Kartierung atmosphärischer Schwermetalleinträge in Europa durch Integration von Daten zweier Messnetze, Modellierungen, GIS-Techniken und Regressionsanalyse

Inhalt:
Schwermetalle, die aus der Atmosphäre kommend an der Erdoberfläche abgelagert werden, können dort negative ökologische und gesundheitliche Folgen auslösen. Deshalb werden atmosphärische Schwermetalleinträge (-depositionen) in entsprechenden Messnetzen erfasst. Die räumliche Auflösung dieser Messprogramme ist zu gering für flächendeckende Aussagen über die atmosphärischen Schwermetalldepositionen, und die Messungen können nur bestimmte physikalische Arten der Depositionen erfassen. Aus diesen beiden Gründen werden die Messungen durch physikalisch-chemische Modellierungen ergänzt. Für eine weitergehende räumliche Auflösung der Modellergebnisse bedarf es der Kombination mit Messdaten aus einem räumlich dichten Messnetz, in dem das Ergebnis eines mit den atmosphärischen Schwermetalldepositionen physikalisch und chemisch eng verknüpften Vorgangs bestimmt wird. Hierbei handelt es sich um die Schwermetallanreicherung in Moosen. Datengrundlage dieser Untersuchung sind Ergebnisse zu Depositionsmodellierungen von Cd und Pb, die im European Monitoring and Evaluation Programme (EMEP) europaweit berechnet wurden, sowie Schwermetallanreicherungen aus dem ICP Vegetation der UNECE Long-range Transboundary Air Pollution (LTRAP) Convention. Zunächst wurden die auf den physikalisch-chemischen Modellen beruhenden Karten der Cd- und Pb-Einträge mit geostatistisch berechneten Karten über die Anreicherung von Cd und Pb in Moosen in einem Geografischen Informationssystem (GIS) verschnitten. Die Depositionskarten haben eine Auflösung von 50 × 50 km² (EMEP-Raster), die Karten der Cd- und Pb-Anreicherung in Moosen haben eine Auflösung von 5 × 5 km². Die statistischen Beziehungen zwischen den Cd- und Pb-Depositionen sowie den Anreicherungen dieser beiden Metalle wurden regressionsanalytisch quantifiziert. Mit den Regressionsfunktionen wurden anschließend die hoch aufgelösten Kriging-Karten der Cd- bzw. Pb-Gehalte der Moose in räumlich hoch aufgelöste Depositionskarten umgerechnet. Die dadurch entstandenen Cd- und Pb- Depositionskarten (räumliche Auflösung 5 × 5 km²) wurden schließlich noch dadurch ergänzt, dass für die Residuen der beiden Regressionsmodelle Kriging-Karten erzeugt und diese mit den Cd- und Pb-Regressionskarten verrechnet wurden (Regression-Kriging). Schließlich wurde das Gebiet der Bundesrepublik aus den Europakarten der Cd- und Pb- Deposition ausgestanzt und die Legendierungen an den Wertebereich im Bereich der Bundesrepublik Deutschland als n-fache Abweichungen vom Bundesdurchschnitt angepasst.