keine deutliche Veränderung, ehe 2000 in den
Ozonüberwachungsgebieten 2 und 3 – im Gebirge schon 1998 – ein Anstieg festzustellenLuftschadstoffbelastung österreichischer Wälder - Wald-Immissions-Informationssystem 19
war. Das Jahr 2003 wies an fast allen unter 1.500 m gelegenen Messstellen eine
herausragend hohe Belastung auf, nur im Hoch- und Mittelgebirge wurde 2003 eine
ähnliche Belastung wie bereits in den Jahren seit 2000 beobachtet. Im Jahr 2004 gingen
die AOT40-Werte überall markant zurück, in den meisten Ozonüberwachungsgebieten
sowie im Gebirge wurde 2004 die niedrigste Belastung seit Beginn der Messreihen
registriert. Seitdem stiegen die AOT40-Werte zum Schutz des Waldes wieder leicht an,
blieben aber bis 2007 zumeist auf einem mittleren Niveau. Im Jahr 2007 wies
Nordostösterreich eine überdurchschnittliche, die Messstellen im Gebirge eine
unterdurchschnittliche Belastung auf.
Die Entwicklung der AOT40-Werte zeigt lediglich in den Ozonüberwachungsgebieten 4
und 5 signifikante Anstiege, im Gebiet 4 (Signifikanzniveau 99 %) um 520 µg m-³ h pro
Jahr und im Gebiet 5 (Signifikanzniveau 90 %) um 330 µg m-³ h pro Jahr. Im Mittel über
alle 73 Messstellen veränderte sich der AOT40-Wert zwischen 1992 und 2007 nicht.
AOT40 (April - September)
80,000
70,000
60,000
50,000
)
.h
³
m
/
g 40,000
µ
(
0
4
T
O
A30,000
20,000
10,000
0
1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007
OÜG 1 OÜG 2 OÜG 3 OÜG 4 OÜG 5 OÜG 6 OÜG 7+8 Gebirge
Abbildung 4: Mittlere AOT40-Werte zum Schutz des Waldes (April – September) in den Jahren 1992–2007,
gemittelt über die einzelnen Ozonüberwachungsgebiete (OÜG; in µg m-³ h). Gebirge: Messstellen > 1.500 m.
2.4 Stickstoffoxide
Wirkung
Die Stickstoffoxide NOx sind bedeutende Ozonvorläufer und tragen überdies zur
Versauerung und Eutrophierung (Überdüngung) von Böden und Gewässern bei. Sie bilden
aggressive membran- und enzymzerstörende Radikale in der Zelle und hemmen die
Photosynthese. Partikelförmiges Ammoniumnitrat, das aus gasförmigen Stickoxiden und
Ammoniak in der Atmosphäre entstehen kann, liefert vor allem in der kalten Jahreszeit, als
Vorläufersubstanz für die Bildung von partikulärem Nitrat, einen erheblichen Beitrag zu der
großräumigen Belastung durch PM10.Luftschadstoffbelastung österreichischer Wälder - Wald-Immissions-Informationssystem 20 Herkunft Stickstoffoxide entstehen überwiegend als unerwünschtes Nebenprodukt bei der Verbrennung von Brenn- und Treibstoffen bei hoher Temperatur, die Hauptquelle ist der Straßenverkehr. Die NOx-Emissionen verringerten sich zunächst von 226.700 t im Jahr 1985 auf 181.400 t (1995), um danach wieder 225.160 t (2006) zu erreichen (UMWELTBUNDESAMT 2008a); der Grund dafür ist die Zunahme des Schwerverkehrs und der Diesel-PKW. Berücksichtigt man den preisbedingten Kraftstoffexport („Tanktourismus“, im Zuge dessen Treibstoffe in Österreich getankt, aber im Ausland verbraucht werden), so sinken die NOx-Emissionen seit 1980 kontinuierlich, aber langsam auf 173.000 t ab. Die im Emissionshöchstmengengesetz geforderten maximalen NOx-Emissionen von 103.000 t werden derzeit noch weit überschritten. Die Notwendigkeit der Reduktion der relevanten Schadstoffemissionen beruht auch auf der Tatsache, dass Immissions- Grenzwerte und Zielwerte – v.a. für Ozon – nach wie vor überschritten werden und sich daraus ein Gefährdungspotenzial für Waldökosysteme ergibt. Aktuelle Belastungssituation Zur Überwachung der Konzentration an Stickstoffoxiden wurden im Jahr 2007 in Österreich 142 NO2- bzw. NOx-Messstellen gemäß IG-L betrieben, 18 davon zudem zur Überwachung der Grenzwerte zum Schutz der Ökosysteme und der Vegetation. Unter den zur Überwachung der Grenz- und Zielwerte zum Schutz der Ökosysteme und der Vegetation betriebenen Messstellen registrierte 2007 Kramsach Angerberg eine Überschreitung des Grenzwertes von 30 µg m-³ NOx (berechnet als NO2). Der NOx- Jahresmittelwert lag bei an diesem Standort bei 43 µg m-³. An den anderen ähnlich stark belasteten Messstellen wurde der Grenzwert eingehalten; neben Kramsach wiesen Obervellach (19 µg m-³) und St. Georgen i.L. (16 µg m-³) die höchsten NOx- Jahresmittelwerte unter den zur Überwachung der Grenz- und Zielwerte zum Schutz der Ökosysteme und der Vegetation betriebenen Messstellen auf. Der Zielwert von 80 µg m-³ als Tagesmittelwert (er ist ident mit dem Zielwert zum Schutz der menschlichen Gesundheit) wurde an allen Messstellen eingehalten. Die höchsten TMW unter den zur Überwachung der Grenz- und Zielwerte zum Schutz der Ökosysteme und der Vegetation betriebenen Messstellen wurden in Kramsach (64 µg m-³), St. Georgen i.L. (46 µg m-³) und Forsthof (45 µg m-³) gemessen. Trends Die NO2-Belastung nahm in Österreich im Zeitraum von den späten 1980er Jahren bis 2000, besonders stark an städtischen verkehrsnahen Standorten, zumeist ab. Die jährlichen NOx-Emissionen Österreichs (ohne preisbedingten Kraftstoffexport, UMWELTBUNDESAMT 2008a) sanken in diesem Zeitraum nahezu kontinuierlich. Seit 2000 ist jedoch an zahlreichen Messstellen, vor allem an höher belasteten und verkehrsnahen Standorten, wieder eine Zunahme der NO2-Konzentrationen festzustellen. Tabelle 9 und die Abbildungen 5a und 5b geben die statistische Auswertung aller NO2- Messstellen an, die seit 1993 durchgehend in Betrieb sind. Dargestellt sind Maximum, 95- Perzentil, Mittelwert und Minimum der NO2- sowie der NOx-Jahresmittelwerte dieser 80 NO2-Messstellen.
Luftschadstoffbelastung österreichischer Wälder - Wald-Immissions-Informationssystem 21
Tabelle 9: Maxima, 95-Perzentile, Mittelwerte und Minima der Jahresmittelwerte von NO2 und NOx
(in µg m-³) an den durchgehend betriebenen NO2-Messstellen 1993–2007.
NO2 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03 04 05 06 07
Maximum 74 73 72 72 64 67 59 58 58 57 64 68 73 74 71
P95 47 47 45 48 45 44 42 43 43 43 46 44 49 49 45
Mittel 30 27 26 27 26 26 25 25 24 25 27 25 26 27 25
Minimum 6 5 4 5 4 4 5 4 2 2 4 4 5 5 4
NOx 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03 04 05 06 07
Maximum 347 319 315 302 277 265 262 267 253 249 248 264 260 243 222
P95 136 131 134 125 114 122 109 109 108 116 115 116 119 127 106
Mittel 67 61 57 56 56 55 53 53 53 54 55 52 52 55 49
Minimum 9 5 6 6 4 4 5 4 3 3 5 4 5 5 5
Die mittlere NO2-Konzentration über alle Messstellen in Österreich veränderte sich im
Zeitraum von 1993 bis 2007 praktisch nicht; sie variierte zwischen 24 und 30 µg m-³. An den
höher belasteten Messstellen nahm die mittlere NO2-Konzentration hingegen von den
späten 1990er Jahren bis 2005 zu.
Demgegenüber nahm die mittlere NOx-Konzentration13 im Verlauf der 1990er Jahre
kontinuierlich ab, von 77 µg m-³ 1990 über 67 µg m-³ 1993 und 56 µg m-³ 1996 auf
53 µg m-³ 1999 bzw. 2000. Zwischen 2000 und 2006 veränderte sich die NOx-
Konzentration, gemittelt über alle Messstellen, kaum, sie variierte zwischen 52 und
55 µg m-³.
Auch die NOx-Konzentrationen stiegen an den höher belasteten Messstellen zwischen
2000 und 2006 wieder an, wenngleich nicht so stark wie jene des NO2.
80
Maximum
70
P95
60
NO2 JMW [µg/m³]
Mittelw ert
50 Minimum
40
30
20
10
0
Abbildung 5a: Maxima, 95-Perzentile, Mittelwerte und Minima der Jahresmittelwerte von NO2 an den
durchgehend betriebenen NO2-Messstellen 1993–2007 (in µg m-³).
13 -
NOx jeweils angegeben in µg m ³ als NO2Luftschadstoffbelastung österreichischer Wälder - Wald-Immissions-Informationssystem 22
350
Maximum
300 P95
NOX JMW [µgNO2/m³]
250 Mittelw ert
Minimum
200
150
100
50
0
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
Abbildung 5b: Maxima, 95-Perzentile, Mittelwerte und Minima der Jahresmittelwerte von NOx an den
durchgehend betriebenen NO2-Messstellen 1993–2007 (in µg m-³).
2.5 Ammoniak
Ammoniak entsteht vor allem bei der Tierintensivhaltung und trägt wie die Stickstoffoxide
zur Bildung von Stickstoffeinträgen bei. Es hemmt die Chlorophyllbildung und
beeinträchtigt damit die Photosynthese. Die NH3-Emissionen verringerten sich zwischen
1995 und 2006 von 75.350 t auf 65.810 t (UMWELTBUNDESAMT 2008a). Über die aktuelle
Belastung der Luft liegen in Österreich derzeit nur punktuelle Messungen vor. An Tiroler
Höhenprofilen konnte gezeigt werden, dass im Nahbereich von Tierhaltungen zu bis zu
siebenfach erhöhte Konzentrationen gegenüber Reinluftgebieten auftreten (Smidt et al.
2008).
2.6 Schwefeldioxid
Wirkung
In hohen Konzentrationen hat SO2 direkte negative Auswirkungen auf die Atmungsfunktion
von Mensch und Tier sowie auf Pflanzen. SO2 bildet wie die meisten Schadstoffe Radikale
und beeinträchtigt die Photosynthese. SO2 und seine Oxidationsprodukte können Schäden
an Gebäuden und anderen Sach- und Kulturgütern verursachen sowie zur Versauerung
von Böden beitragen. Darüber hinaus erhöht SO2 zusammen mit Ammoniak durch die
Bildung von partikelförmigem Ammoniumsulfat die Belastung mit Feinstaub fallweise
erheblich.
Herkunft
SO2 entsteht hauptsächlich beim Verbrennen von schwefelhaltigen Brenn- und
Treibstoffen, bei den Produktionsprozessen der Eisen- und Stahlindustrie sowie bei der
Erzeugung von Schwefelsäure in der chemischen Industrie. Ein beträchtlicher Teil der SO2-
Belastung in Österreich ist aber auf Emissionen im benachbarten Ausland zurückzuführen.
Durch die Förderung von emissionsmindernden Maßnahmen v.a. im Bereich der Industrie
und der Kraftwerke veränderte sich die Emissionssituation in Österreich seit dem Beginn
der 1980er Jahre: Die SO2-Emissionen gingen von 179.810 t (1985) auf 28.460 t (2006)
zurück (UMWELTBUNDESAMT 2008a).Luftschadstoffbelastung österreichischer Wälder - Wald-Immissions-Informationssystem 23 Aktuelle Belastungssituation Luftqualität: Zur Überwachung der Belastung durch SO2 wurden im Jahr 2007 in Österreich 102 Messstellen gemäß IG-L betrieben, darunter 14 Messstellen für die Überwachung der Einhaltung der Grenzwerte für die Ökosysteme. Die Grenzwerte zum Schutz der Ökosysteme und der Vegetation (20 µg m-³ als Jahres- und als Wintermittelwert) wurden an allen Messstellen eingehalten. Der höchste Jahresmittelwert trat mit 14 µg/m³ in Straßengel (industrienah) auf. Unter den ökosystemrelevanten Messstellen wurde am Forsthof, in Heidenreichstein und Grünbach mit jeweils 3 µg m-³ der höchste Jahresmittelwert registriert. Der höchste Wintermittelwert (Oktober 2006 bis März 2007) wurde mit 22 µg m-³ ebenfalls in Straßengel gemessen. An den ökosystemrelevanten Messstellen Forsthof, Heidenreichstein und Grünbach wurde jeweils 3 µg m-³ als höchster Wintermittelwert registriert. Immissionseinwirkungen (Bioindikatornetz): Trotz der rückläufigen SO2- Konzentrationen in der Luft können Schwefel-Immissionseinwirkungen auf der Basis von Nadelanalysen des Österreichischen Bioindikatornetzes (BIN) noch immer nachgewiesen werden: In den letzten Jahren lag der Anteil der Punkte mit Grenzwertüberschreitungen zwischen 5 und 10 %. Verursacht werden erhöhte Schwefel-Immissionseinwirkungen durch Importe v.a. aus Ostmitteleuropa und durch „hausgemachte“ Emissionen. Verbesserungen konnten im Norden Österreichs (Waldviertel) sowie im Südosten des Bundesgebietes nachgewiesen werden. Im Jahr 2006 waren Schwefelimmissionseinwirkungen im Donauraum (Linz), im Wienerwald, im Waldviertel, im Burgenland, der Südsteiermark und im Ostteil Kärntens und im Inntal festzustellen. Trends Luftqualität: Die SO2-Belastung der Luft zeigt in Österreich in den letzten 20 Jahren einen unregelmäßigen und regional unterschiedlichen, insgesamt aber deutlich rückläufigen Trend. Ausschlaggebend für diese Entwicklung war zunächst die deutliche Reduktion der SO2-Emissionen in Österreich, v. a. in der zweiten Hälfte der 1980er Jahre. In den 1990er Jahren begannen die Emissionen in den nördlichen und östlichen Nachbarstaaten zu sinken, am stärksten zunächst im östlichen Deutschland und in Tschechien, später auch in Slowenien, Ungarn, der Slowakei und Polen. Maßnahmen bei einzelnen Industriestandorten in Österreich wirkten sich unterschiedlich aus, in Linz etwa konnte bereits in den späten 1980er Jahren eine starke Reduktion der SO2-Belastung erzielt werden. Lang anhaltende winterliche Hochdruckwetterlagen mit Transport sehr kalter, stabil geschichteter Luftmassen aus Osteuropa nach Österreich führten zuletzt im Winter 1996/97 zu starken Schadstoffanreicherungen in Bodennähe und zu Schadstoffverfrachtungen von Osten nach Österreich. Vom großflächigen Schadstoffferntransport war – mit verbreiteten Grenzwertüberschreitungen zuletzt im Jänner 1997 – vor allem der Nordosten Österreichs betroffen. Ungünstige Witterungsbedingungen führten im Winter 2002/03 sowie 2005/06 wieder zu vergleichsweise höheren SO2-Belastungen. Dank der mittlerweile aber deutlich zurückgegangenen SO2- Emissionen lagen allerdings in den Jahren 2003 und 2006 die SO2-Belastungen weit unter dem Niveau, das in den 1990er Jahren bei ähnlichen Wetterlagen beobachtet wurde.
Luftschadstoffbelastung österreichischer Wälder - Wald-Immissions-Informationssystem 24
Immissionseinwirkungen (Bioindikatornetz): Die Abnahme der SO2-Emissionen und der
Immissionskonzentrationen spiegelt sich nicht in den Mittelwerten der der Grundnetzpunkte
wider, wohl aber in den Maximalwerten v.a. im Nadeljahrgang 2. Die nur sehr schwache
Abnahme der Mittelwerte beider Nadeljahrgänge erklärt sich aus der Lage der meist
emittentenfernen Punkte und damit der Verteilung der Einzelwerte (niedrigere Werte sind
relativ häufiger) und aus der leichten Zunahme der Minimalwerte. Bei den hohen Werten im
NJ.2 kommt hinzu, dass diese einen Winter lang relativ hohen SO2-
Immissionseinwirkungen ausgesetzt waren (Abbildung 6).
Abbildung 6: Entwicklung der mittleren Schwefelgehalte im NJ. 1 (links) und NJ.2, Mittel und Bandbreiten,
Grundnetz.
2.7 Einträge (Deposition) von Stickstoff- und Schwefelverbindungen
Wirkung
Stickstoffeinträge, die sekundär aus NOx und NH3 entstehen, wirken versauernd und
eutrophierend (überdüngend). Da Waldökosysteme - wie auch andere Ökosysteme - an
Stickstoffarmut angepasst sind, kann ein Zuviel an Stickstoff zu Veränderungen und
Beeinträchtigung führen, z.B. zu Vergrasung, erhöhter Empfindlichkeit gegenüber
Stressoren und zu gestörten Nährstoffbilanzen.
Aktuelle Belastungssituation
EMEP-Messstellen
Die Messstellen Illmitz, Zöbelboden (ersetzte 2004 die EMEP14-Messstelle St. Koloman)
und Vorhegg sind Teil des internationalen EMEP-Messnetzes, dessen Ziel die Erfassung
der weiträumigen, grenzüberschreitenden Luftverunreinigung ist. An diesen Standorten
werden neben den klassischen Luftschadstoffen auch die Konzentrationen von
Regeninhaltsstoffen bestimmt, aus denen die Einträge von Schadstoffen, die zur
Versauerung und Eutrophierung von Ökosystemen führen können, berechnet werden.
Tabelle 10 gibt einen Überblick über die 2007 gemessenen Ionenkonzentrationen von
ausgesuchten Inhaltsstoffen im Regenwasser in mg pro Liter und den daraus berechneten
Schadstoffeinträgen in kg pro Hektar und Jahr an den Messstellen Illmitz, Vorhegg und
Zöbelboden.
Allerdings ist darauf hinzuweisen, dass neben der nassen Deposition auch die trockene
und die okkulte15 Deposition wesentlich zum Eintrag der genannten Schadstoffe in
Ökosysteme beitragen.
14
Co-operative programme for monitoring and evaluation of the long-range transmissions of air pollutants in Europe
(http://www.emep.int/)
15
Deposition aus NebeltröpfchenLuftschadstoffbelastung österreichischer Wälder - Wald-Immissions-Informationssystem 25
Tabelle 10: Niederschlag, pH-Wert, Leitfähigkeit und Ionenkonzentrationen (in mg pro Liter) und
Schadstoffeinträge (in kg pro Hektar und Jahr) im Jahr 2007.
Illmitz Vorhegg Zöbelboden
Niederschlag* 557 mm 969 mm 1.521 mm
pH-Wert** 5,4 5,7 5,5
-1 -1
Leitfähigkeit** 13,1 µS cm 8,8 µS cm 10,7 µs cm-1
mg l-1 kg ha-1 a mg l-1 kg ha-1 a-1 mg l-1 kg ha-1 a-1
SO42--S 0,48 2,69 0,30 2,93 0,27 4,17
NO3--N 0,38 2,14 0,29 2,82 0,40 6,13
NH4+-N 0,49 2,73 0,36 3,53 0,45 6,81
+
Na 0,15 0,83 0,11 1,09 0,12 1,83
2+
Mg 0,06 0,31 0,05 0,52 0,03 0,51
2+
Ca 0,29 1,62 0,30 2,89 0,15 2,21
-
Cl 0,25 1,41 0,22 2,09 0,18 2,78
+
K 0,08 0,44 0,04 0,37 0,04 0,68
* Diese Menge gibt nicht die Gesamtniederschlagsmenge wieder, sondern jenen Anteil, der für chemische
Analysen des Niederschlagswassers verwendet wurde.
** pH-Wert und Leitfähigkeit: Niederschlagsgewichteter Durchschnitt über alle Proben
In Tabelle 11 sind die Beiträge der verschiedenen Schadstoffgruppen zum Gesamteintrag
versauernder bzw. eutrophierender Schadstoffe durch die nasse Deposition an den
genannten Standorten angegeben. Der höchste Beitrag stammt jeweils von Ammonium.
Tabelle 11: Beitrag verschiedener Schadstoffgruppen in der nassen Deposition an
Versauerungs- bzw. Eutrophierungsäquivalenten in Illmitz, Vorhegg und
Zöbelboden, 2007 (in Prozent).
Standort Versauerung Eutrophierung
Sulfat Nitrat Ammonium Nitrat Ammonium
Illmitz 33 % 30 % 38 % 44 % 56 %
Vorhegg 29 % 32 % 40 % 44 % 56 %
Zöbelboden 22 % 37 % 41 % 47 % 53 %
Level II - Beobachtungsflächen
Tabelle 12 ist eine Aufstellung der Gesamtmittelwerte und Maxima (1996-2005) der
Konzentrationen und Einträge der 20 Level II-Flächen (Smidt 2007). 1996 - 2005 war
meist ein Rückgang der Ionenkonzentrationen und der Einträge festzustellen. Fallweise
wurden Zunahmen beobachtet, besonders beim Nitrat-N-Eintrag. Der vorwiegend
abnehmende Trend der Säureniederschläge als Folge der Emissionsreduktionen ist in den
letzten zehn Jahren evident. Die Zunahmen bei den Stickstoff- bzw. Nitrat-N-Einträgen
waren v.a. im Nordosten Österreichs – also nicht an höher gelegenen Stationen –
festzustellen, hinsichtlich der Nitrat-N-Einträge auch in Greifenburg (PF 4), Fresach (PF 5)
und Hochburg (PF 10).Luftschadstoffbelastung österreichischer Wälder - Wald-Immissions-Informationssystem 26
Tabelle 12: Gesamtmittelwerte und Maxima (1996-2005) der Konzentrationen und Einträge.
Niederschlagsmengen (mm), pH-Werte, Leitfähigkeiten (µS cm-1), Ionenkonzentrationen (mg Ion L-1) und
Alkalinität (µeq L-1); Einträge (kg Element ha-1 a-1); ALK: Summe an Ca-, Mg- und K-Eintrag (keq ha-1 a-1),
Säure: molc ha-1 a-1.
Konzentrationen mm pH Cl NO3 SO4 Na NH4 K Mg Ca
Freiland 1011 4,88 0,67 1,42 1,43 0,50 0,53 0,41 0,25 1,29
Kronendurchlass 818 4,94 0,88 2,33 2,86 0,51 0,75 2,08 0,47 1,92
Einträge H Cl NO3N S Na NH4N K Mg Ca
Freiland 0,15 6,73 3,12 4,36 4,87 3,86 3,76 2,40 12,45
Kronendurchlass 0,11 6,69 4,53 5,37 3,93 4,09 14,16 3,40 14,26
Die in Österreich festgestellten Einträge sind in mehreren Regionen hoch genug, um
solche Veränderungen hervorzurufen.
Die sauren Einträge als Folgeprodukt von SO2 und NOx überschreiten mitunter die
kritischen Belastungsgrenzen (Critical Loads) auf empfindlichen bzw. schlecht gepufferten
Waldstandorten, das sind besonders jene auf Quarzit- und Granit-Grundgestein. Auf der
Basis der Österreichischen Waldboden-Zustandsinventur konnte gezeigt werden, dass
6 % der 514 Probeflächen durch Säureeinträge potentiell gefährdet sind und dass auf
15 % eine Gefährdung möglich ist (MUTSCH und SMIDT 1994).
Trends an den österreichischen EMEP-Messstellen
Der Eintrag oxidierter Stickstoffverbindungen (NO3--N) nahm in Illmitz und St. Koloman seit
1984 tendenziell leicht ab, wobei in St. Koloman starke Variationen im Verlauf der 1980er
Jahre eine Bewertung des Trends erschweren. In Illmitz ist seit den 1980er Jahren ein
Rückgang des oxidierten N-Eintrags um fast die Hälfte festzustellen. Der abnehmende
Trend bei NO3--N weist in Illmitz ein Signifikanzniveau16 von 99,9 % auf (im Mittel –
0,06 kg ha-1 a-1), bei der kombinierten Messreihe von St. Koloman und Zöbelboden von
90 %.
Auch der Eintrag von reduzierten Stickstoffverbindungen (NH4+-N) zeigt in Illmitz und St.
Koloman (dort bei starken Variationen von Jahr zu Jahr) tendenziell einen Rückgang. Der
abnehmende Trend weist in Illmitz ein Signifikanzniveau von 99,9 % auf (im Mittel
-0,12 kg ha-1 a-1), an den anderen Messstellen liegt es unter 90 %.
Der Eintrag von Schwefel (SO42--S) nahm in Illmitz und St. Koloman zu Beginn der 1990er
Jahre deutlich ab, seitdem ist ein relativ gleichmäßiger leichter Rückgang zu beobachten. In
Illmitz sowie bei der kombinierten Messreihe von St. Koloman und Zöbelboden ist der
abnehmende Trend statistisch hoch signifikant (99,9 %-Konfidenzniveau), wobei die mittlere
Abnahme pro Jahr in Illmitz – 0,26 kg ha-1 a-1, bei der kombinierten Messreihe von St.
Koloman und Zöbelboden – 0,49 kg ha-1 a-1 beträgt. Gegenüber den 1980er Jahren nahm
der Schwefeleintrag in Illmitz um ca. 50 %, in St. Koloman bzw. Zöbelboden um ca. 70 %
ab. In Vorhegg weist der Trend des Sulfat-Eintrags bei einer mittleren Abnahme von –
0,28 kg ha-1 a-1 ein Signifikanzniveau von 90 % auf. Seit 2003 ist an keiner dieser
Messstellen eine signifikante Veränderung der Sulfat-Deposition festzustellen
(Abbildung 7).
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berechnet mit Mann-Kendall-TestSie können auch lesen
