Smidt/ BFW
Halogenverbindungen
Stefan Smidt
Bundesforschungs- und Ausbildungszentrum für Wald, Naturgefahren und Landschaft
Fluorid ist am giftigsten
• Fluorwasserstoff (HF)
• Siliziumtetrafluorid (SiF 4 )
• Chlor (Cl 2 )
• Chlorwasserstoff (HCl)
• Auftausalze (Chlorid Cl - u.a.)
Smidt/ BFW
Anorganische Halogenverbindungen
• Zum Teil sehr phytotoxisch
• Versauern Atmosphäreund Boden relativ wenig
• direkte Pflanzenschäden
• lokale Bedeutung (kein wesentlicher
Beitrag zum forest decline)
HF – Quellen, Bedeutung
• Klassische Immissionsgebiete
(Aluminium, Ziegeleien, Keramikwerke, Dünger, Stahlindustrie)
• F ist nicht für Pflanzen essentiell
• Lokale Bedeutung (Wirkungsradius < 5 km)
• im Boden und in Pflanzen wenig mobil
Smidt/ BFW
HF – Globale Emissionen
• Vulkane: bis 6 Mio. t p.a.
• Seesalz: bis 1 Mio. t p.a.
• Bodenstaub: < 0,5 Mio. t p.a.
• Einträge: ca. 3 kg/ha.a
HF-Aufnahme
• Aufnahme nur über die Stomata, kaum über die Wurzel
• Translokation zwischen Nadeljahrgängen möglich
• Akkumulation in Blattorganen bis auf etwa das 25-fache der natürlichen Konzentration
• Akkumulation im Boden
Smidt/ BFW
Blatt
Weg im Blatt Nultsch (2001)
HF - Wirkungen
• Stärkstes gasförmiges Pflanzengift etwa 50-100x so giftig wie O
3/NO
2/SO
2(Vergleichsbasis: Tagesmittelwerte)
• Sauer
Smidt/ BFW
HF-Symptome - Kiefer
HF - Wirkungen
HF bindet Mg Æ
• Breitband-Enzymhemmer
• Hemmt Reaktionen mit ATP
• Zerstört Chlorophyll
Smidt/ BFW
HF - Wirkungen
• Hemmung von Enzymen mit Mg als Kofaktor
– Enolase (Kohlenhydrat-Abbau)
– ATP-umsetzende Enzyme – Photosynthese und Atmung
• Bildung von H 2 O 2 (OH*- Vorstufe)
HF - Wirkungen
Abbau von
• DNA
• Chloroplasten
• Estern
Smidt/ BFW
HF-Symptome
Chronisch
• Nadeln/Blätter bleiben klein
• Triebe bleiben kurz
Akut
• Nadeln: Spitzenbräune
• Blätter: Randnekrosen, Flecken
HF-Symptome
Strobe = Weymoutskiefer
Smidt/ BFW
HF-Symptome - Erlen
Rauchriegel in der Nähe eines Aluminiumwerkes
HF-Immissionsnachweis
Blattanalyse (F-Elektrode)
= Einwirkungsnachweis
Fichten: natürliche Gehalte:
8 ppm (einjährige Nadeln)
11 ppm (mehrjährige Nadeln)
Smidt/ BFW
• Lokale Bedeutung
• Stark sauer, aber im Vergleich zu NOx und SO 2 wenig zur Versauerung
beitragend
• Leicht aus dem Boden auswaschbar
HCl –Bedeutung
• Quellen: Vulkane; Müllverbrennung (PVC!), Cl-Alkali-Elektrolyse, HCl-Herstellung
• phytotoxisch
• Cl: essentiell (O
2-Entwicklung in der Photosynthese)
• im Boden und in Pflanzen mobil
• akkumulierend in Blättern (Werte bis 1% =
HCl - Bedeutung
Smidt/ BFW
HCl - Wirkungen
• pH-Absenkung, Plasmolyse
• Chloroplastenschäden
• Membranschäden
• Bleichung, Nekrosen,
• Mesophyllverfärbungen
• Ätzschäden
HCl – Wirkungen - Buche
Smidt/ BFW
Streusalz
• NaCl
• CaCl 2
• MgCl 2
• Ca-Mg-Acetat
• Harnstoff (enthält 46% N!)
Streusalz
• Verdrängt andere Ionen Æ Nährstoffverarmung
• Wirkungsradius ca. 10m
• Cl- leicht aus Boden auswaschbar
Smidt/ BFW
Streusalz
• Fichten, Kastanien, Ahorn sehr empfindlich
• Akkumulation von Cl - in den Blättern
• Symptome:
– Blattschädigung (Rand-, Spitzennekrosen) – Laubfall schon im Sommer
– Blattdürre
Streusalz
Überangebot an Chlorid
Salz
photosynthesehemmend transpirationshemmend
Blattschäden
vorzeitiger Blattfall
Smidt/ BFW
Linde
Streusalz
Flagler (1998)
Streusalz - Kiefer
Smidt/ BFW
Literatur
Dässler 1991: Einfluss von Luftverunreinigungen auf die Vegetation.
Georg Fischer.
De Kok L., Stulen I. (eds.) 1998: Responses of plant metabolism to air pollution and global change. Backhuys Publishers.
Elling et al. 2007: Schädigungen von Waldökosystemen. Spektrum.
Flagler R.B. 1998: Recognition of air pollution injury to vegetation. A
pictoral atlas. Air and Waste Management Association. ISBN 0-923204-14- 8. Pittsburgh, Pennsylvania.
Hippeli S. und Elstner E.F. 1996: Mechanisms of oxygen activation during plant stress:biochemical effects of air pollutants. J. Plant Physiol. 148, 249- 257.
Hock B., Elstner E.F. 1995: Pflanzentoxikologie. BI Wissenschaftsverlag, Bibliographisches Institut Mannheim - Wien - Zürich.
Larcher 1992/2000: Ökophysiologie der Pflanzen. Eugen Ulmer.
Möller D. 2003: Luft. De Gruyter Berlin, New York.
Nultsch W. 2001: Allgemeine Botanik. Thieme.
Raven et al. 2000: Biologie der Pflanzen. Spektrum.
Wellburn A. 1988: Air pollution and acid rain. John Wiley & Sons.
