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Bestimmung der Deposition gasförmiger und partikelgebundener S- und N-Verbindungen im Einzugsgebiet des Lehstenbaches

BITÖK-S 1

Von 01/1995 bis 12/1997

Projektleiter: Reiner Eiden (1932-2018)
Mitarbeiter: Jörg Gerchau, Otto Klemm, Klaus Peters
Bewilligung: 0339476 B Vorhersage und Erklärung des Verhaltens und der Belastbarkeit von Ökosystemen unter veränderten Umweltbedingungen

Der atmosphärische Eintrag von Schwefel und Stickstoff hat einen entscheidenden Einfluß auf den Zustand und die Entwicklungsmöglichkeiten der Ökosysteme. In der Atmosphäre kommen S und N in unterschiedlichen Oxidationsstufen vor. Dies führt zu unterschiedlichen Reaktivitäten und Transporteigenschaften der einzelnen Spezies. Zudem ist das Gelände im Fichtelgebirge sehr heterogen, was es zu einem schwierigen Untersuchungsobjekt aus mikrometeorologischer Sicht macht. Wir präsentieren meteorologische und luftchemische (SO2, NOx, O3, NH3) Ergebnisse der BITÖK-Untersuchungsstation "Waldstein" im Fichtelgebirge. Gasförmiges Ammoniak (NH3) zeigt einen ausgeprägten Tagesverlauf mit Minima während der Nächte. Die Ursache für dieses Verhalten liegt wahrscheinlich im Tagesgang der relativen Luftfeuchte begründet, der zu signifikanten Verschiebungen des Gleichgewichts zwischen gasförmigem NH3 einerseits und partikulärem Ammonium (NH4+) andererseits führt. Tagsüber, bei höheren NH3-Konzentrationen, ist aufgrund der besser ausgebildeten atmosphärischen Turbulenz auch die Depositions-ge-schwindigkeit erhöht. Dies führt zu sehr deutlich ausgeprägten Tagesgängen des Depositionsflusses mit Maxima während der frühen Nachmittagsstunden. Durch den hohen Akkomodationskoeffizienten des NH3 auf Pflanzenoberflächen und durch die gute Wasserlöslichkeit des NH3 ist der abgeschätzte Depositionsfluß etwa genauso hoch wie derjenige der Stickoxide (NOx), obwohl letztere in etwa sechsfach höheren Konzentrationen vorliegen. Zudem wird reduzierter Stickstoff auch in Form von partikulärem NH4+ deponiert. Die relativen Beiträge der stomatären Aufnahme und der kutikulären Adsorption zur Gesamtdeposition reduzierten Stickstoffs bleiben bislang ungeklärt. Laborversuche mit markiertem 15N deuten darauf hin, daß die stomatäre Aufnahme überwiegt. Andererseits deuten die Ergebnisse eines einfachen Inferentialmodells, das u.a. mit Hilfe der gemessenen Blattfeuchtedaten parameterisiert wurde, darauf hin, daß die kutikuläre Adsorption von größerer Bedeutung ist. Dieses Feld bedarf weiterer intensiver Untersuchungen. In jedem Fall scheint die Deposition von NH3 ein bedeutender ökologischer Faktor in der N-Bilanz unserer Wälder zu sein. (Abschlußbericht 1998)

Publikationsliste dieses Projekts

Klemm, O; Ziomas, IC: Urban Emissions Measured with Aircraft, Journal of the Air Management Association, 48, 16-25 (1998)

Burkhardt, J; Drechsel, P: The synergism between SO2 oxidation and manganse leaching on spruce needles - a chamber experiment , Environmental Pollution, 95, 1-11 (1997)

Faust, E: Die Modellierung atmosphärischer Stickstoff-Deposition in einen Koniferenbestand in Bayreuther Institut für Terrestrische Ökosystemforschung (BITÖK): Bayreuther Forum Ökologie, Selbstverlag, 45, 1-113 (1997) -- Details

Faust, E; Peters, K: The NIDEHET Procedure for Modelling Heterogeneous Reactions of Nitrogen Compounds Influencing Dry Deposition of Coniferous Forests in Borell,PM; Borell,P; Cvitas,T; Kelly,K and Seiler,W (eds.): Proceedings of EUROTRAC Symposium 96, Southampton: Computational Mechanics Publications, 385-390 (1996)

Bruckner, G; Peters, K; Schulze, ED; Eiden, R: Concentrations and d15N values of gaseous NH3 and particulate NH4+ indicating different emission sources in Borell,PM; Borell,P; Cvitas,T; Kelly,K and Seiler,W (eds.): Proceedings of EUROTRAC Symposium 96, Southampton: Computational Mechanics Publications, 137-142 (1996)

Bruckner-Schatt, G: Deposition und oberirdische Aufnahme von gas- und partikelförmigem Stickstoff aus verschiedenen Emissionsquellen in ein Fichtenökosystem in Bayreuther Institut für Terrestrische Ökosystemforschung (BITÖK): Bayreuther Forum Ökologie, Selbstverlag, 29, 1-211 (1996) -- Details

Klemm, O: Five years of aircraft measurements of air pollution in an industrialized region in eastern Germany, Meteorol. Zeitschrift, 5, 221-223 (1996)

Peters, K; Bruckner-Schatt, G: The dry deposition of gaseous and particulate nitrogen compounds to a spruce stand, Water, Air and Soil Pollution, 85, 2217-2222 (1995)

Peters, K: Bestimmung der trockenen Deposition von atmosphärischen Spurenstoffen auf Bestandes- und Einzugsgebietsebene in Ostendorf,B: Räumlich differenzierte Modellierung von Ökosystemen. Bayreuther Forum Ökologie, BITÖK, Bayreuth, 13, 75-79 (1995)

Burkhardt, J: Microscopic processes governing the deposition of trace gases and particles to vegetation surfaces in Heij,GJ and Erisman,JW (eds.): Acid Rain Research - Do we have enough answers?, Elsevier, Amsterdam, 139-148 (1995)

Peters, K; Bruckner-Schatt, G: The atmospheric input of inorganic nitrogen and sulphur by dry deposition of aerosol particles to a spruce stand in Heij,GJ and Erisman,JW (eds.): Acid Rain Research - Do we have enough answers?, Elsevier, Amsterdam, 149-160 (1995)

Burkhardt, J: Hygroscopic salts on the leaf surface as a possible cause of forest decline symptoms, Water, Air and Soil Pollution, 85, 1245-1250 (1995)

Peters, K: Methoden zur Bestimmung der trockenen Deposition auf Pflanzenoberflächen, Umweltwissenschaften und Schadstoff-Forschung - Zeitschrift für Umweltchemie und Ökotoxikologie, 7, 337-352 (1995)

Burkhardt, J; Peters, K; Crossley, A: The presence of structural surface waxes on coniferous needles effects the pattern of dry deposition of fine particles, J. Experimental Botany, 46, 823-831 (1995)

Burkhardt, J; Eiden, R: Thin water films on coniferous needles, Atmospheric Environment, 28, 2001-2011 (1994)

Burkhardt, J: Dünne Wasserfilme auf Fichtennadeln und ihr Einfluß auf den Stoffaustausch zwischen Atmosphäre und Pflanze in Bayreuther Institut für Terrestrische Ökosystemforschung (BITÖK): Bayreuther Forum Ökologie, Selbstverlag, 9, 1-135 (1994)