BERICHTE UND M ITTEI LU NG EN
ATMOSPHARISCHE TRANSPORTE UND RAUMZEITLICHE VERTEILUNG
VON MIKROSCHADSTOFFEN (SPURENMETALLE, ORGANOCHLORPESTIZIDE,
POLYZYKLISCHE AROMATISCHE KOHLENWASSERSTOFFE) IN NORDOSTBAYERN
Mit 12 Abbildungen und 4 Tabellen
Reimer Herrmann
Summary: Atmospheric transport and regional and temporal distribution of micropollutants (trace metals, organo-chlorine pesti cides and PAH) in NE-Bavaria
The combination of predominant westerly winds with north south running mountain barriers causes an increase of micro pollutant immission with increasing height and luff-lee effect. It can be shown that long distance transport contributes a great deal to the overall pollution. Turbulent transport near the ground causes a regional distribution characterized by a decrease of micropollutant
immissions within a short distance from the emission source. This pollution pattern is overlaid by a pattern originating from the long distance transport. Therefore, trace metals and PAH (polycyclic aromatic hydrocarbons) show similar distribution patterns with high concentrations in densely populated areas and increasing concentrations along the mountain ridges. Singular emission sour ces (e. g. for lead) can easily be detected. In comparison to the two former groups of micropollutants, organo-chlorine pesticides show a less distinct distribution pattern which can be explained by their diffuse emission sources.
Since the beginning of industrialization trace metal pollution in NE-Bavaria has increased considerably: the amount of zinc has multiplied by two and that of lead and cadmium even by four. Sea sonal variations of weather conditions and emissions of micro pollutants result in a different seasonal immission pattern: trace metals and PAH show a distinct maximum in winter, the organo
chlorine pesticides in summer.
Seit 1976 wurde am Lehrstuhl fur Hydrologie der Univer sitat Bayreuth eine Reihe von Untersuchungen iiber den Transport und die raumliche Verbreitung von Mikroschad
stoffen in Nordostbayern durchgefuhrt. In diesem Aufsatz
versuche ich, diese verstreut veroffentlichten Arbeiten zu sammenzufassen, und zwar unter dem besonderen Gesichts
winkel der Herkunft dieser Schadstoffe, ihrer raumlichen Verbreitung in Nordostbayern und ihrer lang- und kurz
zeitigen Veranderung. Dabei ist mir bewufit, dafi diese Dar stellung luckenhaft bleiben mufi, um so mehr als die Arbei ten urspriinglich mit der anderen Zielsetzung durchgefuhrt wurden, die atmospharische Eingabe der Mikroschadstoffe
in Flufieinzugsgebiete zu bestimmen.
Aus der Fiille der organischen und anorganischen Mikro schadstoffe, die durch menschliches Wirtschaften in die Atmosphare gelangen, habe ich aus den drei wichtigen Gruppen der Spurenmetalle, der polyzyklischen aromati schen Kohlenwasserstoffe (PCA) und der Organochlorver bindungen wichtige Vertreter ausgewahlt. Auf die Unter
suchungen des ?Makroschadstoffs" SO2, die nicht an mei nem Lehrstuhl durchgefuhrt werden und vom Bayeriscben Landesamtfur Umweltschutz veroffentlicht werden, gehe ich nicht ein. Im Sonderheft ,Baumsterben in Bayern* (Bayeri sche Staatsforstverwaltung 1982) werden der Einflufi und die Verbreitung von S02 auch in Nordostbayern tiberaus
grundlich diskutiert.
Ebenso werde ich nichts iiber gasformige Immissionen von organischen Schwefelverbindungen, die die Bewohner
des Grenzraumes in Form des ,Katzendreckgestanks' bela
stigen, aussagen, weil iiber deren raumzeitliche Verbreitung bisher keine Messungen vorliegen.
In Nordostbayern konnen ferner austauscharme Hoch
druckwetterlagen, die gewohnlich mit schwachen ostlichen Winden verbunden sind, dazu fiihren, dafi verstarkte
trockene Deposition erfolgt. Noch nicht ausgewertete
Untersuchungen von Thomas und Korff (miindl. Mitt.) am Ochsenkopf und im Universitatsgelande von Bayreuth deuten darauf hin, dafi die Belastungen durch Mikroschad
stoffe bei solchen Wetterlagen auf dem Ochsenkopf hoher
sein konnen als am Stadtrand von Bayreuth. Das raumliche
Verteilungsmuster hangt dabei von der Hohenlage der In
Tabelle 1: Mittelwerte der Schadstoffeintrdge 9. bis 17. 1. 1979 im
Steigerwald (S) und Fichtelgebirge (F) (nach Korff et al. 1980)
Means of desposition of pollutants from January, 9th to 17th,
1979 in the Steigerwald (S) and Fichtelgebirge (F)
gerundetes Schadstoff Eintrage Verhaltnis
S F F:S
Chlorid (mg m-2) 6 36 6
Nitrat (mg m"2) 17 94 6
Phosphat (mg m~2) 0.6 2.3 4
Zink (//g m~2) 111 791 7
Cadmium (fig m"2) 1.8 9.9 6
Blei Oi/g m~2) 49 477 10 Kupfer Oxg m~2) 38 3 101
a-HCH (/*g *
m"2) 0.42 0.92 2
y-HCH ^g m"2) 8.1 14.6 2
Fluoranthen ^g m~2) 0.8 6.4 8
Indenopyren + Benzo-(ghi)
perylen (/ig m~2) 0.47 3.9 8
56_Erdkunde _Band 38/1984
Steigerwald ^^^^^^^ Fichtelgebirge
eC pH pH eC
JjS(20?C) AJS( 20?C)
40-1 4,5-1 o .eC .fC.1-4,5 Uo
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D 2 C , - C,., D .2
mg-m mg-f' ^^..^ s. \ mg-l mg-m
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D 2 C , C, D ,
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500- 50-
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^-^"\ -50 -500
250- 25-
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""^^^^iS^^?Pb _..o ,.o
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LUV LUV _-^^^^^^^^^^ LEE JK^^ -
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^V - 600
m. a. s. I. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 5 4 6 7 8 9 10 m. a. s. I.
version ab. Wegen fehlender raumlich verteilter Messungen
bei diesen Wetterlagen, bei denen kein Niederschlag fallt und wegen der Kurze der Andauer Moose als Sammler nicht geeignet sind, kann iiber die raumliche Ausbreitung nur
spekuliert werden.
Der Femtransport
Im Verlaufe einer Untersuchung iiber die raumliche Ver breitung von PCA im Schnee Nordostbayerns (Herrmann
1978) fand ich, dafi an der Stirnseite der Frankischen Alb und des Fichtelgebirges trotz geringer Emissionen dieser Stoffe in der Nachbarschaft vergleichsweise hohe Konzen
trationen im Schnee vorkommen. Diese Anreicherung von
Mikroschadstoffen aus der Gruppe der PCA konnte dann von Schrimpff (1980a) auch fiir Spurenmetalle fiir den Hoh berg im Fichtelgebirge in gleicher Weise nachgewiesen werden. Ausgehend von der Hypothese, dafi die Ober
flachengestalt von Franken mit seinen von Nord nach Sud
verlaufenden Hohenriicken bei vornehmlich Westwetter
lagen dazu fiihrt, dafi in exponierten Gebirgslagen mehr
Mikroschadstoffe abgelagert werden, wurden von Korff,
Schrimpff, Brandner u. Janocha (1980) vor allem die
Transportmechanismen, die zur Verfrachtung und Ablage
rung der Schadstoffe fiihren, untersucht. Die Autoren zeigen fiir ein Profil im Steigerwald und Fichtelgebirge
(s. Abb. 1, Tab. 1), dafi im Fichtelgebirge die Eintrage der Schadstoffe erheblich hoher sind als im Steigerwald. Das gilt besonders fiir die Schwermetalle (z. B. Pb 10-fach) und die
PCA. Die vergleichsweise emissionsarme Industrie des Bay
reuther Beckens kann nicht die Hauptursache fur diese Bela stung sein, vielmehr zeigen Korff et al. (1980), dafi die Schadstoffe aus der Feme herantransportiert werden: Die Trajektorien (Bahnen der transportierten Teilchen) sind wegen der geringeren Windgeschwindigkeit am Boden
etwas geneigt. Daraus folgt, dafi auf der Luvseite die Parti keldicnte hoher ist als im Lee. Bei trockenem Ausfall wird wegen der Aufwinde kurz unter dem Gipfel ein Minimum der Eintrage gemessen. Bei nassem Ausfall im Verein mit Schnee oder Regen kann wegen der zumeist hoheren Ein trage in den Gipfellagen das kleine Minimum des trockenen
Ausfalls verdeckt werden.
Aus Abb. 1 kann deutlich die Hohenabhangigkeit der
Schadstoffkonzentrationen und Eintrage abgelesen werden;
mit Ausnahme der durch trockenen Ausfall gepragten Pro file von y-HCH und Fluoranthen im Steigerwald mit einem kleinen Minimum am Gipfel zeigen alle anderen Profile hochste Konzentrationen und Eintrage der Schadstoffe in den Gipfellagen.
Die geringeren Konzentrationen (mit Ausnahme von
y-HCH) una Frachten der Schadstoffe im Steigerwald im Vergleich zum Fichtelgebirge legen den Schlufi nahe, dafi
bodennaher Transport bei diesen Westwetterlagen nur eine
untergeordnete Rolle spielt. Der Transport mufi in hoheren Schichten der Atmosphare erfolgen, weil nur so die geringe
Verdiinnung erklart werden kann. Luftverunreinigungen
aus Verbrennungsprozesssen (PCA, Spurenmetalle) kon nen bei windschwachem Wetter in einer warmen Luftblase
aufsteigen, bis sie durch Abkiihlung in einer stabilen Schicht
^^ft >?=*?=^
^ WM\ Sektor
^/ ^^TUTTGART ^^^^^
^4^. 2: Gebiete, aus denen die am 10. 1. 1979 am Steigerwald aus gefallenen Schadstoffe stammen konnen, wenn sie im Niveau der 280 ?K-Isentropen transportiert wurden. Zahlen an der Sektoren grenze: Immissionszeit in h vor dem Ausfall
Quelle: Korff et al. 1980
Possible source areas of pollutants deposited in the Steigerwald if transported along the 280 ?K-isentropes. Numbers at the sectors:
time of immission in h before deposition
ihre Gleichgewichtshohe erreicht haben. Von hier verdrif
ten sie dann auf Isentropen mit dem Wind. Korff et al.
berechneten unter der Annahme, dafi die Trajektorien den Isentropen entsprechen, fur den 10.01.1979 die Herkunft der Schadstoffe, die im Steigerwald niedergingen (s. Abb. 2).
Deutlich ist zu erkennen, dafi die Schadstoffe aus dem Rhein-Ruhrgebiet stammen. Der Befund, dafi hohere Schad
stoffeintrage Gebirge, die weit entfernt von Emissionsquel len liegen, haufig kaum verdiinnt uber den Ferntransport
erreichen, erklart, warum in Nordostbayern auch industrie
ferne Raume durch Schadstoffe belastet sind.
Der Nahtransport
Transporte von Schadstoffen in der bodennahen Schicht nehmen von der Quelle her stark ab. In einer Untersuchung
iiber das Verhalten von PCA im Einzugsgebiet des Sendel baches (Abb. 3) habe ich gezeiet, dafi vom Stadtzentrum, dem Hauptemissionsgebiet fur die PCA, die Konzentration
fur 3.4-Benzpyren, einer Verbindung aus dieser Substanz
gruppe, zum Stadtrand und in den angrenzenden landlichen Raum hinein stark abnimmt (Herrmann 1981).
Die raumliche Verteilung der Mikroschadstoffe in Nord
ostbayern setzt sich daher zusammen aus uberlagernden Mustern, die aus Nahtransporten und aus den oben geschil
derten Ferntransporten gebildet werden.
Abb. 1: Beziehung zwischen Relief und Ablagerung von Schadstoffen im Schnee Quelle: Schrimpff 1980b
Relationship between relief and deposition of pollutants in snow
58 Erdkunde Band 38/1984
^^^^ 1wolfs~
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Obern (llntern a' /P=^-^?// JJ berg 593* ^. schreezN jK/py y7^==---__l^^Na
Autobahn Freeway ~\?Gewasser Hydrographic features
===== Bundesstr. Federal road -? Eisenbahn Railway jHohenpkt. (m) Haupt-u. Nebenstr. 'I^Bebauung Settlement \Spot height (m) Main and secondary road 2 1 dicht dense 2 locker sparse] 593 18 - Concentration of 3.4-benzopyrene in snow ^^^^^^^^ Konzentration von 3.4-Benzpyren
im Schnee (ngl )
10 - ^^^^^^B8 ^^^^^H ^^^^^
^^^^H-y' Vt j#
|_5 30 55 85 120_ng _2000_| I
Abb. 3: Konzentration von 3.4-Benzpyren im Schnee im siidlichen Bayreuth und dem angrenzenden landlichen Raum
Quelle: Herrmann 1981
Concentration of 3.4-benzopyrene in snow, southern Bayreuth and adjacent rural areas
Die raumliche Verteilung
Auf der Grundlage von drei Arbeiten iiber die raumliche Verteilung der Mikroschadstoffe im Schnee (Schrimpff u.
Herrmann 1978, Herrmann 1978, Schrimpff, Thomas a.
Herrmann 1979) und zwei Arbeiten iiber den Gehalt dieser Schadstoffe in epiphytischen Moosen, wobei auch punkt haft die Konzentrationen im Regen, in der Luft und im Flug
staub gemessen wurden (Thomas 1981, Thomas, Riess a.
Herrmann 1983), mochte ich auf einige typische Verbrei
Tabelle 2: Hauptkomponentenanalyse*) ausgewdblter Mikroschad stoffe im Schnee Nordostbayerns
Principal component analysis of selected micropollutants in snow, northeast Bavaria
Hauptkomponente
Variable 1 2 3
3.4-Benzpyren 9 ^\
Fluoranthen I
PCA ^ 1.12-Benzoperylen 9 ( 3.4-(0-phenylen)-pyren J 8
a-HCH
^ 8
AldHn1 V Organochlorpestizide g
Dieldrin ) 7
Spez. Leitfahigkeit 8
Zink 7
Cadmium 8
Blei 6
Kupfer 7
Varianz(%) 47 9 20
*) Alle Ladungen wurden mit 10 multipliziert, Ladungen < 15.51 wurden fortgelassen
Quelle: Schrimpff, Thomas a. Herrmann 1979
tungsmuster von Mikroschadstoffen in Nordostbayern hin
weisen. Die Beschreibung werde ich am Beispiel ausgewahl
ter Karten aus den obengenannten Arbeiten vornehmen.
Mit Hilfe der Hauptkomponentenanalyse mochte ich
zuvor die Beziehung der gemessenen Schadstoffe unterein ander besprechen.
Die Hauptkomponentenmatrix (s. Tab. 2) wird wie folgt gelesen: Alle Schadstoffe, die eine Hauptkomponente hoch
laden (Ladungen grofier etwa 6) zeigen ein ahnliches raum
liches Verhalten und Verbreitungsmuster. Die untersuchten
Spurenmetalle Zink, Cadmium und Kupfer sowie die PCA laden die erste Hauptkomponente hoch. Obgleich fur PCA nach hinreichender Durchmischung immer ahnliche Ver
breitungsmuster gefunden werden, da sie aus unvollstan
diger Verbrennung meist fossiler Brennstoffe stammen, gilt diese Annahme fur die Spurenmetalle nicht. Zum Beispiel hat Blei zwei unterschiedliche Emissionsquellen, namlich den Verkehr und bestimmte Industrien (z. B. Bleiglasferti gung). Die Pestizide laden die zweite Hauptkomponente
und zeigen damit verstandlicherweise ein anderes raum liches Verteilungsmuster, welches mit der raumlich unregel
mafiigen Anwendung in der Land- und Forstwirtschaft er
klart werden kann.
Als Beispiele fur die raumliche Verbreitung im Schnee habe ich folgende Variable ausgewahlt: 3.4-Benzpyren (Abb.
4) als hochladende Variable aus der Hauptkomponenten 1, Zink als ein im raumlichen Muster den PCA ahnliches Spurenmetall (Abb. 5), Blei aus der Hauptkomponenten 3, weil es durch lokale Emissionen von diesen Mustern ab weicht (Abb. 6), und zuletzt Dieldrin, weil dieses Organo
chlorpestizid offensichtlich nur aufierhalb der Grenzen angewandt wurde (Abb. 7).
Das raumliche Muster der PCA-Konzentrationen kann wie folgt erklart werden: iiber den verstadterten Raumen
o 5 io km 20
J| A Me&punkt
I Sonneberg ^-/"V"~ l\ ^ DDR
\ \Hacr^
Jicoburg^T * \ \95 / XAS^,A?)
^Ja&V
A Lichtenfels Fi ^Kr?nach % V ^Munchbero
^ 82/^* C S S Rf / / KulmbachW /
^ / ' a schnee^ L- 4|o V ~^ \ Eg? (Cheb)
_578
^ ^berg Marktredwitz N o -?* I [| Ochsenkopf 939 50
Aayreuth IV ^/.X / ^
Bamberg
|\ W ,340, / ^
Frank. / \ ^ \
A Forchheim / V \ A
, ^ 580 Schwei^l
/
^S^^^
\ Erlangen \ _ ^ \ J, Weiden i
^^^^^j^^^<.A00 I Rosenberg ^JAmberg
^4&?. 4: Konzentration von 3.4-Benzpyren im Schnee (ng Quelle: Herrmann 1978
Concentration of 3.4-benzopyrene in snow (ng 1_1)
o 5 io km 20
^f^~^ \ A Mefcpunkt
\ \?2 II
-s.?. i Sonneberg /( DDR ^v
M^V-Mfc *A a!1 Hot (501L
NeustadtAf**
b. Co*^ ^
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"gpCoburg ja Jr^ \ ?,, ^
*Kronach.4.V ?
^AMunchberg Se|^
A Lichtenfels * \ A o; KE^^N 827 C S S R
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KulmbachM j / \ l eg^r (cheb)
I ^mioJL 578 i'n^r9 Marktredwitz N
Bamberg ? * \ fgjr ,340) \ 34b^ \
* v \ Frank. * \? \ *e 7
\ ^ (( ^\ \ If ^? 901^*
A ForchheinS^ II A \ \ I l?o V-A,
'O^^^^^aw^ /Rosenberg ^Amberg
^
/4&?. 6: Konzentration von Blei im Schnee (/zg l-1) Quelle: Schrimpff, Thomas a. Herrmann 1979 Concentration of Pb in snow (/t/g l-1)
und im Bereich aufsteigender Luft an Gebirgsziigen werden
PCA verstarkt ausgewaschen. Die Spurenmetalle zeigen
ahnliche Verteilungsmuster auf, weil sie vermutlich durch ahnliche Prozesse verteilt werden. Blei macht nur deshalb eine Ausnahme, weil durch ortlich beschrankte industrielle
o 5 io km 20 ^ ]] A Mefcpunkt
x?^ Sonneberg y^>- Tl I v DDR
fclobUrg7/f J h\ ^7 A -as^(a?)
0 ] *Kronach *
^Munchberg
a Lichtenfels T I A o v \' 827 CSSR
y jkulmbachl^ J \ a \ E9Jf (Ch6b)
/ . J I /r'* A Schnee- >?
/
57j^ / ,nl1rfl Marktredwitz^^
A-T-^ ^Bayreuth X \ >" *
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* \ I v * J \ \ Vran (f I ve ? V CT v
A Forchheim X A I _ \
y&r^^l \ \ * s- .To" /' s
V^v?^v \ \ \ \ 3991 / * * i
S / Rosenberg ^? Amberg \ I
^4^. 5: Konzentration von Zink im Schnee (jug Quelle: Schrimpff, Thomas a. Herrmann 1979 Concentration of Zn in snow (jig l"1)
p71-7^-t?^-1
9 5 io km 20 ^ II Mefcpunkt1 Sonneberg ^
^^^tt//V DDR
*Cob?3T- * \ TV I '
CAg (As)
X *Kronach * / i^AMunchberq s^
A Lichtenfels \ V > o //? \"^7 ^A) CSSR
^ v^ III v6 /
KulmbachM U/ * * f. k^*9* (cheb)
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^" o \ II \Ochsenkopf 939 \^ 5U 1 X \ aIL A K6sseine a <\ e ) rr
\k Bamberg | If ;a \ ^Bayreuth (3?* ?V ^ 946 ^
\ Frank. ff *J
\ /
\ t a?is_i_
ro 901^ -A Forchheim ^ C A
^Erlangen ^
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F??k^A fLauf A
Sulzba*A *^
Rosenberg Amberg ^
y4^fe, Z* Konzentration von Dieldrin im Schnee (ng l-1) Quelle: Schrimpff, Thomas a. Herrmann 1979 Concentration of Dieldrin in snow (ng l-1)
Emission regional eine Abweichung vorkommt. Dagegen
kann ich das diffuse durch sehr geringe Konzentrationen
im Winter bestimmte Verteilungsmuster der Organochlor
pestizide nur im Ausnahmefall des Dieldrin auf ortlich fest
gelegte Emittenten beziehen.
60 Erdkunde Band 38/1984
^Bamberg A
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50 J ^
W Saulenhohe nicht% 4% maBstablich, Zahl 251 02 entspricht dem tat
I jg? 0? sachlichen MeBwert
03 ^ in u.g-kg1
^4^. 8: Konzentration von 3.4-Benzpyren inHypnum cupressiforme Quelle: Thomas 1981
Concentration of 3.4-benzopyrene in Hypnum cupressiforme
Die oben geschilderten Muster der Konzentrationen von
Mikroschadstoffen im Schnee findet Thomas (1981) auch in dem epiphytischen Moos Hypnum cupressiforme L. ssp. fili forme Brid. (fadiges Zypressenschlafmoos) wieder. Am Bei spiel von 3.4-Benzpyren wird das in Abb. 8 gezeigt. Thomas hat neben der Konzentration der Mikroschadstoffe im
Moos auch ihre Konzentration im atmospharischen Schweb
staub an einer Reihe von Mefistellen in Bayern bestimmt.
Fiir die beiden Mikroschadstoffe Blei und Fluoranthen seien
die mittels multipler Regressionsrechnung erstellten Vor hersagekarten fiir die mittleren Schadstoffkonzentrationen
im atmospharischen Schwebstaub (Abb. 9, 10) wiederge geben. Aus ihnen wird jeweils die hohere Belastung durch diese Form der Luftverschmutzung in den industriell star ker besetzten Raumen mit dichtem Verkehr und Hausbrand um Coburg (einschliefilich dem Einflufi aus der DDR) und von Niirnberg bis Neustadt/Waldnaab deutlich.
Im Winter 1982/83 wurden mittels dreier Grunow Nebelfanger im nordlichen Frankenwald bei Bad Steben
kontinuierlich Nebelwasser und Nebeleis aufgefangen (Schrimpff et al. 1983). Im Vergleich zum Reeen oder Schnee sind die Schadstoffgehalte im Nebel durchweg hoher: Das gilt besonders fiir Ostwetterlagen (Proben 3 und 4, s. Tab. 3). Die Schadstoffkonzentrationen im Nebel in den ersten Marzwochen uberstiegen um das 10- bis lOOfache die Schadstoffkonzentrationen in gewohnlichen Nieder
schlagen. Die sehr niedrigen pH-Werte, vereint mit sehr
hohen Aziditaten, konnen moglicherweise die Blattorgane direkt schadigen.
Wenn ein Raum in bezug auf seine Belastung durch Mikroschadstoffe isoliert betrachtet wird, entsteht leicht
der Eindruck, dafi die hoher belasteten Gebiete in diesem
ii? 12?
y f\^^?\ V. 5o?
^?^ ^^if
Bkita_-JJ?-_\ Mnnmnrfat i ri ftnf.l-f S-Li
| | <40 ng/m3 60-80 ng/m3 W^M 100-120 ng/m3
| 140-60 ng/m3 80-100 ng/m3 [HH >120 ng/m3
Abb. 9: Vorhersagekarte der mittleren Pb-Konzentrationen im atmospharischen Schwebstaub
Quelle: Thomas 1981
Predicted concentrations of mean Pb-concentrations in atmos pheric suspended particulates
77?
[gigg:] <1,0 ng/m3 1,5-2,0 ng/m3_
Bggjga >2,5 ng/m3 gHH 1-1,5 ng/m3 2,0-2,5 ng/m3
i4??. 10: Vorhersagekarte der mittleren Fluoranthen-Konzentra tionen im atmospharischen Schwebstaub
Quelle: Thomas 1981
Predicted concentrations of mean fluoranthene-concentrations in atmospheric suspended particulates
Tabelle 3: Regen- und Nebelwasserproben im nordlichen Frankenwald Analyses of rainfall (R) and fog (N), northern Frankenwald
Probe Zeitraum Ni x pH Azi Cl~ NOj SO|" Zn Cd Pb Cu Hg FA 3,4-B
1/m2 fjS/cm mval/1 /zg/1 ng/1
_[20?J_
1R 26. 1. bis 2.2.83 59 29 4,4 0,10 0,04 0,38 <0,01 51 0,4 14 2 <0,4 27 194
2N 26. 1. bis 2.2.83 54 77 4,0 0,18 0,13 0,17 0,02 100 0,8 72 5 2,4 361 261
3N 2.3. bis 9.3.83 11 1180 2,5 2,24 0,89 2,60 0,26 1150 13,0 770 110 3,3 1478 126
4N 9.3. bis 16.3.83 8 1230 2,6 1,78 1,51 3,00 - 1180 36,0 1090 31 - 3800 880
R=Regenwasserprobe, N=Nebelwasserprobe, Ni=Niederschlagsmenge, PCA=Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe, FA=Fluoranthen, 3,4-B = 3,4-Benzpyren, Azi=Aziditat, *=el. Leitfahigkeit
Raum ,unvergleichlich' hoch belastet sind, die niedriger belasteten gelten dagegen als sehr wenig belastet. Um einen Vergleich zum iibrigen Mitteleuropa ziehen zu konnen, wurde die Untersuchung der Mikroschadstoffe auch in Hypnum cupressiforme in einem Profil von den Alpen durch das Rhein-Main- und das Rhein-Ruhr-Gebiet bis an die
hollandische Nordseekuste von Thomas u. Herrmann
(1980) durchgefuhrt. Daraus kann folgender Vergleich zwi
schen Nordostbayern und dem mitteleuropaischen Raum gezogen werden:
PCA: Nordostbayern ist durch diese Schadstoffe durch schnittlich bis unterdurchschnittlich belastet.
Spurenmetalle: Mit Ausnahme des Cadmium, das den Raum uberdurchschnittlich belastet, belasten die iibrigen Metalle den Raum durchschnittlich bis unterdurchschnitt
lich.
Organochlorpestizide: Die Organochlorpestizide belasten
den Raum unterdurchschnittlich.
| j j I j \
! ! i 1 i
j CU ] I | j >-4
! ! i i i
^^^^ j
1800 1845 1875 1905 1950Abb. 11: Spurenmetallverteilung in den Jahresringen einer Tanne (Abies alba Mill.) aus dem Fichtelgebirge bei Warmensteinach Quelle: Schrimpff 1980a
Distribution of trace metals within tree-rings of a fir-tree (Abies alba Mill), Fichtelgebirge near Warmensteinach
Die zeitliche Verteilung
Als ein allgemeiner Ausdruck der Umweltbelastung kann
der Eintrag an Spurenmetallen angesehen werden. Dieser
Eintrag kann in seiner zeitlichen Auflosung aus den Gehal ten der Metalle in den Jahresringen von Baumen bestimmt werden. Schrimpff (1980a) zeigt mit Hilfe der Spurenmetall
bestimmung in den Baumringen einer Tanne bei Warmen
steinach, dafi vor 1840 die Umweltbelastung durch Metalle noch sehr gering war (Abb. 11). Erst um die Jahrhundert wende stiegen die Eintrage starker an, besonders die von Blei, Cadmium und Zink. Nach 1950 setzt dann erneut ein
deutlicher Zuwachs des Eintrages an Schwermetallen ein.
Die Industrieentwicklung des Steinachtales kann fur diesen
zeitlichen Gang kaum verantwortlich gemacht werden.
Hier ist moglicherweise der sich verstarkende Einflufi des
Ferntransportes zu erkennen. Diese Hypothese kann ich
unterstiitzen mit dem Nachweis, dafi im Industrieraum der Kolner Bucht, welcher als Quellgebiet der Metalle auch in Frage kommt, ein ahnlicher Anstieg der Spurenmetallbela
stung nach 1950 beginnt (Herrmann, Neuland u. Buss 1978). Der Anstieg der Metallbelastung von den sechziger Jahren des vorigen zu denen dieses Jahrhunderts wird aus der Tab. 4 deutlich, in der ich das Verhaltnis der Metallkon
zentrationen in den Jahresringen dieser beiden Zeitraume in
der Tanne bei Warmensteinach und in einer Eiche des Esch weiler Waldes (Aachener Revier) vergleiche: Ich mochte
darauf hinweisen, dafi trotz der fruhen Industrieentwick
Tabelle 4: Verhaltnis der Schwermetallkonzentrationen in den Jahres ringen der Sechziger Jahre dieses zu denen des vorigen Jahrhunderts fur eine Tanne bei Warmensteinach und eine Eiche im Eschweiler Wald (Aachener Revier)
Relationship between the trace metal concentrations in tree rings of the 1960s and those of the 1860s for a fir-tree at Warmen steinach and an oak-tree in the Eschweiler Forest (mining district of Aachen)
Metall Eschweiler Wald Warmensteinach
Zink 8 2
Blei 10 4
Cadmium n.b. 4
Kupfer 4 3
Mangan 4 3
62_Erdkunde_Band 38/1984 Zn(N) Zn(S) ~
"TP/ \ Hof A'T"1'
300-/ 1 I \ -ISO 7,5V Hof
200 V Lv / \ 500 5,0 A n9 ' 1
' 0
^-_u ^ ' ^
20- n ^y^S. j0yf7y77y>
300- A Ochsenkopf
-7501
75- Ochsenkopf 0-^^^^^<^^E
200- / \ Z^^"500!! 40" MUnchberg 5,?"
_ ?,_ A Ochsenkopf 3??- ,\ Bayreuth -750 7'5" Bayreuth 40'
/%>Ky\
200- \ -500 5,0- ^' rf^7^^^^^^^>i^???777^
; Veldensteiner Forst
J Veldensteiner Forst
^"^^^A^^^i
100-
^^^^^^^/^ -250
|j 2,5-^^^^^^^ ^ j|j 40- Veldensteiner Forst
300- #\ Nurnberg-Tiergarten -750 Ii 7,5-^^^Nurnberg^iergarten | 0_ 2^^^^^^^^ H
g| gQ Zn- Konzentrationen in Hypnum || Fluoranthen- Konzentrationen in
|3 y-HCH-Konzentrationen H cupressiforme (mg kg-1) || Hypnum cupressiforme (ug kg-1) H in Hypnum cupressiforme (ug kg-1) -Zn- Konzentrationen im Gesamt
niederschlag (ug-l-1)
- Zn- Konzentrationen im Schwebstaub (ngm-3)
j4?& i2: Zeitliche Anderung der Zink-Gehalte im Gesamtniederschlag (/*g l-1) und Schwebstaub (ng m-3), der Fluoranthengehalte im Schwebstaub (ng m~3) und y-HCH-Gehalte im Gesamtniederschlag (ng l-1)
Quelle: Thomas 1981
Temporal variation of Zn-concentration in total precipitation (p.% 1_1) and atmospheric suspended particulates (ng m-3), y-BHC concentrations in total precipitation (ng 1_1), and fluoranthene-concentrations in atmospheric suspended particulates
lung und somit hohen Eintrage im Eschweiler/Aachener Raum dort der Anstieg immer noch relativ starker ist als
im Fichtelgebirge.
Neben den deutlich zu erkennenden Trend einer lang fristigen Erhohung der Eintrage von Mikroschadstoffen
tritt ferner eine witterungs- una emissionsbedingte jahres
zeitliche Anderung der Eintrage (Abb. 12). Fur einige Mefi stationen (aus Thomas 1981) in Nordostbayern seien des halb die Anderungen der Zink-Konzentrationen im Schweb staub und Niederschlag, die Anderung der Fluoranthen konzentrationen im Schwebstaub und die Anderung von
y-HCH im Gesamtniederschlag aufgezeichnet. Dabei wird die winterliche Erhohung der Eintrage von Zink und Fluor
anthen (Beispiele fur die Metalle und PCA) deutlich. Diese
Erhohung kann mit starkeren Emissionen und geringerem
Austausch fiir diese SchacUtofferuppen erklart werden. Um gekehrt hat Thomas (1981) fur das Organochlorpestizid y-HCH im Sommerhalbjahr hohere Konzentrationen im
Gesamtniederschlag gemessen. Diese sommerliche Erho
hung kann durch vermehrte Emission im Sommer und hohere Mobilitat, bedingt durch hoheren Dampfdruck,
erklart werden.
Literatur
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1983 (in print).
PROBLEME DER VERGLEICHENDEN KULTURGEOGRAPHIE VON HOCHGEBIRGEN
Bericht iiber ein internationales Symposium an der Katholischen Universitat Eichstatt vom 5.-10. Mai 1983 Hans Gebhardt
Vom 5.-7. Mai 1983 fand an der jungen Universitat Eich statt auf Einladung des Geographischen Instituts ein Sym posium zum Thema ?Probleme der vergleichenden Kultur
geographie von Hochgebirgen" statt. Die Tagung wurde
von E. Gr6tzbach und G. Rinschede (Eichstatt) sowie
G. Schweizer (Koln) vorbereitet und geleitet. Eine an das Tagungsprogramm anschliefiende dreitagige Exkursion be
handelte unter Fiihrung von E. Grotzbach, H. Penz (Inns
bruck) und H. Gebhardt (Koln) kulturgeographische Fra gen in Nordtirol.
Das Symposium hatte zum Ziel, iibergreifende Probleme einer vergleichenden Kulturgeographie der Hochgebirge zu diskutieren und damit Anschlufi zu finden an die altein
gefuhrte, eng mit Carl Troll und seinen Schulern ver
knupfte okologische und physisch-geographische Hochge
birgsforschung. Im Gegensatz zu vorangegangenen Tagun
gen mit auch kulturgeographischer Thematik (Fachsitzung zur kulturgeographischen Hochgebirgsforschung auf dem Geographentag in Innsbruck 1975, DFG-Rundgesprach
.Hot lengrenzen in Hochgebirgen" in Saarbriicken 1979, Symposium ?Raumentwicklung in aufiereuropaischen riochgebirgen" in Frankfurt 1980) standen methodische Fragen und Vergleiche von verschiedenen Hochgebirgs
raumen im Mittelpunkt.
Unter den 24 Teilnehmern der Tagung waren neben Geo
graphen verschiedener deutscher Universitaten Fachkol
legen aus Indien (T.V. Singh, Srinagar/Garwhal), den USA (N.J.R. Allan, Baton Rouge), Kanada (H. Kariel, Calgary;
C. Stadel, Brandon) und Frankreich (C. Jest, Paris; J. Rad
vanyi, Paris) vertreten.
1. Methodische Tragen einer vergleichenden Kulturgeographie der Hochgebirge der Erde
In seinem Einleitungsreferat setzte sich G. Schweizer
(Koln) mit Problemen der ?Definition und Typisierung von Hochgebirgen aus der Sicht der Kulturgeographie" ausein
ander. Ansatze hierzu liegen bisher kaum vor. Die wenigen Arbeiten (u. a. Grotzbach 1980, 1981) versuchen iiber aus
gewahlte Kriterien mit Indikatorfunktion (z. B. Nutzungs form und -intensitat der Hochweidestufe) zu einer (vor
laufigen) Typenbildung zu gelangen. Beim derzeitigen For
schungsstand erscheint es daher naheliegend, sich zunachst
iiber denkbare und sinnvolle Kriterien einer Typisierung zu
unterhalten. Hierzu legte Schweizer einen zusammenfas