Einsatzmöglichkeiten von Flechten beim Biomonitoring atmosphärischer reaktiver Stickstoffeinträge

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1 Einsatzmöglichkeiten von Flechten beim Biomonitoring atmosphärischer reaktiver Stickstoffeinträge Vortrag Workshop Biomonitoring am 06./07. März 2017 in Linz Referentin: Prof. Dr. Ute Windisch Prof. Dr. Ute Windisch

2 Einleitung Reaktiver Stickstoff: reduzierter oder oxidierter Stickstoff NH 3, NO, NO 2, HNO 3, organische N-Verbindungen (z. B. PAN), partikelgebundene N-Verbindungen (NH 4+, NO 3- ) wesentlicher Nährstoff für Pflanzen und photoautotrophe Mikroorganismen (Flechtenalgen) nach Freisetzung: Eintrag in Ökosysteme über nasse, okkulte und trockene Deposition

3 Stickstoff- Gesamtdeposition in Deutschland für das Jahr 2009 Quelle: UBA 2015

4 Einleitung Wirkungsermittlung besondere Sensitivität der Flechten Querschnitt Blattflechte: Parmelia sulcata, REM-Aufnahme

5 Übersicht Methoden Prinzip des Biomonitorings von Eutrophierungswirkungen mit Flechten Flechtenkartierung Eutrophierung beeinflusst die Diversität natürlicher Flechtenvorkommen. passives Verfahren N-Akkumulation in der Flechte Parmelia sulcata Atmosphärischer reaktiver Stickstoff wird in der Flechte angereichert. passives oder aktives Verfahren

6 aus: Richtlinie VDI 3957 Blatt 13 Flechtenkartierung Flechtenkartierung VDI 3957 Blatt 13: Kartierung der Diversität epiphytischer Flechten als Indikatoren der Luftgüte natürliche Vorkommen werden erfasst Referenzarten (Ref) Eutrophierungszeiger (Eu) Berechnung von Flechten-Diversitätswerten FDW Ref und FDW Eu Prof. Dr. Ute Windisch

7 Flechtenkartierung Referenzarten < > Eutrophierungszeiger Die meisten Flechtenarten sind Referenzarten. Sie reagieren auf eine übermäßige biologisch wirksame Luftbelastung mit dem Absterben. links: Punctelia jeckeri, rechts: Usnea spec.; Fotos: Kirschbaum

8 Flechtenkartierung Eutrophierungszeiger sind Flechten, die auf Überdüngung der Baumborken mit üppigem Wachstum reagieren. Da Überdüngung, z. B. durch Ammoniak, die Luftgüte beeinträchtigt, geht ein vermehrtes Auftreten dieser Arten negativ in die Luftgütebewertung ein. links: Xanthoria parietina, rechts: Phaeophyscia nigricans; Foto links: Windisch, rechts: Kirschbaum

9 aus: Richtlinie VDI 3957 Blatt 13

10 aus: Richtlinie VDI 3957 Blatt 13 Flechtenkartierung Bewertung

11 Daten aus: Kirschbaum 2016, HLNUG Flechtenkartierung Biomonitoring Gießen/Wetzlar von 1985 bis 2015 Anstieg der FDW Eu zeigt zunehmende Eutrophierungswirkungen Prof. Dr. Ute Windisch

12 Flechtenkartierung Entwicklung der NO 2 -Konzentrationen in Wetzlar/Gießen; (Kirschbaum 2016, Datengrundlage: HLNUG 2016)

13 Flechtenkartierung Gründe? NO x -Immissionskonzentrationen stagnieren steigende NH 3 - Konzentrationen in Linden bei Gießen Ferntransport nährstoffhaltiger Feinstäube? aus: Dämmgen 2013

14 N-Akkumulation, passiv N-Akkumulation in der Flechte Parmelia sulcata VDI 3957 Blatt 18: Erfassen von Stickstoffanreicherungen in der Blattflechte Parmelia sulcata zum Nachweis von Immissionswirkungen Flechte wird im UG am natürlichen Wuchsort gesammelt. Randlappen (5mm, Zuwachs von 2-3 Jahren) werden abgeschnitten, gemahlen und auf ihren N-Gehalt untersucht. Parmelia sulcata; Foto: Kirschbaum

15 N-Akkumulation, passiv Bewertung der Stickstoffbelastung anhand des Stickstoffgehalts in Parmelia sulcata; VDI 3957 Blatt 18 Orientierungswerte für Rückschlüsse auf die Stickstoffdeposition durch die ermittelten Gehalte in Parmelia sulcata; VDI 3957 Blatt 18

16 aus: Windisch, Pungin, Meckel, 2016 N-Akkumulation, passiv Belastung durch reaktiven Stickstoff hoch mittel gering Stickstoffgehalt von Parmelia sulcata an Messpunkten in Hessen mit unterschiedlichem Verkehrsaufkommen (in Kfz/Tag; Kat. 1: 0 100, Kat. 2: , Kat. 3: , Kat. 4: , Kat. 5: > )

17 Foto: Meckel N-Akkumulation, aktiv N-Akkumulation in der Flechte Parmelia sulcata derzeit Neuentwicklung einer Methode, basierend auf VDI-Richtlinie zur Flechtenexposition (VDI 3957 Blatt 21) Flechten werden von frisch gefällten Eichen entnommen und in eine Holztafel eingesetzt. Tafeln werden im Untersuchungsgebiet aufgestellt. Nach der Expositionszeit wird der N-Gehalt des Thallusrandes bestimmt. Prof. Dr. Ute Windisch

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19 N-Akkumulation, aktiv Projekt: Biomonitoring mit Flechten als Indikatoren reaktiven Stickstoffs - Untersuchungen in der Umgebung eines Außenklimastalles Partner: Bayer. Landesanstalt für Landwirtschaft und THM keine freistehenden Bäume in der Umgebung des Stalles parallel Ammoniakmessung mit FERM-Passivsammlern Ergebnisse im Jahr 2017

20 Fazit Flechten sind zum N-Biomonitoring vielfältig einsetzbar. Flechtenkartierung liefert Aussagen auf Basis der Diversität von Eutrophierungszeigern geeignet für größere Untersuchungsgebiete geeignet für langfristiges Monitoring Artenkenntnisse erforderlich Flechten als Akkumulationsindikatoren stoffspezifisches Verfahren für reaktiven Stickstoff passive Methode: Flechten-Trägerbäume vor Ort notwendig aktive Methode: aufwändig, aber kleinräumig einsetzbar, wie zum Nachweis von Immissionswirkungen in der Umgebung von Tierställen Prof. Dr. Ute Windisch

21 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Die Inhalte des Vortrags erscheinen unter: Windisch, U. 2017: Einsatzmöglichkeiten von Flechten beim Biomonitoring atmosphärischer reaktiver Stickstoffeinträge. Gefahrstoffe Reinhaltung der Luft 77 (4) weitere Projekte von Prof. Windisch unter /professoren/profile/13-88-windisch.html Prof. Dr. Ute Windisch

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