Ermittlung der Relevanz von "Cold Condensation" Prozessen in Mittel- und Hochgebirgen
Final Report Abstract
Das Ziel des Projektes war, die Relevanz von CC-Prozessen in Mittel- und Hochgebirgstälern mit unterschiedlichen Klimabedingungen am Beispiel der PAK und PCB zu überprüfen. Als Prüf-Hypothesen wurden für diese Stoffgruppen benutzt: 1.) Sinkende Evaporationsraten Boden-Atmosphäre mit steigender Höhe (= sinkende Temperatur), 2.) steigende Depositionsraten Atmosphäre-Boden mit der Höhe und 3.) höhenabhängige Fraktionierung von relativ leichten und schweren Verbindungen. Die Ergebnisse der Feldexperimente zeigen, dass die Evaporationsraten für die untersuchten Stoffgruppen im Boden tatsächlich mit der Höhe sinken und dass sie im organischen Material mit hohem Kohlenstoffanteil (kohleartiges Material, wahrscheinlich mit elementarem Kohlenstoff) gespeichert werden. Ein Ansteigen der Depositionsrate mit der Höhe kann nicht generell festgestellt werden und ist von verschiedenen Depositionsfaktoren abhängig. Durch anthropogene Aktivitäten, temperaturgesteuerte physikalisch-chemische Prozesse müssen PAK und PCB zunächst in der Atmosphäre bereitgestellt werden. Hier sind bereits grundlegende Unterschiede bei den beiden Stoffgruppen zu beobachten. Quellenmarker deuten darauf hin, dass PAK v.a. im Winter in großen Mengen durch Beheizung von Gebäuden emittiert werden. Wahrscheinlich ist damit von Anfang an Partikeltransport und -Deposition (feucht, trocken) auf lokaler Ebene der steuernde Prozess. Dagegen sind die PCB-Belastungen v.a. im Sommer in der Atmosphäre durch Ausdampfung aus diffusen alten Quellen höher. Im Winter konnten sowohl steigende als auch sinkende PCB-Depositionsraten beobachtet werden. Dies ist wahrscheinlich von der Art der Deposition und der Verbindung abhängig. Herrscht kalte Schneedeposition vor, werden mehr schwere PCB mit niedriger Wasserlöslichkeit eingetragen (wie auch theoretische Modelle voraussagen). Ist dagegen Regendeposition der dominante Prozess, werden vermehrt leichte PCB (mit höherer Wasserlöslichkeit) aus der Atmosphäre ausgewaschen. Ob nun vermehrt leichte oder schwere PCB in der Atmosphäre vorhanden sind, ist von den Emissions- und Transportbedingungen im Bereich der Quellen abhängig. Dieses Muster ist wahrscheinlich umso besser beobachtbar, je näher Quell- und Depositionsgebiet aneinander liegen. Eine unterschiedliche Fraktionierung für PAK und PCB kann festgestellt werden. Während Bodenproben mit höherem Anteil an leichten PCB in allen Höhenlagen gefunden wurden, war dies bei den PAK nur für wenige Proben ab 1500 m zu beobachten. Unabhängig von der Höhe, hatten die meisten Bodenproben einen signifikant höheren Anteil an schweren PAK. Dies bedeutet, dass v.a. leichte PAK in natürlichen Systemen sehr mobil sind (wie auch mit den chemischen Sonden gezeigt) und es dauerhaft zu einer Akkumulation von schweren PAK kommt. CC-Prozesse haben damit eine Relevanz in alpinen Gebieten, jedoch kann aufgrund der kurzen Beobachtungszeiten und komplexen Bodenprozessen keine verlässliche Prognose für zukünftige Bodenbelastungen getroffen werden.
Publications
- (2009). Use of dosimeters as probes to investigate the fate of POP in soil. International Passive Sampling Workshop (IPSW), 27. – 30. May,2009, Prague, Czech Republic
Laxander, M., Schiedek, T., Schüth, C.
- "Eintrag und Verbleib von persistenten organischen Schadstoffen (POP) in Hoch- und Mittelgebirgsböden mittels Passivsammler und Dosimeter", Konferenz Geo2010, Darmstadt 12.5.2010
M. Laxander
- "Ermittlung der Relevanz von “Cold Condensation”-Prozessen in Mittel- und Hochgebirgen", Doktorandentreffen Darmstadt 2010
M. Laxander
- (2010). Atmospheric input and fate of persistent organic pollutants (POP) in soil in high and low mountain ranges. SETAC-Meeting, 23. - 27. May, 2010, Sevilla, Spain
Laxander, M., Schiedek, T., Schüth, C.
- "Mobile Schadstoffe: Aus der Luft in die Böden des Martelltals", Cultura Martell, Nationalpark Stilfserjoch, Martello 30.9.2011
M. Laxander
- (2011). Use of chemical probes and passive samplers for the determination of the atmospheric input and fate of persistent organic pollutants (POPs) in soil. SETAC-Meeting, 15. - 19. May 2011, Milano, Italy
Laxander, M., Schiedek, T., Ambs, S., Schüth, C.
- (2011): An Accelerated Solvent Extraction Method For Passive Air Sampler PUF Disks. SETAC-Meeting, 15. - 19. May 2011, Milano, Italy
Schiedek, T., Laxander, M., Ambs, S., Schüth, C.
- (2012). Field evaluation of chemical probes to determine the fate of persistent organic pollutants in soil. SETAC-Meeting , 20. - 24. May 2012
Laxander, M., Schiedek, T., Schüth, C.
