Emissionen (global) (1)

Transcrição

Smidt St. Lexikon waldschädigende Luftverunreinigungen - Tabellenanhang
1
Tabellen und Abbildungen
zum
Lexikon waldschädigende
Luftverunreinigungen und Klimawandel
(http://bfw.ac.at/rz/wlv.lexikon)
(1) Luftschadstoffe, Emissionen und Budgets
(2) Luftschadstoffkonzentrationen und -einträge
(3) Resistenzreihen
(4) Daten zum Wald (global und national)
(5) Klimawandel
(6) Verschiedenes
Zusammengestellt von Stefan Smidt
Bundesforschungs- und Ausbildungszentrum für Wald, Naturgefahren
und Landschaft
Version: 25.5.2008
3
Zehnerpotenzen und Masseeinheiten .................................................................................................... 7
(1) LUFTSCHADSTOFFE, EMISSIONEN UND BUDGETS.................................................................. 9
Luftschadstoffe (1)................................................................................................................................ 11
Luftschadstoffe (2)................................................................................................................................ 12
Anthropogene Quellen von Luftverunreinigungen................................................................................ 13
Natürliche Quellen von Luftverunreinigungen ...................................................................................... 14
Emissionen (global) (1)......................................................................................................................... 15
Stoff-Flüsse allgemein (global) - Grafik ................................................................................................ 18
P-, N-, S- und C-Flüsse (global) - Grafik .............................................................................................. 19
Emissionen, Exporte, Depositionen (Österreich) ................................................................................. 20
Emissionen (Österreich, 1980-2006).................................................................................................... 21
Emissionen Europa NOx (CLRTAP / NECD / UNFCCC)..................................................................... 22
Emissionen Europa NMVOC (CLRTAP / NECD / UNFCCC)............................................................... 23
Emissionen Europa SO2 (CLRTAP / NECD / UNFCCC)...................................................................... 24
Emissionen Europa NH3 (CLRTAP / NECD / UNFCCC)...................................................................... 25
Aerosol-Emissionen (global) ................................................................................................................ 26
Ammoniak-Emissionen (global)............................................................................................................ 27
Ammoniak-Budget (global) (1) ............................................................................................................. 28
Ammoniak-Budget (global) (2) ............................................................................................................. 29
Ammoniak-Emissionen (EMEP) ........................................................................................................... 30
Biomasseverbrennung, globale Emissionen (1)................................................................................... 31
Biomasseverbrennung, globale Emissionen (2)................................................................................... 32
Chlor-Budget (global) ........................................................................................................................... 33
Energiebilanz (global) - (Grafik) ........................................................................................................... 34
Kohlendioxid-Emissionen (global) ........................................................................................................ 35
Kohlenmonoxid-Emissionen (global) (1) .............................................................................................. 36
Kohlenmonoxid-Budget (global) (1)...................................................................................................... 39
Kohlenmonoxid-Budget (global) (2)...................................................................................................... 40
Kohlenstoff-Budget (global) (1) ............................................................................................................ 41
Kohlenstoff-Budget (global) (6) - Grafik................................................................................................ 46
Kohlenstoff-Budget (global) (9, 10) - Grafik.......................................................................................... 49
Kohlenstoff-Budget (global) (11) - Grafik.............................................................................................. 50
Kohlenstoffvorräte (global) ................................................................................................................... 51
Kohlenstoff-Budget (Österreich)........................................................................................................... 52
Lachgas-Budget (global) (1) ................................................................................................................. 53
Lachgas-Budget (global) (2) ................................................................................................................. 54
Luftmassen (global) .............................................................................................................................. 55
Methan-Emissionen (global) (1) ........................................................................................................... 56
4
Methan-Budget (global) (1)................................................................................................................... 60
NMHC-Emissionen (global) (1) ............................................................................................................ 63
NMHC-Emissionsraten (Wald) ............................................................................................................. 67
Organische Säuren – Emissionen (global)........................................................................................... 68
Ozon-Budget (troposphärisch) ............................................................................................................. 69
Ozon-Gasphasenchemie (troposphärisch)........................................................................................... 70
Phosphor-Budget (global) (1) - Grafik .................................................................................................. 71
Phosphor-Budget (global) (2) - Grafik .................................................................................................. 72
Quecksilber-Budget (global) - Grafik .................................................................................................... 73
Sauerstoffbudget (global) ..................................................................................................................... 74
Schwefel-Emissionen (global) (1)......................................................................................................... 75
Schwefel-Emissionen (global) (2)......................................................................................................... 76
Schwefel-Budget (global) (1)................................................................................................................ 77
Schwefel-Budget (global) (2) - Grafik ................................................................................................... 78
Schwefeldioxid-Emissionen (EMEP) .................................................................................................... 82
Schwermetall-Emissionen (global) ....................................................................................................... 83
Stickstoffoxid-Emissionen (global) (1) .................................................................................................. 84
Stickstoff-Budget (global) (1) ................................................................................................................ 87
Stickstoff-Budget (global) (4) - Grafik ................................................................................................... 90
Stickstoffeinträge (1)............................................................................................................................. 93
Stickstoffeinträge (2)............................................................................................................................. 94
Stickstoff- und Schwefeleinträge (1)..................................................................................................... 95
Stickstoff- und Schwefeleinträge (2)..................................................................................................... 96
Stickstoff- und Schwefeleinträge (Zitate).............................................................................................. 97
Stickstoffoxid-Emissionen (EMEP)....................................................................................................... 98
VOC-Emissionsfaktoren ....................................................................................................................... 99
Vulkanausbrüche (1) .......................................................................................................................... 100
Vulkanausbrüche (2) .......................................................................................................................... 101
Wasser-Budget (global) (1) ................................................................................................................ 102
Wasser-Budget (global) (2) - Grafik ................................................................................................... 103
Wasser-Budget (global) (3) - Grafik ................................................................................................... 104
Wasserstoff-Budget (global) ............................................................................................................... 105
(2) LUFTSCHADSTOFFKONZENTRATIONEN UND -EINTRÄGE .................................................. 107
Luftschadstoffkonzentrationen (Gase) (1) .......................................................................................... 109
Spitzenkonzentrationen (Gase).......................................................................................................... 112
5
Treibhausgase (1) .............................................................................................................................. 113
Treibhausgase (2) .............................................................................................................................. 114
Treibhausgase (3) .............................................................................................................................. 115
Spurengase und Global Change ........................................................................................................ 116
Schwermetallkonzentrationen und -einträge ...................................................................................... 117
(3) RESISTENZREIHEN (Bäume)..................................................................................................... 119
Resistenzvergleiche ........................................................................................................................... 121
Resistenzreihe (Ammoniak) ............................................................................................................... 122
Resistenzreihe (Chlorwasserstoff) ..................................................................................................... 123
Resistenzreihe (Fluorwasserstoff)...................................................................................................... 124
Resistenzreihen (Ozon) (1) ................................................................................................................ 125
Resistenzreihe (Ozon) (2) .................................................................................................................. 126
Resistenzreihe (Ozon) (3) .................................................................................................................. 127
Resistenzreihe (PAN) ......................................................................................................................... 128
Resistenzreihe (Schwefeldioxid) ........................................................................................................ 129
Resistenzreihen (Stickstoffoxide) ....................................................................................................... 130
(4) DATEN ZUM WALD (global und national)................................................................................. 131
Waldflächen (global) (1) ..................................................................................................................... 133
Waldverteilung (global) - Grafik.......................................................................................................... 137
Waldfläche pro Kopf (global) - Grafik ................................................................................................. 138
Wald - C-Emissionen und -aufnahme (global) - Grafik ...................................................................... 139
Waldfläche - Nettoänderungen (global) - Grafik................................................................................. 140
Entwaldung - Grafik ............................................................................................................................ 141
Wald (Europa) .................................................................................................................................... 142
Wald (Österreich) (1) .......................................................................................................................... 143
Wald (Österreich) (2) .......................................................................................................................... 144
Wald (Österreich) (3) .......................................................................................................................... 145
(5) KLIMAWANDEL ........................................................................................................................... 147
Klimasystem ....................................................................................................................................... 149
Anthropogene Antriebe und Reaktionen beim Klimawandel.............................................................. 150
Komponenten des Strahlungsantriebs ............................................................................................... 151
Globale anthropogene Treibhausgasemissionen............................................................................... 152
Globaler Primärenergieverbrauch nach Treibstofftypen .................................................................... 153
Globaler Pro-Kopf-Energieverbrauch nach Regionen........................................................................ 154
Trends der Konzentrationen von CO2, CH4 und N2O (1).................................................................... 155
Trends der Konzentrationen von CO2, CH4 und N2O (2).................................................................... 156
Trends der CO2-Konzentrationen (Mauna Loa und Südpol) .............................................................. 157
Globale Temperaturzunahme 1860-2006 .......................................................................................... 158
Aktuelle gemessene Temperaturänderungen 1979-2005.................................................................. 159
Globale Änderungen von Temperatur, Meeresspiegel und Schneedecke auf der nördlichen
Hemisphäre ........................................................................................................................................ 160
Globale und kontinentale Temperaturänderungen............................................................................. 161
Globale Temperaturänderungen ........................................................................................................ 162
Globale und alpine Niederschlagstrends............................................................................................ 163
(6) VERSCHIEDENES ....................................................................................................................... 165
Äquivalentleitfähigkeiten..................................................................................................................... 167
Akute Schädigungen und Verwechslungsmöglichkeiten.................................................................... 168
6
Biochemische Pflanzenreaktionen ..................................................................................................... 169
Bioindikatoren (1) ............................................................................................................................... 170
Bioindikatoren (2) ............................................................................................................................... 171
Biomasse - Elementgehalte, Heizwert ............................................................................................... 172
Biomasseverbrennung - Emissionen.................................................................................................. 173
Blattflächenindices.............................................................................................................................. 174
Chemische Formeln einiger Luftschadstoffe ...................................................................................... 175
Chemische Formeln - Radikale .......................................................................................................... 176
Depositionsgeschwindigkeiten ........................................................................................................... 177
Elementgehalte in Pflanzen................................................................................................................ 178
Emissionsfaktoren (1)......................................................................................................................... 179
Emissionsfaktoren (2)......................................................................................................................... 180
Energieinhalt von Brennstoffen, Energie-aufwand und globale Energiereserven.............................. 181
Enzyme............................................................................................................................................... 182
Erdatmosphäre, Änderungen im 20. Jahrhundert (1)......................................................................... 183
Erdatmosphäre, Änderungen im 20. Jahrhundert (2)......................................................................... 184
Erneuerbare Energie in Österreich..................................................................................................... 185
Geruchsschwellenwerte ..................................................................................................................... 186
Immissionssymptome ......................................................................................................................... 187
KFZ-Abgasemissionen ....................................................................................................................... 188
Konzentrationseinheiten ..................................................................................................................... 189
Latente, chronische und akute Immissionsschädigungen.................................................................. 190
Lebensdauer von Gasen .................................................................................................................... 191
Meeresspiegelanstieg......................................................................................................................... 192
Mittelungszeiten für Luftschadstoffkonzentrationen (Grenzwerte) ..................................................... 193
Umrechnungen von Luftschadstoffkonzentrationen........................................................................... 194
Umrechnungen von Molmasse <> Äquivalentmasse......................................................................... 195
VDI-Richtlinien zur Bioindikation (1)................................................................................................... 196
VDI-Richtlinien zur Bioindikation (2)................................................................................................... 197
Veränderungen an Pflanzen infolge von Alterung.............................................................................. 198
Wirkungsbeeinflussende Faktoren ..................................................................................................... 199
7
Zehnerpotenzen und Masseeinheiten
Zehnerpotenzen
100 = 1
101 = Deka, Zehn, da
10-1 = Zehntel, deci, d
102 = Hekto, Hundert, h
10-2 = Hundertstel, zenti, c
103 = Kilo, Tausend, k
10-3 = Tausendstel, milli, m
106 = Millionen, Mega, M
10-6 = Millionstel, mirko, µ
109 = Milliarden, Giga, G
10-9 = Milliardstel, nano, n
1012 = Billionen, Tera, T
10-12 = pico, p
1015 = Billiarden, Peta, P
10-15 = femto, f
1018 = Trillionen, Exa, E
10-18 = atto, a
Masse-Einheiten
103 g
1 kg
6
10 g
103 kg
1 Mg
1t
9
10 g
6
10 kg
1 Gg
1 kt
1000 t
12
9
10
15
10
g
10 kg
1 Tg
1 Mt
1 Mio. t
g
12
1 Pg
1 Gt
1 Mrd. t
10
kg
9
(1) LUFTSCHADSTOFFE, EMISSIONEN UND BUDGETS
Grau unterlegt: Pools (wenn nicht in der Legende anders bezeichnet)
Gelb unterlegt: Senken
11
Luftschadstoffe (1)
Verteilung und Veränderung der wichtigsten Spurenstoffe und ihre Wirkung auf Wälder.
Spurenstoff
CO2
Ozon
Stickstoffvbdgg.
(NOx, NH3 etc.)
Schwefel
(SO2, H2S)
Schwermetalle
Verteilung und Veränderung
Global ansteigend
Wirkung auf Wälder
Kurzzeitiger Anstieg des Pflanzenwachstums und der Produktivität;
Langzeiteffekte noch unklar;
Anteil an der globalen Erwärmung,
massive Verschiebungen der Arten
Anstieg von Ozon und seinen Vorläufern, v.a. in
Wachstums- und Ertragsverluste und
den Entwicklungsländern
Wirkungen auf die relative Fitness und
auf die Dynamik von
Pflanzengesellschaften;
Prädisposition von Waldbäumen
gegenüber Insekten und Krankheiten
Globale Abstiege, besonders in
Stimulation des Wachstums und der
Entwicklungsländern (besonders in Indien und
Produktivität in N-armen Böden;
China)
N-Sättigung in einigen Wäldern
verursachen Decline und Fischsterben
in vielen Gewässertypen
Beitrag zum Ozonanstieg
In entwickelten Ländern abnehmender Trend in den Versauerte Böden in vielen Teilen der
letzten wenigen Jahrzehnten, aber Anstieg in
Erde sind schwer wiederherzustellen
einigen Entwicklungsländern (besonders in Indien
und China)
Abnehmendes Problem in entwickelten Ländern,
Lokales Waldsterben, vergiftete Böden
weitergehendes Problem in der Nähe von
verhindern Regeneration von Wäldern
Punktquellen verschiedener Entwicklungsländer
Nach: Karnosky D.F., Percy K.E., Chappelka A.H., Krupa S.V. 2003: Air pollution and global change impacts on
forest ecosystems: Monitoring and research needs. In: Air pollution, global change and forests in the new
millenium (D.F. Karnosky, K.E. Percy, A.H. Chappelka, C. Simpson, J. Pikkarainen, eds.). Developments in
Environmental Science 3 (S.V. Krupa, ed.), 447-459. Elsevier.
12
Lebensdauer
Beitrag
zur globalen
Erwärmung
Rel.
Treibhauspotential
Beitrag zum stratosphärischen O3-Abbau
Konzentrationen
*: wenige
ppb; **: bis
100ppb
Beitrag zur tropo-sphärischen Ozon-bildung
MG.
Beitrag zur Versauerung
Formel
Umrechnungsfaktor
3
µg/m > ppb
Komponente
Henry-Konstante
Luftschadstoffe (2)
Anorganische Komponenten
Ammoniak
NH3
17,03
1,43
*
Tage
Chlorwasserstoff
HCl
36,46
0,67
*
Tage
Fluorwasserstoff
HF
20,01
1,22
*
Tage
Kohlendioxid
CO2
44,01
0,55
350
ppm
Jahre
Kohlenmonoxid
CO
28,01
0,87
**
Monate
Lachgas
N2O
44,01
0,55
300 ppb
Jahre
4%
180 240
0,025
O3
48,00
0,51
30-90
Tage
8%
2000
0,0094
HNO3
49,01
0,50
*
Ozon troposphärisch
Salpetersäure
-3
62
im
Boden
*
(*)
50%
1
0,034
*
*
Tage
210.000
*
Tage
1,24
*
Schwefeldioxid
SO2
64,06
0,38
bis 30µg m
Schwefelsäure
H2SO4
98,08
0,25
*
Tage
Schwefelwasserstoff
H2S
34,08
0,72
*
Tage
Stickstoffdioxid
NO2
46,01
0,53
bis 40µg m
-3
Tage
0,01
*
Stickstoffmonoxid
NO
30,01
0,81
bis 40µg m
-3
Tage
0,0019
*
H2O2
34,01
0,72
*
Tage
71.000
*
Wasserstoffperoxid
*
*
*
*
Organische Komponenten
Acetaldehyd
CH3CH
O
44,05
0,55
*
Tage
C2H4
28,05
0,87
**
Tage
FCKW12
CF2Cl2
120,91
0,20
*
Jahre
12%
370018.000
*
FCKW11
CFCl3
137,
37
0,18
*
Jahre
5%
1300 8600
*
Formaldehyd
CH2O
30,03
0,81
*
Tage
Methan
CH4
16,04
1,52
1700
ppb
Jahre
Perchlorethen
C2Cl4
165,83
0,15
*
Monate
CH3CO
NO2
121,05
0,20
*
Tage
Ethen
Peroxyacetylnitrat
Tetrachlorkohlenstoff
CCl4
153,82
0,16
*
Jahre
1,1,1-Trichlorethen
C2HCl3
131,39
0,19
*
Jahre
1,1,2-Trichlorethen
C2HCl3
131,39
0,19
*
Tage
0,0049
6300
19%
10-32
*
13
Anthropogene Quellen von Luftverunreinigungen
Anthropogene Quellen von Luftverunreinigungen.
CO2 entsteht praktisch bei allen Prozessen. SMe: Schwermetalle. Grau unterlegt: Biogene Quellen
Produkt / Quelle
Aluminium
SO2
NOx
*
HF
HCl
Cl2
H2S
VOC
SMe
*
Ammoniakanlagen
N2O
Cl-, F-Stäube
*
*
*
*
Chlorierungen
*
*
*
Düngung
N2O
Farbenindustrie
*
Glashütten
*
Hausbrand
*
*
*
*
*
*
*
*
*
Stäube
Pb
Stäube
*
Ruß, Flugasche
*
Kalkwerke
Stäube
*
*
Kläranlagen
*
Kokereien
*
Kraftfahrzeuge
Kraftwerke (Kohle,
Erdöl)
(*)
*
*
*
*
*
*
*
*
Stäube, Mercaptane
*
Pb
*
*
*
*
*
Kulturpflanzen
*
Magnesit
*
Metallhütten
*
Mineralölindustrie
*
*
*
*
*
*
*
Stäube, Flugasche
*
Methan
*
*
*
Ölkraftwerke
*
*
*
*
*
*
*
Petrolchemische Ind.
*
POPs
*
Ruß, Flugasche
*
Stäube
*
POPs
*
Pestizide
*
*
*
*
*
*
*
*
As
Reisanbau
Flugasche, Phosphat
CH4, NMVOC
Salpetersäure
Schwefelsäure
Stäube, Flugasche
M.-Staub
Müllverbrennung
Roheisengewinnung
Ruß, Aerosole
NMVOC
Mülldeponien
Phosphatdünger
Flugasche, Stäube
(Kohle)
Kunststoffe
Papier
Flugasche
*
*
Kaliindustrie
Keramische Industrie
Sonstige
*
Biomasseverbrennung
Braunkohleverbrennung
NH3
*
Stäube
*
*
*
H2SO4-Aerosol
Sodaproduktion
*
Teerdestillation
*
Tierintensivhaltung
*
*
Verbrennungen
*
Zellstoff-, Papierind.
*
Zement
*
*
*
*
Stäube
*
Mercaptane, CS2
alkal. Staub
14
Natürliche Quellen von Luftverunreinigungen
Natürliche Quellen von Luftverunreinigungen.
CO2 entsteht bei vielen Prozessen. SMe: Schwermetalle.
Produkt / Quelle
Blitze
SO2
Böden
NOx
*
N2O
*
N2O
NH3
HF
HCl
Cl2
*
Bodenabrieb
Insekten
Mikroben
Ozeane
Sümpfe
Tierhaltung
Vegetation
Vulkane
Waldbrände
H2S
VOC
*
Ethen,
CH4
SMe
Sonstige
COS, H2, CH3SH
*
Stäube
CH4
N2O
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
CH4
CH4
*
*
*
*
*
Keime
COS, Sulfat, Chlorid,
Methylhalogenide
CO, COS, NMHC
NMHC
CO, NMHC
Staub, Flugasche, CO
CO, Dioxine, Aerosole
15
Globale Emissionen und Anteile einiger Spurenstoffe.
natürlich
CO2
CO
Kohlenwasserstoffe *)
CH4
Aerosole
NO+NO2 als NO2
NO2
N2O
NH3
S-Verbindungen
als SO4
SO2
H2S
*)
1)
2)
Tg p.a.
600.000
3800
2600
anthropogen
nach Häberle (1982)
Tg p.a.
20.000
550
90
Anteile
anthropogener
Emissionen
%
3,5
13
3
3700
770
246
53
6
6,5
145
1200
400
4
7
150
3
0,6
27
Emission
Anteile
anthropogener
Emissionen
nach Mezaros (1980)
Tg p.a.
%
500.000
4
1000
50
500 - 1000
2-5 (30-60) 1)
100
100
50
50
0?
10 (50) 2)
150 - 200
25
75
0?
Nadelhölzer emittieren v.a. α-Pinen und Ethen, Laubhölzer v.a. Isopren.
Bei Zuordnung der Emissionen von Reisfeldern als „anthropogen“
Bei Zuordnung der Emissionen durch Haustierurin als „anthropogen“
Häberle M. 1982: Stoffkreisläufe der Natur und Einfluss des Menschen. Umwelt 1/82, 15-22 und 2/82, 76-88.
Meszaros E. 1980: Considerations sur le cycle d’origine naturelle et anthropogenique. Pollution
Atmospherique No. 88, 397-400.
Zitiert in Lahmann E. 1990: Luftverunreinigung – Luftreinhaltung. Paul Parey Berlin und Hamburg.
16
Vergleich anthropogener Emissionen mit globalen Emissionen in der Bandbreite publizierter Werte
(FCI 1995).
Emissionen (Tg pro Jahr)
anthropogen
insgesamt
Anthropogene
Emissionen in %
20.000 – 30.000
700.000 – 1,000.000
ca. 3
400 – 1000
1500 – 800
ca. 20
160 – 240
290 – 500
ca. 50 oder mehr
140 – 500
268 – 973
ca. 50
Kohlenwasserstoffe ohne CH4
40 – 70
640 – 1400
ca. 7
NO + NO2
50 – 180
70 – 320
ca. 60
2)
20 – 40
> 1200
3
Verbindung
CO2
CO
Schwefelverbindungen
1)
CH4
NH3
1) SO2 plus reduzierte Schwefelverbindungen, gerechnet als SO2
2) schließt Methan- bzw. Ammoniakemission aus Tierhaltung und bei Methan auch aus Reisanbau ein
FCI 1995 zitiert in: Elling W., Heber U., Polle A., Beese F. 2007: Schädigung von Waldökosystemen.
Auswirkungen anthropogener Umweltveränderungen und Schutzmaßnahmen. Elsevier.
Vergleich anthropogener und natürlicher Emissionen.
CO2
CO
NMHC
Methan
SO2
NOx
Gesamt
natürlich
anthropogen
Tg p.a.
830.000
Tg p.a.
800.000
Tg p.a.
30.000
3400
1000
500
400
160
930
300
20
10
3400
70
200
380
150
Hauptquellen natürlich
Atmung, biologischer
Abbau
Bäume
Sümpfe, Reisfelder
Vulkane
Blitze
Hauptquellen
anthropogen
Verbrennung
Verbrennung
Industrie, KFZ
Wiederkäuer
Kohle- und Ölverbrennung
Verbrennung
Hock B., Elstner E.F. 1995: Schadwirkungen auf Pflanzen. Spektrum Akademischer Verlag.Heidelberg,
Berlin, Oxford.
17
Global greenhouse gas emissions by gas (2004).
CO2 / fossil fuel use
56,6 %
CO2 / deforestation, decay of biomass, etc.
17,3 %
CH4
14,3 %
N2O
7,9 %
CO2 / other
2,8 %
CFCs / F gases
1,1 %
Mann M.E., Kump L.R. 2008: Dire predictions. Understanding global warming. The
illustrated guide to the findings of the IPCC. DK London, New York, Melburne, Munich,
Delhi.
Global greenhouse gas emissions by sector (2004).
Energy supply
25,9 %
Industry
19,4 %
Forestry
17,4 %
Agriculture
13,5 %
Transport
13,1 %
Residental and commercial buildings
7,9 %
Waste management
2,8 %
Mann M.E., Kump L.R. 2008: Dire predictions. Understanding global warming. The
illustrated guide to the findings of the IPCC. DK London, New York, Melburne, Munich,
Delhi.
Globale Nicht-CO2-Treibhausgasemissionen.
Gas
Methan
Lachgas
Kyoto F-Gase
Kohlenmonoxid
Stickstoffoxide
Globale Emissionen (Pg Ceq p. a.)
3,8
2,1
0,1
1,5
0,15
Field C.B., Raupach M.R. 2004: The global carbon cycle. Scope.
18
Stoff-Flüsse allgemein (global) - Grafik
Stoffflüsse.
Die wichtigsten globalen Flüsse zwischen den abiotischen Reservoiren der Atmosphäre, Hydrosphäre und
Lithosphäre und dem biotischen Pool aquatischer und terrestrischer Lebensgemeinschaften.
Anthropogene Aktivitäten (fette Schrift und fette Linie) beeinflussen die globalen biogeochemischen Kreisläufe
durch Einbringen zusätzlicher Nährstoffe und verändern dadurch direkt oder indirekt die Nährstoffpassagen
durch die verschiedenen Biozönosesysteme.
Begon M.E., Harper J.L., Townsend C.R. 1998: Ökologie. Spektrum Akademischer Verlag Heidelberg, Berlin.
19
P-, N-, S- und C-Flüsse (global) - Grafik
P-, N-, S- und N-Flüsse.
Die wichtigsten Flüsse (schwarz) und deren anthropogene Beeinflussung (fette Schrift und fette Linie) für vier der
wichtigsten Nährstoffelemente: (a) Phosphor, (b) Stickstoff, (c) Schwefel, (d) Kohlenstoff. Weniger wichtige
Fraktionen und Passagen sind gestrichelt.
Begon M.E., Harper J.L., Townsend C.R. 1998: Ökologie. Spektrum Akademischer Verlag Heidelberg, Berlin.
20
Emissionen, Exporte, Depositionen (Österreich)
Exporte der Emissionen und Anteil der Importmassen an den Depositionen in Österreich 1995
(Umweltbundesamt 1998).
Schadstoff
SO2
NOx
Red. Stickstoff
Exportmasse
Anteil Emissionen
Importmasse
Gg
31,9
50,6
45,4
%
86
94
55
Gg
98,6
56,1
42,9
Anteil an den
Deposition
%
95
94
53
Emissionen, Exporte, Importe und Eigendepositionen von Schwefel, oxidiertem und reduziertem
Stickstoff 1995 in Österreich (Tonnen; Schneider/Umweltbundesamt Wien, pers. Mitt.).
Emissionen
Exporte
Importe
Eigendeposition
(Gg Gas)
(Gg Element)
(Gg Element)
(Gg Element)
Gesamtschwefel
60 (SO2)
25,7
94.4
4,3
Oxidierter Stickstoff
175 (NOx)
49,9
57,1
3,4
Reduzierter Stickstoff
87 (NHx)
37,3
44,2
34,3
Emissionen und Deposition von Schwefel- und Stickstoffverbindungen in Österreich
(EMEP 2002 und Gangl et al. 2002). ***: höchst signifikant, p < 0,001 (Smidt 2003).
SO2
NO2
Emission 1980 (Gg)
385
227
Emission 2000 (Gg)
41
184
Mittlere jährliche Abnahme 1980-2000 (Gg)
-16 ***
-2 ***
Ziel 2010 (Gg)
39
103
Notwendige Reduktion 1999/2010
-7%
-40%
Gesamtdeposition Österreich (Gg) 1995
flächenbezogene Deposition (kg ha-1 a-1)
Eigendeposition Österreich 1995 (Gg)
Import – Export (Gg)
S
99
11,8
5,4
47,2
N oxidiert
61
7,3
3,5
-2,7
NH3
78
68
-1 ***
66
-6%
N reduziert
79
9,4
40
11,0
EMEP 2002: www.emep.int
Gangl M., Gugele B., Lichtblau G., Ritter M. 2002: Luftschadstoff-Trends in Österreich 1980-2000.
Umweltbundesamt, ISBN 3-85457-643-9.
Smidt S. 2003: Trends von Luftschadstoffen in österreichischen Waldgebieten. http://bfw.ac.at/600/2166.html.
Umweltbundesamt 1998: Umweltsituation in Österreich. Fünfter Umweltkontrollbericht. ISBN 3-85457-477-0.
21
Emissionen (Österreich, 1980-2006)
1980
1981
1982
1983
1984
1985
1986
THG (Gg)
CO2 (Gg)
NMVOC (Gg)
CH4 (Gg)
N2O (Gg)
SO2 (Gg)
NOx (Gg)
NH3 (Gg)
Pb (Mg)
Cd (Mg)
Hg (Mg)
1987
1988
1989
1990
79.171,5
63.801,3 59.566,4 57.338,0 56.748,1 57.853,2 59.296,1 58.680,2 59.496,9 57.269,4 57.788,4 62.084,9
403,9
382,6
379,2
377,2
378,8
372,9
366,0
361,9
350,0
325,2
283,2
422,3
424,7
427,8
433,4
438,2
436,7
431,2
428,0
424,4
429,7
437,3
18,8
18,8
18,9
19,1
19,3
19,3
19,3
20,2
20,2
20,0
20,3
344,7
302,7
288,4
213,6
196,6
179,8
160,5
138,4
103,3
92,7
74,3
235,3
222,9
219,6
221,4
222,5
226,7
219,0
214,7
209,5
203,7
192,4
63,8
64,5
65,0
66,4
67,1
66,7
66,1
66,4
65,9
67,1
71,1
326,8
313,0
302,1
272,2
239,3
207,4
3,1
2,7
2,2
1,9
1,7
1,6
3,7
3,3
2,8
2,4
2,2
2,1
THG (Gg)
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
83.242,8 76.524,8 76.425,5 77.339,5 80.623,9 83.694,8 83.259,2 82.614,4 81.017,6 81.135,9
CO2 (Gg)
NMVOC (Gg)
CH4 (Gg)
N2O (Gg)
SO2 (Gg)
NOx (Gg)
NH3 (Gg)
Pb (Mg)
Cd (Mg)
Hg (Mg)
65.674,4 60.228,8 60.544,1 60.930,4 63.965,2 67.406,8
275,2
250,4
249,3
231,2
229,3
221,5
436,3
422,6
421,5
412,4
406,8
397,8
21,4
20,0
19,4
21,0
21,4
20,3
71,4
55,0
53,4
47,6
46,9
44,6
202,7
191,9
186,2
180,7
181,4
203,8
73,6
72,1
72,8
74,0
75,3
73,1
171,8
119,8
86,2
59,7
16,1
15,5
1,5
1,2
1,2
1,1
1,0
1,0
2,0
1,6
1,4
1,2
1,2
1,2
THG (Gg)
2001
2002
2003
2004
2005
2006
85.279,1 87.166,0 93.299,8 91.662,5 93.259,6 91.090,3
CO2 (Gg)
NMVOC (Gg)
CH4 (Gg)
N2O (Gg)
SO2 (Gg)
NOx (Gg)
NH3 (Gg)
Pb (Mg)
Cd (Mg)
Hg (Mg)
70.200,0 72.115,1 78.271,4 77.529,0 79.515,4 77.282,8
188,2
188,8
183,0
176,0
163,6
171,6
357,5
351,5
351,6
344,0
336,7
330,3
19,9
19,9
19,6
17,3
17,3
17,4
32,7
31,6
32,4
26,9
26,6
28,5
215,0
224,6
235,5
233,3
237,0
225,2
68,8
67,6
67,3
66,5
66,0
65,8
12,1
12,5
12,7
13,1
13,7
14,1
1,0
1,0
1,0
1,0
1,1
1,1
1,0
0,9
1,0
0,9
1,0
1,0
THG: Treibhausgasäquivalente: CO2-Äquivalente
Umweltbundesamt 2008: Emissionstrends 1990 - 2006. Report REP-0161.
67198,5 66.773,2 65.540,5 65.928,4
206,6
191,8
178,4
177,1
384,6
378,8
370,5
362,9
20,5
20,8
20,7
20,3
40,2
35,6
33,8
31,6
193,0
208,1
198,9
205,4
72,9
73,0
71,1
69,1
14,5
13,0
12,5
12,0
1,0
0,9
1,0
0,9
1,1
0,9
0,9
0,9
22
Emissionen Europa NOx (CLRTAP / NECD / UNFCCC)
NOx
Austria
Belgium
Bulgaria
Cyprus
Czech Republic
Denmark
Estonia
European Community
Finland
France
Germany
Greece
Hungary
Ireland
Italy
Latvia
Lithuania
Luxembourg
Malta
Netherlands
Norway
Poland
Portugal
Romania
Slovakia
Slovenia
Spain
Sweden
Switzerland
United Kingdom
USA
1990
CLRTAP
Gg
192
368
361
15
544
274
74
17.101
300
1856
2862
299
238
124
1941
67
158
23
1990
NECD
Gg
200
382
14
274
74
1856
2862
300
238
130
1947
67
11
536
208
1280
244
546
222
63
1246
314
157
2968
23.161
244
1179
314
1990
UNFCCC
Gg
192
444
242
19
741
274
100
16.863
295
1841
2862
280
8
124
1943
67
136
14
10
545
208
1280
246
462
222
1231
314
162
2967
21.698
2006
CLRTAP
Gg
225
278
246
18
282
185
30
11.199
193
1351
1394
316
208
119
1061
44
61
2006
NECD
Gg
173
278
246
18
285
185
31
11.050
193
1358
1394
316
208
113
1087
44
61
2006
UNFCCC
Gg
225
230
159
15
278
185
52
11.071
193
1364
1394
316
202
119
1062
44
61
9
311
191
890
267
326
87
47
1481
175
82
1595
16.015
9
337
9
317
191
879
250
348
87
47
1466
175
84
1595
15.160
http://www.emep.int/publ/reports/2008/CEIP_InventoryReview%202008_corr.pdf
CLRTAP: Convention on Long-range Transboundary Air Pollution
NECD: NEC-Directive (NEC. National Emission Ceilings)
UNFCCC = United Nations Framework Concention on Climate Change
879
267
301
87
47
1365
175
1595
23
Emissionen Europa NMVOC (CLRTAP / NECD / UNFCCC)
NMVOC
Austria
Belgium
Bulgaria
Cyprus
Czech Republic
Denmark
Estonia
European Community
Finland
France
Germany
Greece
Hungary
Ireland
Italy
Latvia
Lithuania
Luxembourg
Malta
Netherlands
Norway
Poland
Portugal
Romania
Slovakia
Slovenia
Spain
Sweden
Switzerland
United Kingdom
USA
1990
CLRTAP
Gg
283
399
217
14
441
172
70
16.868
226
2744
3768
280
205
108
1979
94
108
19
1990
NECD
Gg
284
359
14
170
70
2744
3768
280
205
114
2032
94
4
450
295
831
307
616
137
44
1094
373
286
2388
21.871
307
1059
373
1990
UNFCCC
Gg
283
394
117
14
311
172
36
18.266
229
3934
3768
308
62
105
1988
94
110
8
6
456
295
831
709
335
141
1094
373
391
2386
20.930
2006
CLRTAP
Gg
172
150
159
11
179
110
34
9391
133
1336
1349
291
177
60
1174
65
78
2006
NECD
Gg
168
150
159
11
172
108
35
9303
132
1345
1349
291
179
59
1159
65
78
4
164
196
916
312
353
78
41
965
195
101
910
15.220
4
166
CLRTAP:
Convention on Long-range Transboundary Air Pollution
NECD:
NEC-Directive (NEC. National Emission Ceilings)
UNFCCC:
United Nations Framework Concention on Climate Change
911
312
299
78
41
928
195
910
2006
UNFCCC
Gg
172
126
109
11
182
110
23
11.109
132
2735
1349
291
187
57
1176
65
84
3
3
163
196
911
738
296
78
41
965
195
198
909
14.082
24
Emissionen Europa SO2 (CLRTAP / NECD / UNFCCC)
SO2
Austria
Belgium
Bulgaria
Cyprus
Czech Republic
Denmark
Estonia
European Community
Finland
France
Germany
Greece
Hungary
Ireland
Italy
Latvia
Lithuania
Luxembourg
Malta
Netherlands
Norway
Poland
Portugal
Romania
Slovakia
Slovenia
Spain
Sweden
Switzerland
United Kingdom
USA
1990
CLRTAP
Gg
74
354
2008
37
1881
178
273
26.217
259
1332
5353
487
1010
183
1794
101
222
15
1990
NECD
Gg
75
363
37
178
273
1332
5353
487
1010
183
1795
101
19
190
52
3210
317
1311
526
196
2169
108
42
3717
20.935
317
2092
108
1990
UNFCCC
Gg
74
319
1517
45
1876
178
257
24.976
249
1357
5353
472
10
183
1795
101
214
14
16
190
52
3210
320
707
526
2169
108
42
3717
20.935
2006
CLRTAP
Gg
28
139
877
36
211
25
71
7946
85
452
558
536
118
60
389
3
43
12
64
21
1195
190
863
88
18
1170
39
18
676
12.258
CLRTAP:
NECD:
UNFCCC:
2006
NECD
Gg
28
139
877
36
211
25
71
7904
84
452
558
536
119
60
406
3
43
12
65
1203
190
832
88
18
1134
39
676
2006
UNFCCC
Gg
28
112
1030
34
219
25
124
7802
84
478
558
536
124
60
389
3
42
12
64
21
1203
191
497
88
17
1170
39
18
676
12.258
25
Emissionen Europa NH3 (CLRTAP / NECD / UNFCCC)
NH3
Austria
Belgium
Bulgaria
Cyprus
Czech Republic
Denmark
Estonia
European Community
Finland
France
Germany
Greece
Hungary
Ireland
Italy
Latvia
Lithuania
Luxembourg
Malta
Netherlands
Norway
Poland
Portugal
Romania
Slovakia
Slovenia
Spain
Sweden
Switzerland
United Kingdom
USA
1990
CLRTAP
Gg
71
109
144
5
156
134
26
5118
42
791
738
79
124
110
464
47
84
7
250
20
508
71
300
65
24
342
54
67
383
3918
1990
NECD
Gg
1990
UNFCCC
Gg
71
112
5
108
26
791
738
79
124
110
405
47
71
339
54
2006
CLRTAP
Gg
66
73
55
5
63
90
9
4001
36
740
621
2006
NECD
Gg
2006
UNFCCC
Gg
65
73
55
5
63
75
9
36
740
621
81
110
408
15
35
72
110
413
15
35
1
133
23
287
70
199
27
19
424
52
59
315
3622
1
133
CLRTAP:
NECD:
UNFCCC:
287
70
187
27
19
421
52
314
26
Aerosol-Emissionen (global)
Globale Aerosolquellen.
Natürliche Quellen
Tg p.a.
Anthropogene Quellen
Tg p.a.
Primär
Meersalz
Mineralstaub
Biogene Emission
Waldbrände
Vulkanismus
Meteorstaub
Sekundär
Sulfate
Nitrate
Kohlenwasserstoffe
1000
500
50
35
25
10
Primär
Abbrennen von Feldern
Industrieprozesse
Diverse Quellen
Stationäre Quellen
Verkehr
100
56
31
3
2
Sekundär
245
75
75
Sulfate
Nitrate
Kohlenwasserstoffe
220
40
15
Warneck P. 1988: Chemistry of the natural atmosphere. Int. Geophys. Series Vol. 41.
Academic Press New York, London, Tokyo.
Globale Emissionsquellen partikulärer Aerosole.
Natürliche Emissionsquellen
Primär
Sekundär
Tg p.a.
Mineralische Stäube
Salzhältige Aerosole (Gestein, Boden)
Vulkanische Aschen bzw. Stäube
Biologisches Material
Sulfate von natürlichen Vorläufern, z.B.
Ammoniumsulfat
Organisches Material von biogenen
VOCs
Nitrate von NOx
Tg p.a.
1500
1300
33
50
102
Industrielle Stäube
Rußpartikel (EC) von fossilen
Brennstoffen
Rußpartikel aus Biomasseverbrennung
Sulfate von SO2, z.B. Ammoniumsulfat
Biomasseverbrennung
Nitrate von NOx
100
8
Gesamt
Anthropogene Emissionsquellen
Primär
Sekundär
Gesamt
Neinavaie H., Pirkl H., Trimbacher C. 2000: Herkunft und Charakteristik von Stäuben.
Umweltbundesamt, Bericht BE-171.
55
22
3060
5
140
80
36
370
27
Ammoniak-Emissionen (global)
Globale natürliche Ammoniak-Emissionen.
Quelle
Ozean
Natürliche Böden
Wildlebende Tiere
Biomasseverbrennung
(anthropogen)
gesamt
Schlesinger und Hartley
(1992)
Tg p.a.
13
10
5
28
Dentener und Crutzen
(1994)
Tg p.a.
5,1
2,5
Friedrich und Obermeier
(2000)
Tg p.a.
10
2,9
0,1
7,2
20
Dentener F.J., Crutzen P.J. 1994: A three-dimensional model of the global ammonia cycle. J. Atmos. Chem.
19, 331-369.
Friedrich R., Obermeier A. 2000: Emissionen von Spurenstoffen. In: Handbuch der Umweltveränderungen und
Ökotoxikologie, Band 1A: Atmosphäre (Hrsg. R. Guderian), Springer Berlin, 168-173.
Schlesinger W.H., Hartley A.E. 1992: A global budget for ammonia. Biogeochemistry 15, 191-211.
28
Ammoniak-Budget (global) (1)
Globales NH3-Budget.
Söderlund
&
Swensson
(1976)
Tg N p.a.
Quellen
Kohleverbrennung
KFZ
Biomaseverbrennung
Zuchttiere
Wildtiere
Menschl.Exkremente
Bodenemissionen
Düngungsverluste
Summe Quellen
Senken
Nasse Deposition auf
Kontinenten
Nasse Deposition über
den Meeren
Trockene Deposition
(Land)
Reaktion mit OH*
Summe Senken
Dawson
(1977)
Tg N p.a.
4 - 12
20 – 35
2-6
Böttger et
al. (1978)
Tg N p.a.
Tg N p.a.
0,03
0,2 – 0,3
<2
1)
20 - 30
1)
38
26 - 53
20 - 80
Stedmann
& Shetter
(1983)
1
1,2 – 2,4
22 - 34
35
8 – 26
15 ± 7
2)
6±6
69 – 151
3–8
100 - 265
3
24 ± 13
23
3
1,5
(51)
3,5
83
Crutzen
(1983)
Gegenwärtige
Schätzungen
Tg N p.a.
60
20
3
(1988)
Tg N p.a.
≤2
0,2
2–8
22
4
3
15
3
54
50
30
10
8
14
10
9
83
1
49
1) Menschliche Exkremente bei den Zuchttieren inkludiert
2) Trockene und nasse Deposition
Böttger A., Ehhalt D.H., Gravenhorst G. 1978: Atmosphärische Kreisläufe von Stickstoffoxiden und Ammoniak.
Ber. Kernforschungsanlage Jülich, Nr. 1558.
Crutzen P.J. 1983: Atmospheric interactions. (B. Bolin, R.B. Cook, eds.), SCOPE 21, 67-114.
Dawson G.A. 1980: Nitrogen fixation by lightning. J. Atmos. Sci. 37, 174-178.
Söderlund, Swensson 1976: The global nitrogen cycle. In: “Nitrogen, phosphorous and sulfur global cycles”
(B.H. Svensson, R. Söderlund, eds.), SCOPE Rep. 7, Ecol. Bull (Stockholm) 22, 23-73.
Stedmann D.H., Shetter R.E. 1983: The global budget of atmospheric nitrogen species. “Trace atmospheric
constituents, properties, transformation and fates” (S.E. Schwartz, ed.), 411-454, Wiley, New York.
Zitiert in: Warneck P. 1988: Chemistry of the natural atmosphere. Int. Geophys. Series Vol. 41. Academic
Press New York, London, Tokyo.
Ammoniak-Budget (global) (2)
Globales NH3-Budget.
Quellen
Haustiere
Menschliche Ausscheidungen
Bodenemission
Brandrodung
Wildtiere
Industrie
Düngerverlust
Verbrennung fossiler Brennstoffe
Ozean
Summe Quellen
Senken
Nasse Präzipitation (Land)
Nasse Präzipitation (Ozean)
Trockene Präzipitation (Land)
Trockene Präzipitation (Ozean)
Reaktion mit OH*
Summe Senken
Tg N p.a.
21,3
32,6
16
5,7
10,1
10,2
9
0,1
8,2
113,2
11
10
11
5
3
40
Dentener F.J., Crutzen P.J. 1994: A three-dimensional model of the
global ammonia cycle. J. Atmos. Chem. 19, 331-369.
29
Ammoniak-Emissionen (EMEP)
EMEP, Gg
Albania
Armenia
Austria
Azerbaijan
Belarus
Belgium
Bosnia & Herzegovina
Bulgaria
Croatia
Cyprus
Czech Rep.
Denmar
Estonia
Finland
Franc
Georgia
Germany
Greece
Hungary
Iceland
Ireland
Italy
Kazakhstan
Latvia
Lithuania
Luxembourg
Malta
Netherlands
Norway
Poland
Portuga
Moldova
Romania
Russian Fed.
Serbia & Mont.
Slovakia
Slovenia
Spain
Sweden
Switzerland
Macedonia
Turkey
Ukraine
United Kgd.
North Africa
Remaining Asiatic areas
Baltic Sea
Black Sea
Mediterr. Sea
North Sea
Remaining N-E Atlantic Ocean
Natural marine emissions
Volcanoes
TOTAL
1990-2000
2001 2002 2003 2010 2020
30
32
32
32
26
26
20
14
12
15
25
25
58
55
54
54
56
54
25
25
25
25
25
25
142 137 128 120 147 147
97
85
79
77
79
76
25
23
23
23
17
17
94
56
56
52 124 124
52
52
51
51
33
33
9
9
7
6
6
6
97
77
72
82
68
66
117 105 102
98
81
78
14
9
9
8
11
12
37
33
33
33
34
33
777 774 777 753 733 702
97
97
97
97
97
97
630 616 606 601 624 606
75
73
73
73
54
52
82
66
65
67
83
85
3
3
3
3
3
3
120 123 119 116 129 121
430 446 447 447 421 402
18
18
18
18
18
18
24
15
14
15
14
16
55
50
51
34
55
57
7
7
7
7
6
6
5
5
5
5
1
1
184 142 136 128 144 140
22
23
23
23
23
23
391 328 325 325 328 335
92
93
94
94
69
67
34
26
27
28
45
44
228 164 164 164 285 285
854 625 600 600 835 834
81
79
79
79
69
69
41
31
31
30
32
33
22
19
19
19
20
20
332 381 382 396 382 370
59
56
56
56
51
49
68
68
67
52
63
61
16
16
16
16
15
15
321 321 321 321 241 260
548 378 270 242 619 619
353 321 311 300 323 311
330 377 385 235 235 235
367 421 430 278 278 278
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
7484 6873 6701 6297 7027 6936
30
31
Biomasseverbrennung, globale Emissionen (1)
Globale Abschätzung verbrannter Biomasse und C-Freisetzung.
Tropischer Wald
Savanne
Borealer Wald
Brennholz
Holzkohle
Landwirtschaftliche
Abfälle
Tundra
Verbrannte Biomasse
Tg C p.a.
C-Freisetzung
Tg C p.a.
Dignon (1995)
1230 - 2430
1190 – 3690
280 – 1620
620 – 1880
(21)
280 - 2020
550 – 1090
540 – 1660
130 – 230
280 – 850
30
300 – 910
C-Freisetzung
Tg C p.a.
Malingreau & Zhuang
(1998)
570
1660
130
640
30
910
(-)
(2)
-
Globale Emissionen durch Biomasseverbrennung.
Komponente
C-CO2
C-CO
C-CH4
C-NMVOC
N-N2O
N-NO
N-NH3
S-SO2
S-COS
Cl-CH3Cl
H2
Organic carbon
(Partikel)
Black carbon (Partikel)
Aerosol, insgesamt
Dignon (1995)
Tg p.a.
1800 - 4740
350
38
24
0,78
9
5,3
2,2
0,09
60 - 80
7 - 10
100 - 200
Malingreau & Zhuang
(1998)
Tg p.a.
3500
350
38
0,8
8,5
5,3
2,8
0,09
0,51
19
69
19
104
Dignon J. 1995: Impact of biomass burning on the atmosphere. In: Ice core studies
of global biogeochemical cycles (R.J. Delmas, ed.). NATO ASI Series Vol. 30.
Springer, Berlin u.a., 299-346.
Malingreau J.P., Zhuang Y.H. 1998: Biomass burning: An ecosystem process of
global significance. In: Asian change in the context of global climate change (J.
Galloway, J. Milillo, eds.). Cambridge Univ. Press, Cambridge, 101-127.
Zitiert in: Möller D. 2003: Luft. De Gruyter Berlin, New York.
Biomasseverbrennung, globale Emissionen (2)
Emissionsfaktoren der Biomasseverbrennung, Mittelwerte.
Stoff
CO2
CO
Asche
NMVOC
CH4
Mittelwert
% des C-Brennstoffgehaltes
82,6
5,7
5,0
1,2
0,4
Dignon J. 1995: Impact of biomass burning on the atmosphere. In: Ice
core studies of global biogeochemical cycles (R.J. Delmas, ed.). NATO
ASI Series Vol. 30. Springer, Berlin u.a., 299-346.
Malingreau J.P., Zhuang Y.H. 1998: Biomass burning: An ecosystem
process of global significance. In: Asian change in the context of global
climate change (J. Galloway, J. Milillo, eds.). Cambridge Univ. Press,
Cambridge, 101-127.
Zitiert in Möller D. 2003: Luft. De Gruyter Berlin, New York.
32
33
Chlor-Budget (global)
Globaler Chlorzyklus.
Pools
FCKWs (Atmosphäre)
Anorganische Cl-Verbindungen
Tg Cl
0,56
600
Flüsse in die Atmosphäre
Meer > Atmosphäre
Biomasseverbrennung > Atmosphäre
Industrie (organisches Gas) > CH3Cl > Atmosphäre
Industrie (anorganisches Cl, hauptsächlich HCl) > Atmosphäre
Vulkane (HCl) > Atmosphäre
Meere (Meersalzaerosol) > Atmosphäre
FCKWs (Industrie) > Atmosphäre
Cl-Gase Stratosphäre > Atmosphäre
Organisches Cl-haltiges reaktives Gas (hauptsächlich CH3Cl) > Stratosphäre
FCKWs Atmosphäre > Stratosphäre
Tg Cl p.a.
2,5
1,5
1
3
7
6000
0,8
0,19
0,03
0,24
Flüsse auf Festland und Meere
Organisches Cl-haltiges reaktives Gas (hauptsächlich CH3Cl) > Meer
Anorganische Cl-Verbindungen (hauptsächlich HCl) > Festland
Meersalzaerosol > Meer
Tg Cl p.a.
4,97
610
5400
Grädel T.E., Crutzen P.J. 1994: Chemie der Atmosphäre.
Spektrum, Akademischer Heidelberg, Berlin, Oxford.
Energiebilanz (global) - (Grafik)
Energiebilanz der Erde (verändert nach Kiel und Trenberth 1997), Angaben in W . m-2 p.a.
Aus: Reineke W., Schlömann M. 2007: Umweltmikrobiologie. Spektrum Akademischer Verlag München.
34
35
Kohlendioxid-Emissionen (global)
Globale Kohlendioxidemissionen.
Land
BSP
Mrd. $
Einwohner
Mio.
USA
10.703,90
293,95
China
7.218,67
1.303,74
Russland
1.309,12
143,85
Japan
3.431,64
127,69
Indien
3.115,31
1.079.72
Deutschland
2.160,03
82,50
Canada
946,90
31,95
Großbritannien
1.661,29
54,84
Italien
1.495,63
58,13
Frankreich
1.678,33
62,18
Brasilien
1.385,12
183,91
BSP = Bruttosozialprodukt, THG: Treibhausgase
CO2
CO2
t/Kopf
Mio. t
19,73
3,66
10,63
9,52
1,02
10,29
17,24
8,98
7,95
6,22
1,76
5.799,97
4.768,56
1.528,78
1.214,99
1.102,81
848,60
550,86
537,35
462,32
386,92
323,32
THG bezogen
auf CO2
Veränderung
2004 gegen
1990
7.065
5.253
1.880
1.355
1.609
1.015
785
656
583
563
905
Müller M., Fuentes U., Kohl H. (Hrsg.) 2007: Der UN-Weltklimareport. Bericht über eine aufhaltsame
Katastrophe. Kiepenheuer und Witsch Köln.
Globale Kohlendioxidemissionen (Anteile).
OECD
Nordamerika mit Mexiko
Europäische OECD-Staaten
Japan, Südkorea, Australien und Neuseeland
28 %
16 %
8%
Rest der Welt
China, Mongolei, Nordkorea, Vietnam
Süd- und Südostasien
Ehemaliger Ostblock (nicht OECD)
Naher Osten
Afrika
Mittel- und Südamerika
15 %
10 %
10 %
5%
4%
4%
Berechnungen des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und
Reaktorsicherheit (BMU), zitiert in Müller M., Fuentes U., Kohl H. (Hrsg.) 2007:
Der UN-Weltklimareport. Bericht über eine aufhaltsame Katastrophe.
Kiepenheuer und Witsch Köln.
+ 16 %
+ 48 %
- 35 %
+7%
+ 50 %
- 17 %
+ 27 %
- 14 %
+ 12 %
-1%
+ 35 %
36
Kohlenmonoxid-Emissionen (global) (1)
Globale Kohlenmonoxid-Emissionen.
Quellen
IPCC 2000
Khalil &
Rasmussen 1995
Prater et al.
1995
Bates et al.
1995
Tg p.a.
CO-C
Tg p.a.
CO-C
Tg p.a.
CO-C
Industrie und Technologien incl. Verkehr
Biomasseverbrennung
Biogene Quellen (Vegetation)
Ozeane
Methanoxidation
NMVOC-Oxidation
Tg p.a.
CO
300 - 500
300 - 700
60 - 160
20 – 200
400 – 1000
200 - 600
100 *)
40 *)
100
20 - 200
13
*) Summe 140 (70 – 280); Khalil (1999): 230 (100 – 280)
Umrechnungsfaktor: CO-C * 2,3 = CO
Bates T.S., Kelly K.C., Johnson J.E., Gammon R.H. 1995: Regional and seasonal variations in the flux of ocean
carbon monoxide to the atmosphere. J. Geophys. Res. 100, 23093-23101.
IPCC 2000: Special report on emission scenarios. University Press, Cambridge.
Khalil M.A.K., Rasmussen R.A. 1995: The changing composition of the Earth’s atmosphere. In: Composition,
chemistry, and climate of the atmosphere (H.B. Singh, ed.). Van Nostrand Reinhold, New York, 50-87.
Khalil M.A.K. 1999: Preface atmospheric carbon monoxide. Chemosphere: Global Change Science 1, ix-xi.
Prater M.J., Derwent R., Ehhalt D.H., Fraser P., Sanhueza E., Zhou X. 1995: Other trace gases and atmospheric
chemistry. In: Climate change (J.T. Houghton, L.G. Meira Filho, J. Bruce, H. Lee, B.A. Callender, E. Haites, N.
Harris, K. Maskell, eds.). Cambridge University Press, Cambridge, 73-126.
Zitiert in: Möller D. 2003: Luft. De Gruyter Berlin, New York
37
Globale Kohlenmonoxid-Emissionen.
Quelle
Fossile Brennstoffe
Biomasseverbrennung
Waldrodung
Methan-Oxidation
NMVOC-Oxidation
Pflanzen
Ozean (biogen)
Emission
Tg p.a.
300
100
150
Bandbreite
Tg p.a.
150 - 850
50 - 200
75 - 300
250
300
40
15
150 - 850
100 - 600
20 - 80
10 - 40
Autoren
Tg p.a.
Cullis & Hirschler (1989)
Dignon (1995)
Khalil & Rasmussen
(1995)
Möller (2003)
Möller (2003)
Möller (2003)
Möller (2003)
Cullis C.F., Hirschler M.M. 1989: Man’s emissions of carbon monoxide and hydrocarbons into the atmoaphere.
Atmos. Environ. 23, 1195-1203.
Dignon J. 1995: Impact of biomass burning on the atmosphere. In: Ice core studies of global biogeochemical
cycles (R.J. Delmas, ed.). NATO ASI Series Vol. 30, 299-346. Springer Berlin.
Möller D. 2003: Luft. De Gruyter Berlin, New York.
38
Anthropogene Kohlenmonoxidemissionen.
Quellen
Verbrennung
Kohle
Lignite
Gas
Öl
Verbrennung gesamt
Transporte
Industrien
Roheisenerzeugung
Stahlproduktion
Rohölcracking
Verschiedenes
Industrieemissionen gesamt
Abfallbeseitigung
Gesamtsumme
Europa
Tg CO p.a.
N-Amerika
Tg CO p.a.
Gesamt
Tg CO p.a.
24
3
0,3
4,6
32
71
1
0,2
2,2
3,4
94
48
3
0,6
11
62
233
16,2
19,8
5,0
9,6
50,6
6
7,8
9,5
4,5
10,5
32,3
3
42
47
13,6
27,4
130
20
155
137
445
Aus: Warneck P. 1988: Chemistry of the natural atmosphere. Int. Geophys. Series Vol. 41. Academic
Press New York, London, Tokyo.
Kompiliert aus: Logen J.A., Prather M.J., Wolfsy S.C., McElroy M.B. 1981: Tropospheric
chemistry: A global perspective. J. Geophys. Res. 86, 7210-7254.
39
Kohlenmonoxid-Budget (global) (1)
Globale Kohlenmonoxidquellen und -senken.
Seiler & Conrad (1987)
Tg p.a.
Quellen
Volz et al (1981)
Tg p.a.
1000
900
± 600
± 500
300 - 2200
200 - 1800
Technologische Quellen
Methanoxidation
640
600
± 200
± 300
640
600 - 1300
Ozeane
Vegetation
Böden
100
75
17
± 90
± 25
± 15
100
50
3300
± 1700
2800 ± 900
2000
390
110
± 600
± 140
± 30
1650 - 3550
320
2500
± 30
2800 ± 800
Biomasseverbrennung
Nichtmethankohlenstoff-Oxidation
Summe Quellen
Senken
Oxidation durch OH*-Radikal
Aufnahme durch Böden
Fluss in die Stratosphäre
Summe Senken
Seiler W., Conrad R. 1987: Contribution of tropical ecosystems to the global budgets of trace gases esp.
CH4, H2, CO and N2O. In: Geophysiology of Amazonia (R. Dickinson, ed.), 133-162.
14
Volz A., Ehhalt D.H., Derwent R.G. 1981: Seasonal and latitudinal variation of CO and the
tropospheric concentration of OH-Radicals. J. Geophys. Res. 86, 5163-5171.
40
Kohlenmonoxid-Budget (global) (2)
Globale Kohlenmonoxidquellen und -senken.
Budgetposten
Quellen
Industrielle Quellen
Verbrennung von Biomasse
Vegetation
Meere
Oxidation von Methan
Oxidation von NMHC
Gesamtproduktion
global
Tropen (30°S – 30°N)
Tg p.a.
Tg p.a.
440 ± 150
700 ± 200
600 ± 200
75 ± 25
50 ± 40
60 ± 20
25 ± 20
600 ± 200
800 ± 400
2700 ± 1000
400 ± 150
500 ± 200
1600 ± 600
700 ± 200
700 ± 200
Senken
Oxidation durch OH*
2000 ± 600
1200 ± 400
Aufnahme durch Böden
Zerstörung in der Stratosphäre
Gesamtzerstörung
250 ± 100
110 ± 30
2400 ± 750
70 ± 35
80 ± 20
1400 ± 450
Grädel T.E., Crutzen P.J. 1994: Chemie der Atmosphäre. Spektrum, Akademischer Heidelberg,
Berlin, Oxford.
Cicerone R.J. 1988 in: The Changing Atmosphere. F.S. Rowland, I.S.A. Isaksen (eds.). John Wiley
und Söhne, New York.
WMO 1985: Atmospheric ozone. Rep. no.16. Genf.
41
Kohlenstoff-Budget (global) (1)
Globale Kohlenstoffvorräte und -flüsse.
Jarvis (1989)
Vorräte
Atmosphäre
Landpflanzen
Boden
Tote Biomasse
Fossile Brennstoffe
Sedimente/Lithosphäre
Obere Mischungsschicht der Ozeane
Tiefenwasser der Ozeane
Marine Sedimente
721
560
1120
Larcher
(1994)
750
610
1580
4000 - 5000
66,000.000
1020
38.100
150
Pg C
Pg C
Pg C
Pg C
Pg C
Pg C
Pg C
Pg C
Pg C
Flux in die Atmosphäre
Verbrennung fossiler Reserven
Landpflanzen
Boden
Oberflächenwasser
5
57
56
102
5,5
1,6
Flux in Landpflanzen und in den Boden
Aus der Atmosphäre in Pflanzen
Von Landpflanzen in den Boden
113
56
61,9
Pg C p.a.
Pg C p.a.
92
Pg C p.a.
Pg C p.a.
Pg C p.a.
Pg C p.a.
Pg C p.a.
Pg C p.a.
Pg C p.a.
Flux in Gewässer
Aus der Atmosphäre in Oberflächenwasser
Aus dem Boden in Fließgewässer
Aus Oberflächenwassern in Tiefenwasser
Aus Tiefenwassern in Oberflächenwasser
Von Meeresorganismen ins Meer
Flux von oberer Mischungsschicht in Tiefenwasser
Flux von marinen Sedimenten in Tiefenwasser
Flux in Sedimente
Von der Vegetation in Sedimente
Von Oberflächenwässern in Sedimente
Von Tiefenwassern in Sedimente
105
0,5
650
37.350
3
90
101,6
1,6
0,4
0,1
3
0,6
Pg C p.a.
Pg C p.a.
Pg C p.a.
Pg C p.a.
Pg C p.a.
Pg C p.a.
Pg C p.a.
Nach King, De Angelis und Post aus: Jarvis P.G. 1989: Atmospheric carbon dioxide and forests.
Phil. Trans. R, Soc. Lond. B 324, 369-392 (zitiert in Larcher W. 1994: Ökophysiologie der Pflanzen. UTB für
Wissenschaft. Ulmer, 5. Auflage).
42
Bereich
Land
Meer
Atmosphäre
Vorrat in der lebenden Vegetation
Vorrat in anderen Organismen und toter Biomasse
Vorrat im Gestein
Vorrat als gewinnbare fossile Energieträger
Abgabe von der Vegetation an die Atmosphäre (Respiration)
Abgabe vom Boden an die Atmosphäre (Respiration)
Abgabe an die Atmosphäre durch menschliche Aktivität
Austrag durch Flüsse ins Meer
Vorrat aus CO2/Kohlensäure
Vorrat als gelöste organische Substanz
Vorrat in der Biomasse
Abgabe an die Atmosphäre (Respiration)
Abgabe an das Sediment
Vorrat als CO2
Vorrat als Methan
Vorrat als CO
Abgabe an die Landvegetation (Photosynthese)
Abgabe an das Meer (Photosynthese)
Speicher
Pg C
600 (jährlich -1)
1500
20,000.000
4000 (jährlich -6)
60
60
6
1
40.000 (jährlich +3)
3000
17
90
0,1
750 (jährlich + 4)
6
0,2
Nentwig W., Bacher S., Beierkühnlein C., Brandl R., Grabherr G. 2004: Ökologie. Spektrum
Akademischer Verlag, Gustav Fischer.
Schlesinger W.H. 1997: Biogeochemistry. Academic Press, San Diego.
Im Netto ergibt sich eine Zunahme des C-Vorrates in der Atmosphäre um jährlich 3 Mio. Tonnen.
Kohlenstoff-Vorräte
Bodenhumus
Phytomasse
Oberflächennahes Ozeanwasser
Organische Sedimente im Küstenbereich
Tiefsee und Kalkgestein
Fossiler Kohlenstoff (Kohle, Öl, Gas)
Atmosphäre
Kohlenstoff-Flüsse
Atmosphäre >> Phytomasse
Atmosphäre > Ozean
Phytomasse >> Atmosphäre
Phytomasse <> Bodenhumus
Phytomasse / Bodenhumus > Atmosphäre
Verbrennung fossilen Kohlenstoffs
Ozean > Atmosphäre
Flüsse
Pg C p.a.
Pg C
um 1.300
600
ca. 500
ca. 500
> 60,000.000
> 6.500
750
Pg C p.a.
51 – 52
2
50
1–2
1–2
5–6
3
Körner C. 1999: Biologische Folgen der CO2-Erhöhung. Biologie in unserer Zeit 29 (6), 353-362.
120
92
43
Verteilung des in der Biomasse festgelegten Kohlenstoffvorrates der Erde auf die großen Biome.
Tropische Wälder
Temperate Wälder
Tropische Savannen
und Grasland
Boreale Wälder
Mediterrane
Hartlaubwälder
Wüsten und Halbwüsten
Temperates Grasland
Agrarland
Tundra
Eisbedeckte Flächen
Wälder gesamt
Andere Vegetation
gesamt
Landfläche gesamt
Ozeane
Kohlenstoffvorrat
der Phytomasse
Anteil an
der
gesamten
Landfläche
Mittlerer CVorrat in der
Phytomasse
Pg C
340
139
79
%
12
7
18
kg C m-2
19
13
3
57
17
9
2
10
6
4
2
0
552 (85 %)
100 (15 %)
19
10
9
4
10
30 %
60 %
652
149 Mio.
km2
335 Mio.
km2
1
Nettoprimärproduktion
(NPP) global
auf
Jahresbasis
Pg C p.a.
21,9
8,1
14,9
Mittlere Dauer der
Vegetationsperiode
Tage p.a.
300
170
130
4
6
2,6
1,4
150
130
0,36
0,40
0,30
0,36
0
3,5
5,6
4,1
0,5
0
50
150
180
80
-
62,6
28,2
Bresinsky A., Körner C., Kadereit J.W., Neuhaus G., Sonnewald U. 2008: Strasburger Lehrbuch der Botanik. 36.
Auflage. Spektrum Akademischer Verlag Heidelberg.
44
Landwirtschaft, Wälder (Forst), Urbanisierung; Verbrennung von Brennstoffen und Biomasse; Brände
(Möller 2003; Daten nach Schlesinger 1997). Negatives Vorzeichen: Verbrauch.
Schlegel (1992)
Möller (2003)
708
750 - 800
35.422
38.000
Field und Raupach (2004)
Reservoirs (Pg CO2-C)
Lufthülle
Ozeane (etwa das 50-fache der Luft!)
Oberflächenwasser
Kohle und Erdgas
Sedimente
51
2725
681.200
Landpflanzen
560
Boden
1450
Flüsse (Pg CO2-C pro Jahr)
Atmosphärischer Anstieg
3,2 (± 0,1) *)
Ozeane Ö Atmosphäre
1,7 (± 0,5)
Land Ö Atmosphäre
1,4 (± 0,7)
Landnutzungsänderung
1,7 (± 0,6 - 2,5)
Restbetrag Senke Boden
1,9 (± 3,8 - 0,3)
Produktion durch Photosynthese
35
Photosynthese Ozeane
-92
Photosynthese Landpflanzen
-120
Umsatz durch Phytoplankton
39,8
Atmung Ozeane
Atmung Landpflanzen
90
10
Atmung Boden
60
60
Verbrennung
4,9
Mineralisation
338
6
Streufall Landpflanzen
55
Oberflächenwasser Ö Tiefenwasser
7,4
Tiefenwasser Ö Sediment
≤ 0,2
Field C.B., Raupach M.R. 2004: The global carbon cycle. Scope.
Schlegel H.G. 1992: Allgemeine Mikrobiologie. 7. Auflage. Thieme, Stuttgart.
6,3 (± 0,4)
45
Vergleich der mittleren jährlichen Kohlenstoffbudgets der 1980er und 1990er Jahre.
Positive Werte sind Flüsse in die Atmosphäre, negative Werte repräsentieren die Aufnahme aus der
Atmosphäre.
1980er Jahre
1990er Jahre
Gt C p.a.
Gt C p.a.
Emissionen (fossile Brennstoffe, Zement)
5,4 ± 0,3
6,4 ± 0,4
Atmosphärischer Anstieg
3,3 ± 0,1
3,2 ± 0,1
Fluss Ozean – Atmosphäre
-1,9 ± 0,6
-1,7 ± 0,5
Fluss Land – Atmosphäre
-0,2 ± 0,7
-1,4 ± 0,7
1,7 (0,6 bis 2,5)
1,4 bis 3,0
-1,9 (-3,8 bis 0,3)
-4,8 bis -1,6
Aufgeteilt wie folgt
Landnutzungsänderung
Restliche terrestrische Senke
Houghton J. 2004: Global warming. Cambridge University Press.
Kohlenstoff-Budget (global) (6) - Grafik
Globale Kohlenstoffvorräte und –flüsse (Gt = Pg).
Bresinsky A., Körner C., Kadereit J.W., Neuhaus G., Sonnewald U. 2008: Strasburger Lehrbuch der
Botanik. 36. Auflage. Spektrum Akademischer Verlag Heidelberg.
46
47
Flüsse (Pg C p.a.) des Kohlenstoffkreislaufes in der Erdkruste, wobei die charakteristischen
Durchlaufzeiten etwa die Größenordnung von 108 Jahren betragen.
B. Bolin in SCOPE 21, 1983: The major biogeochemical cycles and their interactions. B. Bolin and R.B. Cook,
eds. John Wiley & Sons, Chichester, UK. Zitiert in: Grädel T.E., Crutzen P.J. 1994: Chemie der Atmosphäre.
Globaler Kohlenstoffzyklus.
15
15
15
Alle Pools sind angegeben in 10 gC und alle Flüsse in 10 gC p.a. (10 g = 1Pg = 1 Gt = 1 Mia.Tonnen)
Schlesinger W.H. 1997: Biogeochemistry: An analysis of Global Change. Academic Press, San Diego, CA.
48
49
Kohlenstoff-Budget (global) (9, 10) - Grafik
Globaler Kohlenstoffkreislauf (Mrd. Tonnen C = Pg C). Die jährliche Nettosteigerung von CO2 in der
Atmosphäre beträgt etwa 3 Mrd. Tonnen. Dies entspricht einer Zunahme der atmosphärischen CO2Konzentration um etwa 1,5 ppm p.a.
Feige G.B., Jensen M. 1993: Kohlenstoff-Kreislauf. In Kuttler W.: Handbuch zur Ökologie. Analytica, Berlin. [14]
Fischer A.G. 1984: The two phanerozoic supercycles. In Houghton R.A., Woodwell G.M.: Globale
Veränderungen des Klimas. Spektrum der Wissenschaft 6, 106-114. [17]
Schneider S.H. 1989: Veränderungen des Klimas. Spektrum der Wissenschaft 11, 70-79. [56].
Zitiert in: Odum E.P. 1999: Ökologie. Thieme Stuttgart, New York.
Kohlenstoffspeicher und -Kreislauf: Die Speicher sind in Pg C angegeben, die mit Pfeilen
gekennzeichneten Glüsse in Pg p.a. Die Zahlen beruhen auf Messungen und Schätzungen und sind
teilweise mit großen Unsicherheiten behaftet. Im Wesentlichen sind die Flüsse zwischen des
Sphären ausgeglichen: Durch die Eingriffe des Menschen werden jährlich ca. 3 Pg aus fossilen
Brennstoffen in die Atmosphäre eingebracht.
Kromp-Kolb H., Formayer H. 2005: Schwarzbuch Klimawandel. Ecowin.
50
Globales Kohlenstoffbudget.
Schulze E.D. 2000: Carbon and nitrogen cycling in European forest ecosystems. Springer Berlin, Heidelberg,
New York.
51
Kohlenstoffvorräte (global)
Globale Kohlenstoffvorräte.
Pg CO2-C
Atmosphäre
gegenwärtig
700
vorindustriell
615
Ozeane
Gesamtes gelöstes CO2
Gelöstes CO2 in der Mischungsschicht
Lebende Biomasse
Gelöster organischer Kohlenstoff
37.400
670
3
1.000
Sedimente
Carbonate, kontinental und Schalentiere
27,000.000
Ozeanische Carbonate
23,000.000
Organischer Kohlenstoff, kontinental und Schalentiere
10,000.000
Ozeanischer, organischer Kohlenstoff
2,000.000
Biosphäre
Kohlenstoff der terrestrischen Biomasse
650
Organischer Kohlenstoff im Boden
2.000
Ozeanischer organischer Kohlenstoff
1.000
Warneck P. 1988: Chemistry of the natural atmosphere. Int. Geophys. Series Vol. 41.
52
Kohlenstoff-Budget (Österreich)
Kohlenstoffvorräte in Böden und Pflanzen in Österreich.
Nadelbäume
Laubbäume
Forstwirtschaftlich nicht
genutzte Flächen
Rest: Grünland, Ackerland,
alpine Vegetation, andere
Flächen
km2
28.167
7489
2917
46 %
54 %
Böden
Gg C
367.470
79.410
28.520
57 %
Pflanzenmasse
Gg C
268.480
73.960
16.380
91 %
Summe
Gg C
635.950
153.370
44.900
69 %
43 %
9%
31 %
Körner C., Pelaez-Riedl S., Schilcher B., Halbwachs G. 1992: Wechselwirkungen zwischen
Vegetation und Treibhauseffekt. In: Bestandsaufnahme anthropogene Klimaänderungen: Mögliche
Auswirkungen auf Österreich – mögliche Maßnahmen in Österreich. Österr. Akademie der
Wissenschaften, Kommission Reinhaltung der Luft, S. 6.1-6.8.
Kohlenstoffvorrat im österreichischen Wald 1990.
Wald: Größter C-Speicher in der österreichischen Landschaft; Nettokohlenstoffsenke 1961-1996.
Waldfläche (1000 ha)
Waldbiomasse
(ober- und unterirdisch)
3893 +- 46
Gg C
Waldboden
(Auflagehumus und
Mineralboden 0 - 50 cm)
Gg C
Summe
Biomasse und
Waldboden
Gg C
320 ± 42
463 ± 185
783 ± 190
Jährliche Kohlenstoffbindung im österreichischen Wald.
Jährliche Nettokohlenstoffbindung (Gg C)
(Zuwachs minus Nutzung)
Jährliche Netto-CO2-Bindung (Gg C)
Jährliche Nettokohlenstoffbindung (Gg C)
1961 – 1996:
1014 – 3689 (1996: ca. 1500)
Mittel: 2527
1961 – 1997:
3719 – 13.528 (1996: ca. 5500)
Mittel: 9267
Nadelbäume:
1961 – 1996: ca. 650 – 3000 (1996: 700) *)
Laubbäume:
1961 – 1996: ca. 250 – 900 (1996: 800) **)
*)
**)
Tendenz seit 1983 deutlich fallend
Tendenz seit 1961 leicht steigend
•
•
Für den Zeitraum 1980 bis 1996 entspricht die Netto-C-Bindung der Waldbiomasse etwa
14 % der gesamten österreichischen Brutto-CO2-Äquivalent-Emission der Treibhausgase
CO2, CH4 und N2O.
Der Vorrat an rasch abbaubarem Kohlenstoff in österreichischen Ertragswäldern lag 1996 in
der Größenordnung von 27500 kt C; bei einer Temperaturerhöhung um 0,5°C würde der
Vorrat um rund 10.000 Gg C p.a. abnehmen.
Weiss P., Schieler K., Schadauer K., Radunsky K., Englisch M. 2000: Die Kohlenstoffbilanz des
österreichischen Waldes und Betrachtungen zum Kyoto-Protokoll. Umweltbundesamt, Monographien
106.
53
Lachgas-Budget (global) (1)
Globale Lachgasquellen und -senken.
Tg N2O p.a.
Natürliche Quellen
Ozeane, Seen
Natürliche Böden
Summe natürliche Quellen
2,0 – 4,0
4,6 – 8,2
6,6 – 12,2
Biomasseverbrennung
Einsatz künstlicher Dünger
Summe anthropogene Quellen
0,2 – 2,4
1,0 – 3,6
1,4 – 6,6
Globale Senken
Photochemischer Abbau (Stratosphäre)
Böden, aquatische Mikroben
Etwa bis 20,5
unbekannt
Römpp Lexikon (Hulpke H., Koch H.A., Wagner R., Hrsg.) 1993: Lexikon Umwelt. Thieme Stuttgart.
Globale Lachgas-Emissionen.
Quelle
Kultivierte Böden
Kühe und Futterplätze
Biomasseverbrennung
Industriequellen
Gesamt anthropogen
Gesamt natürlich
Gesamt
IPCC (2000)
Galloway et al. (1995)
Schlesinger (1997)
Tg N2O-N p.a.
Khalil & Rasmussen
(1992)
Tg N2O-N p.a.
Tg CH4-C p.a.
9 - 10
6,1 – 9,5
1,8 – 5,3
0,2 – 0,5
0,2 – 1,0
0,7 – 1,8
3,7 – 7,7
?
?
Galloway J.N., Schlesinger W.H., Levy II H., Michaels A., Schnoor J.L. 1995: Nitrogen fixation: anthropogenic
enhancement-environmental response. Global Biochem. Cycles 9, 235-252.
Schlesinger W.H. 1997: Biogeochemistry – an analysis of global change. Academic Press, San Diego.
Zitiert in Möller 2003: Luft. De Gruyter Berlin, New York.
54
Lachgas-Budget (global) (2)
Prozess
Natürliche Quellen
Meere
Kontinente
Derzeitige Quellen
Jährliche Zunahme
Zerlegung in der Stratosphäre
Produktion (Tg N2O p.a.)
8,1
1,4 – 2,6
5,5 – 6,7 (je nach Differenz)
11,7 – 13,2 (Summe der nächsten Beiträge)
3,0 – 4,5
3,6 – 5,1 (je nach Differenz)
8,7
Prozess
Natürliche Quellen
Tropische Böden
Nasse Wälder
Trockene Savanne
Böden gemäßigter Breiten
Wälder
Grasland
Ozean
Natürliche Quellen gesamt
Produktion (Tg N2O p.a.)
3
1
1
1
3
9
Kultivierte Böden
Verbrennung von Biomasse (Brandrodung)
Industrielle Quellen
Rinderherden
Anthropogene Quellen gesamt
Quellen gesamt (kalkulierte Daten)
3,5
0,5
1,3
0,4
5,7
14,7
Senken
Entfernung in der Stratosphäre (Photochemie)
Entfernung im Boden
Senken gesamt
12,3
?
12,3
Anstieg in der Atmosphäre (gemessene Daten)
3,9
Reineke W., Schlömann M. 2007: Umweltmikrobiologie. Spektrum Akademischer Verlag
München. Nach IPCC 1994, 1996.
Aus: IPCC 1994: Climate Change 1994: Radiative forcing of Climate Change and an
evaluation of the IPCC IS 92 emission scenarios. J.G. Houghton, Meira Filho L.G., Bruce
J., Lee H., Callander B.A., Haites E.F., Harris N., Maskell K. (eds.). Intergovernmental
Panel on Climate Change, Cambridge University Press, Cambridge, UK.
Luftmassen (global)
Luftmassen (kg) in verschiedenen Regionen der unteren Atmosphäre.
Gesamtatmosphäre
Tropische Troposphäre
Extraropische Troposphäre
Gesamttroposphäre
Untere Troposphäre (< 30 km)
Obere Troposphäre (30 - 50 km)
Gesamtstratosphäre
Restliche Atmosphäre
5,13 * 1018
2,25 * 1018
1,97 * 1018
4,22 * 1018
0,848 * 1018
0,058 * 1018
0,906 * 1018
4 * 1015
Warneck P. 1988: Chemistry of the natural atmosphere. Int. Geophys. Series
Vol. 41. Academic Press New York, London, Tokyo.
55
56
Methan-Emissionen (global) (1)
Globale Methan-Emissionen.
Quelle
Emission
Tg CH4 p.a.
IPCC (2000)
Gewinnung und Nutzung fossiler Brennstoffe
Reisfelder
Wiederkäuer-Fermentation
Häusliche Abwässer
Biomasseverbrennung
Deponien
Tierexkremente und -abfall
Ozean
Termiten
70 - 120
20 – 100
65 - 100
15 – 80
20 - 80
20 – 70
20 – 30
Gesamt anthropogen
Gesamt natürlich
Gesamt
Speicher
300 – 450
110 – 210
410 - 660
Emission
Tg CH4 p.a.
Möller (2003)
Emission
Tg CH4 p.a.
Sanderson (1996)
10
20 ± 2
5000
Möller D. 1984: On the global natural sulfur emission. Atmos. Environ. 18, 29-39
Sanderson M.G. 1996: Biomass of termites and their emissions of methane and carbon dioxide: a global
database. Global Biogeochem. Cycles 10, 543-557.
Zitiert in Möller D. 2003: Luft. De Gruyter Berlin, New York.
57
Globale Methan-Emissionen (natürlich und anthropogen induziert).
Quelle
Natürlich
Feuchtlandschaften
Termiten
Ozeane
Seen, Methanhydrate etc.
Anthropogen induzierte
Nutztiere (Verdauung)
Reisfelder
Biomasseverbrennung
Mülldeponien
Tierische Abfälle
Abwässer
Gesamt
Emission
Tg CH4 p.a.
115
20
10
15
Emission
Bereich
Tg CH4 p.a.
55 - 150
10 - 50
5 - 50
10 - 40
85
60
40
40
25
25
65 - 100
20 - 100
20 - 80
20 - 70
20 - 30
15 - 80
435
IPCC 1995: Climate Change 1994; radiative forcing of climate change and an evaluation of the IPCC IS92
emission scenarios. University Press, Cambridge UK.
Globale Methan-Emissionen (anthropogen).
Quelle
Summe fossile
Brennstoffe davon:
Emission
Erdgas
Kohlebergbau
Erdölindustrie
Kohleverbrennung
Tg CH4 p.a.
Bester Schätzwert
100
40
30
15
?
Emission
Bereich
Tg CH4 p.a.
70 - 120
25 - 50
15 - 45
5 - 30
1 - 30
IPCC 1995: Climate Change 1994; radiative forcing of climate change and an evaluation of the IPCC IS92
emission scenarios. University Press, Cambridge UK.
58
Haustiere
Reisfelder
Sümpfe
Ozean, Seen
Andere biogene Quellen
Biomasseverbrennung
Erdgaslecks
Kohlebergwerke
Sonstige nichtbiogene
Quellen
Total
Ehhalt (1974)
Sheppard et al.
(1982)
Crutzen (1983)
Tg p.a.
101 - 220
280
130 - 260
5,9 - 45
15,6 - 49,4
-
Tg p.a.
90
39
39
65
817
60
50
50
1210
533
Seiler (1984)
Tg p.a.
60
30 - 60
30 - 220
150
30 - 110
20
-
Khalil &
Rasmussen
(1983)
Tg p.a.
120
95
150
23
100
25
40
-
170 - 620
553
225 - 395
Tg p.a.
72 - 99
30 - 75
13 - 57
1-7
6 - 15
53 - 97
18 - 29
30
1-2
Crutzen P.J. 1983: Atmospheric interactions – homogenous gas reactions of C, N and S containing compounds. In:
The major biochemical cycles and their interactions (B. Bolin, R.B. Cook, eds.). SCOPE 21, 67-114.
Ehhalt D.H. 1974: The atmospheric cycle of methane. Tellus 26, 58-70.
Khalil M.A.K., Rasmussen R.A. 1983: Sources, sinks and seasonal cycles of atmospheric methane. J. Geophys.
Res. 88, 5131-5144.
Seiler W. 1984: Contribution of biological processes to the global budget of CH4 in the atmosphere. In: Current
perspectives in microbial ecology (M. Klug, C.A. Reddy, eds.), pp 468-477. Am. Soc. Meteorol., Washington, D.C.
Sheppard J.C, Westberg H., Hopper J.F., Ganesan K., Zimmerman P. 1982: Inventory of global methane sources
and their production rates. J. Geophys. Res. 87, 1305-1312.
Warneck P. 1988: Chemistry of the natural atmosphere. Int. Geophys. Series Vol. 41. Academic Press New York,
London, Tokyo.
59
Koyama (1963)
Kohlebergbau
Lignitbergbau
KFZ-Abgase
Industrielle Verluste
Vulkane
Tg p.a.
20
Hitchcock &
Wechsler (1972)
Tg p.a.
6,3 - 22
1,6 – 5,7
0,5
7 - 21
0,2
Robinson &
Robbins (1968)
Tg p.a.
Junge & Warneck
(1979)
Tg p.a.
35
14
25
Hitchcock D.R., Wechsler A.E. 1972: Biological cycling of atmosphere trace gases. Final Report NASW-2128,
117-154. Littleton, Cambridge, Massachusetts.
Junge C.E., Warneck P. 1979: Composition of the atmosphere. In: “Review of Research on Modern Problems
in Geochemistry” (F.R. Siegel, ed.), 139-165. UNESCO, Paris.
Koyama T. 1963: Gaseous metabolism in lake sediments and paddy soils and the production of atmospheric
metahne and hydrogen. J. Geophys. Res. 68, 3971-3973.
Robinson E., Robbins R.C. 1968: Sources, abundance and fate of gaseous atmospheric pollutants. Final
Report, Project PR-6755, Stanford Research Institute, Palo Alto, California.
Zitiert in: Warneck P. 1988: Chemistry of the natural atmosphere. Int. Geophys. Series Vol. 41.
Academic Press New York, London, Tokyo:
Methan-Budget (global) (1)
Globale Methanquellen und –senken.
Natürliche Quellen
Feuchtgebiete
Termiten
Meere
Hydrate
Produktion (Tg p.a.)
120 (100 – 200)
20 (10 – 50)
10 (5 – 20)
0 (0 – 5)
Kohle- und Gasförderung
Reisfelder
Wiederkäuer
Müllbehandlung
100 (70 – 120)
60 (20 – 100)
80 (65 – 100)
80 (60 – 100)
40 (20 – 80)
Senken
Reaktion mit OH*
Aufnahme in Böden
Atmosphärische Zunahme
430 (350 – 510)
30 (15 – 45)
37 (34 – 40)
Globale Methanquellen und –senken.
Geschätzte Mittelwerte
(Tg p.a.)
Quellen
Natürliche Quellen
80
410
Senken
Reaktionen mit OH-Radikalen
Photochemischer Abbau in der Stratosphäre
Mikrobieller Abbau im Boden
500
40
6
Bliefert C. 1994: Umweltchemie. Teil II: Luft. Weinheim, 7-15, 99-242.
60
61
Globale Methanquellen und -senken.
Bandbreite
Tg p.a.
Mittel
Tg p.a.
Natürliche Quellen
Feuchtgebiete
Ozeane
Seen
aus CH4-Hydraten
Termiten, Insekten
Fermentation
Wildtiere
Gesamt
50 - 200
5 - 20
1 - 25
0 - 100
10 – 100
2–8
5
68 – 453
115
10
5
5
40
5
Reisfelder
Fermentation, Viehhaltung
Biomasseverbrennung
Mülldeponien
Erdgasverluste
Kohleabbau
unbekannte fossile Quellen
Gesamt
70 – 170
70 – 80
20 – 80
20 – 60
10 – 50
10 – 80
60
260 – 580
410
Senken
Reaktion mit OH*-Radikal (Troposphäre)
Stratosphäre
Boden (Mikroben)
Gesamt
340 – 600
30 – 50
2 – 12
432 – 662
500
40
6
546
180
130
75
40
40
30
35
Houghton J.T., Jenkins G.J., Ephraums J.J. 1990: Climate change: The IPCC scientific
assessment. Cambridge University Press, Cambridge. [Zitiert in: Krupa S.W. 1997: Air pollution,
people and plants. St. Paul, Minnesota, USA.
Römpp Umweltlexikon 1993: Thieme Stuttgart, New York.
62
Globale Methanquellen und -senken.
Bandbreite
Tg CH4 p.a.
Natürliche Quellen
Feuchtgebiete
Tropen
Nördliche Breiten
andere
Termiten
Ozean
geologisch
Süßwasser
Natürliche Quellen Gesamt
65
40
10
20
10
10
5
160
Fermentation Widerkäuer
Reisfelder
Natürliches Gas
Biomasseverbrennung (Brandrodung)
Abfallbeseitigung
Deponien
Tierabfälle Häusliche Abfälle
Kohlebergbau
Ölindustrie
Kohleverbrennung
Anthropogene Quellen Gesamt
Quellen gesamt (kalkulierte Daten)
85
60
40
40
40
25
25
30
15
15
375
535
Senken
Reaktion mit OH*-Radikal
Entfernung in der Stratosphäre
Entfernung im Boden
Senken Gesamt
490
40
30
560
Anstieg in der Atmosphäre
(gemessene Daten; Erklärung der Diskrepanz)
37
IPCC 1994: Climate Change 1994: Radiative forcing of Climate Change and an evaluation
of the IPCC IS 92 emission scenarios. J.G. Houghton, Meira Filho L.G., Bruce J., Lee H.,
Callander B.A., Haites E.F., Harris N., Maskell K. (eds.). Intergovernmental Panel on
Climate Change, Cambridge University Press, Cambridge, UK.
IPCC 1996: Climate Change 1995: The science of Climate Change. J.G. Houghton, Meira
Filho L.G., Bruce J., Lee H., Callander B.A., Haites E.F., Harris N., Maskell K. (eds.).
Intergovernmental Panel on Climate Change, Cambridge University Press, Cambridge, UK.
Zitiert in: Reineke W., Schlömann M. 2007: Umweltmikrobiologie. Spektrum
Akademischer Verlag München. Nach IPCC 1994, 1996.
NMHC-Emissionen (global) (1)
Globale Nichtmethankohlenwasserstoff-(NMHC)-Emissionen.
Quelle
Tg p.a.
Verbrennung chemische Industrie
Biomasseverbrennung
Lösemittel
Erdgas
Laub- und Nadelwälder
Grasland
Ozeane
Böden
36
40
15
5
830
47
6 – 10
<3
Warneck P. 1988: Chemistry of the natural atmosphere.
Int. Geophys. Series Vol. 41. Academic Press New York, London, Tokyo.
Globale Nichtmethankohlenwasserstoff-(NMHC)-Emissionen.
Quelle
Erdöl
Kohle
Erdgas
Lösungsmittel
Tg p.a.
124,6
2,2
18,8
65,0
Cullis C.F., Hirschler M.M. 1989: Man’s emissions of carbon monoxide and
hydrocarbons into the atmosphere. Atmos. Environ. 23, 1195-1203.
63
64
Nichtmethan-Kohlenwasserstoff-(NMHC)-Emissionen (anthropogene Quellen).
Quelle
Emissionen (Tg p.a.)
Transporte
29 (51,8 %)
Stationäre Verbrennung
4 (7,1 %)
Chemische Industrie und Raffinerien
3 (5,3 %)
Öl- und Gasproduktion
5 (9,0 %)
Organische Lösungsmittel
15 (26,8 %)
Gesamt
56 (100 %)
Ehhalt D.H., Rudolph J., Schmidt U. 1986: On the importance of light
hydrocarbons in multiphase atmospheric systems. In „Chemistry of Multiphase
Atmospheric Systems“ (W. Jaeschke, ed.), pp. 321-350. NATO ASI Series, Vol.
G6. Springer Berlin. [Zitiert in Warneck 1988].
Warneck P. 1988: Chemistry of the natural atmosphere. Int. Geophys. Series
Vol. 41. Academic Press New York, London, Tokyo.
Monoterpen- und Isoprenemissionen (Vergleich mit Methan).
Emissionen (Tg C p.a.)
Monoterpene
127 – 480
Isopren
175 – 503
Methan gesamt
410 - 660
Autoren
Riba und Torres 1997
Steinbrecher 1997
Kesselmeier und Staudt 2000
IPCC 2000
Kesselmeier J., Staudt M. 2000: Biogene flüchtige Kohlenwasserstoffe. In: Handbuch der Umweltveränderungen
und Ökotoxikologie, Band 1A: Atmosphäre (Hrsg. R. Guderian). Springer Berlin, 143-166.
Riba M.L., Torres L. 1997: Terpenes: Biosynthesis and transport in plants; emission and presence in the
troposphere. In: Biogenic volatile organic compounds in the atmosphere. (Hrsg. G. Helas, J. Slanina, R.
Steinbrecher), SPB Academic Publishing, Amsterdam, 115-144.
Steinbrecher R. 1997: Isoprene production by plants and ecosystem-level estimates. In: In: Biogenic volatile
organic compounds in the atmosphere. (Hrsg. G. Helas, J. Slanina, R. Steinbrecher), SPB Academic Publishing,
Amsterdam, 101-114.
65
Globale Nichtmethankohlenwasserstoff-(NMHC)-Emissionen im Vergleich zu anderen
Spurenstoffemissionen (anthropogene Quellen).
Tg p.a.
Biogene Emissionen
Kohlenwasserstoffe gesamt
Reaktive Substanzen
Terpene (v.a. Nadel- und Laubhölzer)
Isopren (v.a. Laubhölzer)
Terpene
Methan
Anthropogene Emissionen
Kohlenwasserstoffe (gesamt)
Reaktive und nicht reaktive Substanzen
Weltproduktion Halogenkohlenwasserstoffe
Angenommene
Chlorkohlenwasserstoffemission (1980)
Gesamtemission
Ammoniak
Kohlendioxid
Kohlenmonoxid
Methan
Schwefeldioxid
Stickstoffoxide (als NO2)
830
175
480
350
1000
740 - 1080
20
88
5
Ca. 2,7
1000
10.000
Ca. 1000
500 - 1000
500 - 1000
Ca. 100
Zimmermann et al. 1978
Rasmussen (1972)
Rasmussen et al. (1975)
Rasmussen et al. (1975)
Rhömpp (1988)
Fabian (1987)
Elstner (1984)
Stern et al. (1973)
Frank et al. (1991)
Frank (1990)
Becker und Löbel (1985)
Becker K.H., Löbel J. (Hrsg.) 1985: Atmosphärische Spurenstoffe und ihr physikalisch-chemisches Verhalten.
Springer Berlin, Heidelberg, New York.
Elstner E.F. 1984: Schadstoffe, die über die Luft zugeführt werden. In: Hock B. und Elstner E.F. (Hrsg.):
Pflanzentoxikologie, pp. 67-94. Bibliographisches Institut - Wissenschaftsverlag, Mannheim.
Fabian P. 1987: Atmosphäre und Umwelt. Springer Berlin, Heidelberg, New York.
Frank H. 1990: Phytotoxizität flüchtiger Halogenkohlenwasserstoffe. Materialien Nr. 72 (Bayerisches
Staatsministerium für Landesentwicklung und Umweltfragen).
Frank H., Frank M., Gey M. 1991: C1- und C2-Kohlenwasserstoffe - Immissionskonzentrationen in der
bodennahen Atmosphäre Deutschlands. Z. Umweltchem. Ökotox. 3, 167-175.
Rasmussen K.H. 1972:What do the hydrocarbons from trees contribute to air pollution. J. APCA 22, 537-543.
Rasmussen K.H., Taheri M., Kabel R.L. 1975: Global emissions and natural processes for removal of gaseous
pollutants. Water, Air, Soil Pollut. 4, 33-64.
Rhömpp’sches Chemielexikon (O.A. Neumüller, Hrsg.) 1988. 8. Auflage. Farnck’sche Verlagshandlung.
Stern A.C., Wohlers H.C., Boubel R.W., Lowry W.P. 1973: Fundamentals of air pollution. Academic Press, New
York.
Zimmerman P.R., Chatfield R.B., Fishman J., Crutzen P.J., Hanst P.L. 1978: Estimates of the oroduction of CO
and H2 from the oxidation of hydrocarbon emission from vegetation. Geophys. Res. Lett. 5, 679-682.
Zitiert in: Smidt S. 1994: Gefährdung von Waldbäumen durch organische Luftschadstoffe. Z.
Pflanzenkrankheiten Pflanzenschutz 101 (4), 423-445.
66
Globale flüchtige Nichtmethankohlenwasserstoff-(NMVOC)-Emissionen (biogene Quellen).
Quelle
Isopren
Monoterpene
Andere VOC
Andere
Gesamtreaktive VOC
NMVOCs
Wälder
Getreide,
Grünland
Sträucher
Gewässer
Andere
Gesamt
Tg C p.a.
Tg C p.a.
Tg C p.a.
Tg C p.a.
Tg C p.a.
372
24
95
6
177
45
177
45
821
120
102
0
4
503
25
0
1
127
33
2,5
2
260
33
2,5
2
260
194
5
9
1150
Günther A., Hewitt C.N., Erickson D. et al. 1995: A global model of natural volatile organic compound
emissions. J. Geophys. Res. 100, 8873-8892.
67
NMHC-Emissionsraten (Wald)
Gesamt-VOC-Emissionsraten und Emissionsmuster verschiedener Waldökosysteme in USA.
Die Emissionsraten sind normalisiert auf 30°C und PAR = 1000 µmol m-2 s-1.
Waldökosystem
Flächenanteil
%
TVOC
-2
-1
mg C m h
Isopren
Monoterpene
OVOC
%
%
%
Laubwald
11
5,5
80
7
13
Nadelwald
15
3,3
26
46
28
Mischwald
29
7,7
75
13
12
Waldfeuchtgebiet
1
3,7
52
22
27
Gestrüpp
12
2,2
62
14
24
Wald/Ackerland gemischt
32
4,5
50
13
37
Gesamt *)
100
5,1
58
18
24
*)
OVOC:
PAR
TVOC:
VOC.
Mittlere VOC-Emissionsrate und durchschnittliche VOC-Verteilung sind flächengewichtet
VOCs ohne Isopren und Monoterpene
Photosynthetisch aktive Strahlung
Gesamt-VOC
Flüchtige organische Komponenten
Guenther A., Hewitt C.N., Erickson et al. 1995: A global model of natural volatile organic compound emissions.
J. Geophys. Res. 100, 8873-8892. Zitiert in Österreichische Akademie der Wissenschaften, Kommission
Reinhaltung der Luft 1996: Luftqualitätskriterien VOC. BM f. Umwelt, Jugend und Familie, Wien.
Geschätzte Emissionsraten für einige europäische Baumarten.
(normalisiert auf 30°C und PAR (photosynthetisch aktive Strahlung) = 1000 mmol m-2 s-1).
Baumarten
Emissionsraten
Isopren
Monoterpene
Fichte (Picea abies)
Sikkafichte (Picea sitchensis)
Andere Fichten
Douglasie (Pseudotsuga menziesii)
Waldkiefer (Pinus sylvestris)
Seestandkiefer (Pinus pinaster)
Eiche (Quercus robur)
Mediterrane Eichen
Nicht dominante Bäume
-1 -1
µg C g h
1,75 (1)
10 (6)
1,75 (1)
0
0
0
70 (40)
7 (4)
14 (8)
µg C g-1 h-1
1,6
?
1,6
1,6
1,6
1,6
0,2
0,2
< 0,1
Guenther A., Hewitt C.N., Erickson et al. 1995: A global model of natural volatile organic compound
emissions. J. Geophys. Res. 100, 8873-8892. Simpson 1995
Janson R.W. 1993: Monoterpene emissions from Scots pine and Norwegian spruce. J. Geophys. Res. 98,
2839-2850.
Simpson D., Guenther A., Hewitt C.N., Steinbrecher R. 1995: Biogenic emissions in Europe. 1. Estimates and
uncertainties. J. Geophys. Res. 100, 22875-22890.
Zitiert in Österreichische Akademie der Wissenschaften, Kommission Reinhaltung der Luft 1996:
Luftqualitätskriterien VOC. BM f. Umwelt, Jugend und Familie, Wien.
68
Organische Säuren – Emissionen (global)
Quelle
Biomasseverbrennung
Vegetation
Savanna – Boden
Ameisen
Kraftfahrzeuge
Wiederkäuer
Gesamt
Ameisensäure
Tg C p.a.
0,7 – 2,4
0,2 – 0,3
0,4
0,1
< 0,1
1,4 - 3
Essigsäure
Tg C p.a.
4,4 – 15,6
0,2 – 2,2
0,6
< 0,1
0,1
5,3 – 18,5
Bohde K., Helas G., Kesselmeier J. 1997: Biogenic contribution to atmospheric organic acids. In: Biogenic volatile
organic compounds in the atmosphere. (Hrsg. G. Helas, J. Slanina, R. Steinbrecher), SPB Academic Publishing,
Amsterdam, 157-170.
69
Ozon-Budget (troposphärisch)
Troposphärisches Ozonbudget.
Crutzen (1999)
Quellen
Photochemie
Stratosphäre
Summe
Senken
Photochemie
Trockene Deposition
Summe
Tg p.a.
Gegenwart
3940
480
4420
Tg p.a.
vor-industriell
1780
480
2260
3120
1300
4420
1630
670
2300
Wang et al. (1998)
Tg p.a.
4100
400
4500
3700
800
4500
Crutzen P. 1999: Global problems of atmospheric chemistry - The story of man's impact on atmospheric ozone.
In: Atmospheric Environmental Research - Critical decisions between technological progress and preservation of
nature (D. Möller, Hrsg,). Springer.
Wang Y., Jacob D.J., Logan J.A. 1998: Global simulation of tropospheric O3 - NOx-hydrocarbon chemistry. 3.
Rigin of tropospheric ozone and effects of nonmethane hydrocarbons.
Anteile verschiedener Ozonvorläufer an der globalen Ozonbildung.
Ozonvorläufer
Primäres CO
Methan und Produkte
NMVOC
Isopren und Terpene
Summe
Ozonbildung
Tg p.a.
1600
1500
500
400
4000
Anteil
%
40,0
37,5
12,5
10,0
100,0
Ozon-Gasphasenchemie (troposphärisch)
Gasphasenchemie.
Schematic representation of gas-phase chemistry resulting in the generation of ozone and other byproducts in polluted air. Primary pollutants, emitted from anthropogenic sources, are shown in diamondshaped boxes; secondary pollutants, formed as a result of atmospheric reactions, are shown in circular
boxes. PAN; peroxyacetylnitrate; VOC, volatile organic compounds (from Barnes & Wellburn 1998).
Barnes J.D., Wellburn A.R. 1988: Air pollution combinations. In: De Kok L.J., Stulen I. (eds.):
Responses of plant metabolism to air pollution and global change. Backhuys Publishers, Leiden, The
Netherlands, 147-164.
Zitiert in: Karnosky D.F., Percy K.E., Thakur R.C., Honrath R.E. 2003: Air pollution and global
change: A double challenge to forest ecosystems. In: Karnosoy D.F. et al. (eds.): Air pollution,
global change and forests in the new Millenium, 1-42. Developments in Environmental Science 3.
Elsevier Ltd. Amsterdam, Boston, Heidelberg.
70
71
Phosphor-Budget (global) (1) - Grafik
Phosphorkreislauf: Phosphor ist im Vergleich zu Stickstoff ein seltenes Element. Das Verhältnis P/N beträgt in
natürlichen Gewässern etwa 1:23. Der allergrößte Teil des Phosphors (80 – 90 %) liegt in organischen Bindungen
vor, nur ein Rest ist lösliches anorganisches Phosphat. Wie das Diagramm zeigt, wird der Verlust an Phosphor
nicht durch Rücklauf an das Land ausgeglichen.
Clarke F.W. 1924: The data of geochemistry. U. S. Geol. Surv. Bull 228. [9]
Hutchinson G.E. 1944: Nitrogen and biogeochemistry of the atmosphere. Amer. Scient. 32 144-195. [25]
Zitiert in: Odum E.P. 1999: Ökologie. Thieme Stuttgart, New York.
72
Phosphor-Budget (global) (2) - Grafik
Der globale Phosphor-Kreislauf.
Zahlenangaben an den Pfeilen: Flüsse in Tg P p.a.
Zahlen in Klammern: P-Gehalte der verschiedenen Reservoires (Tg P)
Nach Schlesinger W.H. 1997: Biogeochemistry. An analysis of the Global Change. Second Edition. Academic
Press, San Diego, USA.
Zitiert in: Reineke W., Schlömann M. 2007: Umweltmikrobiologie. Spektrum Akademischer Verlag
München.
73
Quecksilber-Budget (global) - Grafik
Gegenwärtiger Quecksilberkreislauf im Vergleich zum Quecksilberkreislauf des Menschen.
Mengenangaben in den Speichern (Kästen): 108 g; Flüsse (Pfeile) in 108 g pro Jahr.
Geschätzte Werte vor Beginn menschlicher Aktivitäten in Klammern. Durch Bergbau und Emissionen entstanden
zwei neue Flüsse (gestrichelte Pfeile). Dadurch stieg die Belastung der Atmosphäre mit Quecksilber um 60 %
mit einem entsprechenden Anstieg im Regen (nach Wollast et. al. 1975; zitiert in Odum 1999).
Odum E.P. 1999: Ökologie. Thieme Stuttgart, New York.
Wollast R.C., Billen F.T., Mackenzie F.T. 1975: Behaviour of mercury in natural systems and its global cycle. In
McIntyre A.D., Mills C.F.: Ecological toxicity research. Plenum, New York. [69]
74
Sauerstoffbudget (global)
Globaler Sauerstoffaustausch.
Sauerstoffaustausch
Eintrag in das Sauerstoffreservoir
Photosynthese
Ozean
Kontinent
Gesamt
Dissoziation des Wassers
Austrag aus dem Sauerstoffreservoir
Atmung und Zerfall
Pflanzen (Ozean)
Pflanzen (Kontinent)
Tiere (und Zerfall)
Gesamt
Methanoxidation
Verwitterung
C zu CO2
S zu SO4
FeO zu Fe2O3
Gesamt
Verbrennung fossiler Lagerbestände
1018 Mol/Mio. Jahre
3.000
12.000
15.000
0,007
1.000
7.500
6.440
14.940
50
6
3
1
10
350
Globaler Sauerstoffreservoires der Erdkruste.
Reservoir
Lithosphäre
Hydrosphäre
Atmosphäre
Biosphäre
Gesamt
1018 Mol O2
371.000 (90,5 %)
38 500 (9,4 %)
37,7 (0,009 %)
0,0812 (0,00002 %)
410.000 (100 %)
Globaler Sauerstoffreservoires der Hydrosphäre.
Reservoir
Wasser
Sulfat
Anorganisches CO2
Borsäure
Gelöster Sauerstoff
Gesamt
1018 Mol O2
38.400 (99,8 %)
84 (0,2 %)
4,15 (0,01 %)
0,86 (0,002 %)
0,39 (0,001 %)
38.500 (100 %)
Globaler Sauerstoffreservoires der Atmosphäre.
Reservoir
Sauerstoff
Wasser
Kohlendioxid
Gesamt
1018 Mol O2
37,0 (98,25 %)
0,6 (1,60 %)
0,058 (0,15 %)
37,7 (100 %)
Elstner EF. 1990: Der Sauerstoff. Biochemie, Biologie, Medizin. BI Wissenschaftsverlag Mannheim, Wien,
Zürich.
75
Schwefel-Emissionen (global) (1)
Globale Schwefelemissionen.
Quelle
Eriksson Robinson Kellog et
(1960) & Robbins al. (1972)
(1970)
Anthropogen
anthropogenes Sulfat
partikulär
Biomasseverbrennung
(SO2)
Ozeane / Seaspray
partikulär (DMS)
Böden und Pflanzen
(H2S, DMS)
Vulkane (H2S, SO2)
Mineralstaub
Biogen gesamt
Biogen, Ozeane
Biogen, Böden
39
73
-
-
190
77
30
68
Summe
350
215
50
90
Friend
(1973)
65
Granat et Ryabosh
al. (1976)
apko
(1983)
Tg S p.a.
65
101
12
Möller
(1984)
75
Warneck Houghton
(1988)
et al.
(1990)
103
80
7
44
44
44
44
44
140
175
150
40
10
1,5
2
3
0,2
28
20
2
7
48
58
27
5
24
17
35
35
36
7
217
144
342
322
306
10
90
185
147
Eriksson E. 1960: The yearly circulate of chloride and sulfur in nature: meteorological, geochemical and pedological
implications, Part II. Tellus 12, 63-109.
Friend J.P. 1973: The general sulfur cycle. In: Chemistry of the lower atmosphere (S.I. Rasool, ed.), 177-201. Plenum
Press, New York.
Granat L., Hallberg R.O., Rhode H. 1976: The global sulfur cycle. In: Nitrogen, phosphorus and sulfur – global cycles
(B.H. Svensson, R. Söderlund, eds.). SCOPE Report 7, Ecol. Bull. (Stockholm) 22, 89-134.
Houghton J.T., Jenkins G.J., Ephraums J.J. 1990: Climate change: The IPCC scientific assessment. Cambridge
University Press, Cambridge. [Zitiert in: Krupa S.W. 1997: Air pollution, people and plants. St. Paul, Minnesota, USA.]
Kellog W.W., Cadle R.D., Allen E.R., Lazrus A.L., Martell E.A. 1972: The sulfur cycle. Science 175, 587-596.
Möller D. 1984: On the global natural sulfur emission. Atmos. Environ. 18, 29-39.
Robinson E., Robbins R.C. 1970: Atmospheric background concentrations of carbon monoxide. Ann. N.Y. Acad. Sci.
174, 89-95.
Ryaboshapko A.G. 1983: The atmospheric sulfur cycle. In: The global biogeochemical sulfur cycle (M.V. Ivanov, J.R.
Freney, eds.). SCOPE 19, 203-296.
Zitiert in: Warneck P. 1988: Chemistry of the natural atmosphere. Int. Geophysics Series vol. 41.
76
Schwefel-Emissionen (global) (2)
Biogener Schwefel-Umsatz, Zahlen leicht verändert infolge Umrechnung von Mol in Masse.
Prozess
Bakterielle dissimilatorische Sulfat-Reduktion
Küstenzone
Schelfsedimente
Tiefensedimente
Assimilatorische Sulfat-Reduktion
Landpflanzen
Meeresalgen
Anthropogene SO2-Emission
Gesamte biogene gasförmige S-Emissionen
Gesamte natürliche S-Emission (ohne Seesalz)
Tg S p.a.
70
190
290
100 – 200
300 - 600
Ca. 100
Ca. 50
Ca.70
Andreae M.O. 1990: Ocean-atmosphere interaction in the global biogeochemical sulfur cycle.
Marine Chem. 30, 1-29.
Biogene Schwefel-Emissionen (modifiziert nach Möller 1995).
Quelle
Vulkanismus
Böden und Pflanzen
Feuchtgebiete
Biomasseverbrennung
Ozean
Emission (Tg p.a.)
Emittierte Verbindung
DMS
SO2
H2S
CS2
COS
Gesamt
Emission (Tg p.a.)
35 ± 20
12 ± 6
3± 2
1± 1
1 ± 0,5
50 ± 25
COS:
DMS:
10 ± 5
1-4
2
2–3
36 ± 20
Emittierte Verbindung
H2S, SO2, COS (?)
H2S, DMS, COS, CH3SH
H2S, DMS, COS, CS2
SO2, COS
H2S, DMS, COS, CS2
Carbonylsulfid
Dimethylsulfid
Möller D. 1995: Sulfate aerosol and their atmospheric precursors. In: Aerosol forcing of climate (Hrsg.
R.J. Charlson, J. Heintzenberg). J. Wiley & Sons, 73-90.
77
Schwefel-Budget (global) (1)
Globale Schwefelflüsse und -vorräte.
Bereich
Land
Meer
Atmosphäre
Vorrat in der lebenden Vegetation
Vorrat im Oberboden
Vorrat im Gestein
Abgabe an die Atmosphäre aus Vulkanen
Abgabe an die Atmosphäre als Staub
Abgabe an die Atmosphäre aus biologischer Aktivität
Abgabe an die Atmosphäre aus menschlicher Aktivität
Bergbau
Austrag durch Flüsse in das Meer
Vorrat
Abgabe an die Atmosphäre aus Meersalz
Abgabe an die Atmosphäre aus biolgischer Aktivität
Abgabe an die Atmosphäre aus vulkanischer Aktivität
Deposition auf das Land
Deposition auf das Meer
Transport zum Land
Transport zum Meer
Vorräte
Tg
10.000
20.000
7.000,000.000
Flüsse
Tg p.a.
5
8
4
90
150
200
1.300,000.000
Nentwig W., Bacher S., Beierkühnlein C., Brandl R., Grabherr G. 2004: Ökologie.
Spektrum Akademischer Verlag, Gustav Fischer.
144
16
5
135
90
180
20
80
78
Schwefel-Budget (global) (2) - Grafik
Globaler atmosphärischer Schwefelzyklus.
Kleingedruckte Zahlen geben den natürlichen Anteil an, fettgedruckte Zahlen den anthropogenen Anteil.
Einheit: Tg p.a.
Aus: Grädel T.E., Crutzen P.J. 1994: Chemie der Atmosphäre. Spektrum, Akademischer Heidelberg, Berlin,
Oxford. Bearbeitet nach L. Granat, H. Rohde und R.O. Hallberg 1976: The global sulfur cycle. In: Nitrogen,
phosphorus, and sulfur. B.H. Svennson und R. Söderlung, Hrsg. Ecological Bulletins (Stockholm) 32.
Globales Schwefelreservoir (Pg S) und –flüsse (Pg S p.a.).
Gestrichelte Linien: Stoffübergänge über geologische Zeitepochen.
Möller D. 2003: Luft. De Gruyter Berlin, New York
Atmosphärische Schwefelquellen (TG S p.a.), -reservoire (Tg S) und Sulfatbildung (Tg S p.a.).
79
80
Schwefelkreislauf: Der Schwefelkreislauf verbindet Luft, Wasser und Boden. Der zentrale Kreis mit Oxidation
(O) und Reduktion ( R ) vermittelt den wesentlichen Austausch zwischen dem zugänglichen Sulfat-Pool und dem
Eisensulfidreservoir in der Tiefe von Böden und Sedimenten.
Odum E.P. 1999: Ökologie. Thieme, Stuttgart, New York.
81
Der globale Schwefelkreislauf.
Zahlenangaben an den Pfeilen: Stoffflüsse (Tg p.a.), Zahlen in Klammern: Schwefelgehalt der verschiedenen
Reservoires (Tg)
*) Prozess, der teilweise oder ausschließlich auf mikrobielle Aktivität zurückgeht
Nach Madigan und Martinko 2006; Bates et al. 1992; Mackenzie 1997 (zitiert in: Reineke W., Schlömann M.
2007: Umweltmikrobiologie. Spektrum Akademischer Verlag München).
Schwefeldioxid-Emissionen (EMEP)
EMEP; Gg
Albania
Armenia
Austria
Azerbaijan
Belarus
Belgium
Bulgaria
Croatia
Cyprus
Czech Rep.
Denmar
Estonia
Finland
Franc
Georgia
Germany
Greece
Hungary
Iceland
Ireland
Italy
Kazakhstan
Latvia
Lithuania
Luxembourg
Malta
Netherlands
Norway
Poland
Portuga
Moldova
Romania
Russian Fed.
Serbia & Montenegro
Slovakia
Slovenia
Spain
Sweden
Switzerland
Macedonia
Turkey
Ukraine
United Kgd.
North Africa
Baltic Sea
Black Sea
Mediterr. Sea
North Sea
Volcanoes
TOTAL
Mittel 1990-2000
2001
2002
2003
2010
2020
59
58
58
58
30
31
47
44
75
10
4
4
50
34
33
34
30
28
15
15
15
15
15
15
335
151
143
131
349
295
257
160
158
153
99
91
409
419
419
419
411
380
1376
940
965
968
979
828
96
63
67
67
69
65
44
48
51
46
17
10
1055
251
237
232
121
64
132
26
25
31
18
14
151
92
88
101
44
11
126
85
82
99
61
60
1003
544
500
492
414
363
74
6
6
6
9
9
2234
643
611
616
450
426
525
485
509
509
168
113
723
400
359
347
266
96
25
27
27
27
29
29
165
126
96
76
33
19
1289
736
665
665
376
308
267
237
237
237
237
237
56
11
9
8
11
9
119
49
43
43
33
25
10
3
3
3
3
2
26
26
26
26
12
3
137
73
66
65
60
63
35
25
22
23
21
20
2401
1564
1455
1455
1046
723
305
280
280
205
103
87
107
12
15
21
117
102
905
833
833
833
668
405
3152
2031
2130
2130
2464
2014
441
394
382
396
277
167
280
131
103
106
54
38
146
68
71
66
22
19
1789
1414
1518
1317
416
350
82
49
50
52
59
60
32
21
19
18
16
14
105
137
166
150
82
72
1849
2112
2112
2112
1708
1275
1714
1230
1329
1252
1145
842
2406
1118
1002
979
366
225
903
1033
1054
413
413
413
1347
1557
1592
854
805
805
202
234
240
246
174
225
51
58
60
61
107
138
1054
1219
1250
1281
1602
2082
402
465
477
489
329
424
799
924
947
970
510
657
743
743
743
743
743
743
2039
2000
2000
2000
2000
2000
34.061 25.363 25.356 23.656 19.595 17.498
82
83
Schwermetall-Emissionen (global)
Globale Emissionen von Schwermetallen (Tg p.a.).
Element
As
Cd
Cr
Cu
Hg
Pb
Zn
natürlich
(Pacyna 1986)
8
1
9
19
0,2
19
45
natürlich
(Salomons 1986)
21
0,3
19
58
25
4
36
Anthropogen
(Pacyna 1986)
24
7
56
450
310
anthropogen
(Salomons 1986)
78
6
260
94
11
400
840
Pacyna J.M. 1984: Estimation of the atmospheric emissions of trace elements from anthropogenic sources in
Europe. Atmospheric Environment 18, 41-50.
Salomons W. 1986: Impact of atmospheric inputs on the hydrospheric trace metal cycle. In: Nriagu J.O.,
Davidson C.I. (eds.): Toxic metals in the atmosphere. Wiley, New York.
84
Stickstoffoxid-Emissionen (global) (1)
Globale NOx- und N2O-Emissionen.
Quelle
Verbrennung fossiler
Brennstoffe
Biomasseverbrennung
Boden
Blitze
NH3-Oxidation
Biologisch (Ozeane)
Hoch fliegende
Flugzeuge
Stratosphäre
Verschmutzte Flüsse
Kunstdünger
Summe
Ehhalt & Drummond
(1982)
Tg N p.a.
13,5
NOX
Logan (1983)
N2O
Warneck (1988)
Tg N p.a.
19,9
Houghton et al.
(1990)
Tg N p.a.
21 (14 – 28)
11,5
12
12 (4 – 24)
2
5,5
5
3,1
0,3
8
8
(0 - 10)
1
-
8 (4 – 16)
8 (8 – 20)
1 - 10
1
10
0,6
0,5
ca. 0,5
39
48,4
25 - 99
Tg N p.a.
1,6
26
ca. 1
0,1
40,7
Natürliche und anthropogene N-Emissionen (1990; Olivier et al. 1998).
NOx
NH3
N2O
Natürlich
Tg N p.a.
19
11
12
Anthropogen
Tg N p.a.
31
43
3
Ehhalt D.H., Drummond J.W. 1982: The tropospheric cycle of NOx. In: Chemistry of the unpolluted and polluted
troposphere (H.W. Georgii, W. Jaeschke, eds.), NATO ASI Series, Vol. C96, 219-251. Reidel, Dordrecht,
Holland.
Houghton J.T., Jenkins G.J., Ephraums J.J. 1990: Climate change: The IPCC scientific assessment. Cambridge
University Press, Cambridge. [Zitiert in: Krupa S.W. 1997: Air pollution, people and plants. St. Paul, Minnesota,
USA.]
Logan J.A. 1983: Nitrogen oxides in the troposphere: Global and regional budgets. J. Geophys. Res. 88, 1078510807.
Olivier J.G.J., Bouwman A.F., van der Hoek K.W., Berdowsky J.J.M. 1998: Global air emission inventories for
anthropogenic sources of NOx, NH3 and N2O in 1990. Environmental Pollution 102, S1, 135-148.
Warneck P. 1988: Chemistry of the natural atmosphere. Int. Geophysics Series vol. 41.
85
Natürliche und anthropogene globale NOx-Emissionen.
Waldbrände
Steppenbrände
Gewitter
NH3-Oxidation
N2O-Oxidation
Mikrobielle Bodenprozesse
Verbrennen fossiler Energieträger
Summe
Natürlich
Tg p.a.
0,02 – 0,07
0,1 – 0,2
7,5 – 15
Vernachlässigbar
0,6 – 3
7
16 - 20
Anthropogen
Tg p.a.
0,8 – 3,4
0,1 – 0,2
0,2 – 5
0,4 – 2
0,5
20
22 - 27
Kuttler W. 1995: Handbuch der Ökologie. Analytica Verlagsgesellschaft, Berlin.
Globale Vorräte und Flüsse von Stickstoff nach Schlesinger (1997).
Aus Nentwig et al. (2004).
Bereich
Land
Meer
Atmosphäre
Vorrat in der Vegetation
Vorrat im Boden
Abgabe an die Atmosphäre durch Denitrifizierung
Abgabe an die Atmosphäre durch menschliche Aktivität
Vorrat gasförmig
Vorrat als gelöste anorganische Substanz
Abgabe an die Atmosphäre durch Denitrifizierung
Vorrat
Abgabe an das Meer durch biologische Fixierung
Abgabe an das Land durch biologische Fixierung
Transport zum Land
Vorräte
Tg
35.000
100.000
Flüsse
Tg p.a.
36
200
140
20,000.000
600.000
200.000
500
110
10
4.000,000.000
Akademischer Verlag, Gustav Fischer.
15
140
15
Quellen von NO.
Prozess
Natürliche Quellen
Böden
Blitzentladungen
Transport aus der Stratosphäre
Derzeitige anthropogene Quellen
Verbrennung fossiler Brennstoffe
Flugzeuge
Produktion (Tg N p.a.)
13 - 29
10 - 20
2-8
0,5
24 - 30
21
2,5 – 8,5
0,6
86
87
Stickstoff-Budget (global) (1)
Globale Stickstoffvorräte -flüsse.
Bereich
Land
Meer
Atmosphäre
Vorrat in der Vegetation
Vorrat im Boden
Abgabe an die Atmosphäre durch
Denitrifizierung
Abgabe an die Atmosphäre durch menschliche
Aktivität
Vorrat gasförmig
Vorrat als gelöste anorganische Substanz
Abgabe an die Atmosphäre durch
Denitrifizierung
Vorrat
Abgabe an das Meer durch biologische
Fixierung
Abgabe an das Land durch biologische
Fixierung
Transport zum Land
Vorräte
Tg
35.000
100.000
Flüsse
Tg p.a.
36
200
140
20,000.000
600.000
200.000
500
110
10
4.000,000.000
Nentwig W., Bacher S., Beierkühnlein C., Brandl R., Grabherr G. 2004: Ökologie.
Spektrum Akademischer Verlag, Gustav Fischer.
15
140
15
88
Das Stickstoffgleichgewicht der Erde (Bresinsky et al. 2008).
Beitrag
Biologische Fixierung
Leguminosen
Nichtleguminosen
Reisfelder
Andere Böden und
Pflanzengesellschaften
Meer
Industrielle Fixierung
Atmosphärische Fixierung
Juveniler Beitrag (Vulkane)
Denitrifikation Land
Denitrifikation Meer
Ablagerung von Sedimenten
Fläche
(Mio. Hektar)
Fixierter Luftstickstoff
kg ha-1 a-1
Tg p.a.
250
1.015
135
12.000
55 - 140
5
30
2,5 - 3,0
14 - 35
5
4
30 - 36
36.100
0,3 - 1,0
13.400
36.100
3
1
10 - 36
30
7,6
0,2
40
36
0,2
Bresinsky A., Körner C., Kadereit J.W., Neuhaus G., Sonnewald U. 2008:
Strasburger Lehrbuch der Botanik. 36. Auflage. Spektrum Akademischer Verlag Heidelberg (nach A. Quispel).
89
Interner Zyklus Boden (organischer N.) <> Landpflanzen
Interner Zyklus in den Meeren
Tg N p.a.
1200
6000
N-Flüsse in die Atmosphäre
Denitrifikation (Böden > Atmosphäre)
Denitrifikation (Meere > Atmosphäre)
Anthropogene Aktivitäten > Atmosphäre
130
110
90
N-Flüsse auf das Festland
Biologische Fixierung
140
N-Flüsse in die Meere
Biologische Fixierung (Meere)
Übergang Meere <> Atmosphäre
Permanente Ablagerung in Meeren
Eintrag Flüsse > Meere
Verteilung
Staub
NOx
Meeresspray > Festland
Blitze
30
50
10
36
6
6
15
< 20
USDA Forest Service Gen. Tech. Report PSW-GTR-161 (1997; nach
Schlesinger 1992).
Schlesinger W.H. 1992: Biogeochemistry – An analysis of Global Change.
CA: Academic Press, Inc. Copyright.
Stickstoff-Budget (global) (4) - Grafik
Globaler Stickstoffkreislauf (Mio. t p.a.).
Odum E.P. 1999: Ökologie. Thieme, Stuttgart, New York.
Jahnke S., Feige G.B. 1993: Stickstoffkreislauf. In: Kuttler W.: Handbuch zur Ökologie.
Analytica. Berlin, S. 396-404.
Söderlund R.T., Rosswall T. 1982: The nitrogen cycles. In: Hutzinger O.: The handbook of
environmental chemistry. Springer Berlin. (S. 61-81).
90
91
The ecosystem nitrogen cycle.
This figure illustrates the major pathways of N in forest ecosystems. The times that are depicted at the different
cycles illustrate the annual integration time of measurements or the mean residence time. Solid arrowes depict
C fluxes, broken arrows illustrate the path of anthropogenically added N.
Schulze E.D. 2000: Carbon and nitrogen cycling in European forest ecosystems. Springer Berlin, Heidelberg,
New York.
92
Der globale Stickstoffkreislauf.
Zahlen an den Pfeilen: Pg N p.a. Zahlen in Klammern: N-Gehalte der verschiedenen Reservoirs (Pg).
Nach Mackenzie 1997; Dentener und Crutzen 1994, http://ic.ucsc.edu/~envs23/lecture14N-cycle-prt.htm; Mosier
et al. 1998; Kätterer 2001.
Zitiert in: Reineke W., Schlömann M. 2007: Umweltmikrobiologie. Spektrum Akademischer Verlag
München.
93
Stickstoffeinträge (1)
Stickstoffeinträge (kg ha-1).
Natürlicher Eintrag
1-5
Wirtschaftsdünger
< 40
Mineraldünger
Klärschlamm
< 54,4
1
Atmosphärischer Eintrag
12 – 33
Gesamteintrag Wald
20 – 30
Gesamteintrag landwirtschaftliche Flächen
40 - 120
Amt der Salzburger Landesregierung 1993: Salzburger Bodenzustandsinventur (nach Glatzel G. 1988).
Blum W.E.H., Spiegel H., Wenzel W. 1989: Bodenzustandsinventur – Konzeption, Durchführung und Bewertung.
Hrsg. Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft.
94
Stickstoffeinträge (2)
6,1
13,4
7,7
85/86
10,6
6,2
13,2
5,6
86/87
9,3
10,9
5,2
13,7
6,8
87/88
9,9
13,3
5,5
7,8
16,3
6,8
5,0
8,9
7,7
88/89
12,7
14,8
4,3
7,0
17,8
9,1
14,4
11,1
9,9
89/90
10,5
12,6
5,2
5,0
13,9
7,7
9,9
7,7
10,2
6,3
3,6
5,8
90/91
11,9
13,9
5,4
9,3
19,2
8,7
9,7
5,5
20,6
11,2
8,4
7,5
7,0
91/92
10,0
11,0
4,0
7,3
12,2
7,4
10,4
9,7
13,7
7,1
5,3
5,2
5,5
92/93
13,9
17,7
4,5
8,9
13,6
8,8
9,2
9,8
16,8
9,0
6,1
2,8
5,1
93/94
11,2
12,8
3,8
7,3
12,5
8,0
6,8
7,6
14,4
6,1
6,7
2,9
5,6
94/95
11,7
16,1
4,3
6,5
14,3
7,1
8,6
12,3
19,3
7,9
22,8
6,0
8,4
95/96
10,7
12,6
4,9
6,6
12,2
6,3
12,4
10,2
21,6
10,3
9,7
7,9
8,5
96/97
9,3
11,6
4,6
6,0
9,6
6,1
6,3
14,0
18,5
8,9
7,7
4,5
5,7
97/98
7,5
11,8
4,9
6,2
8,7
6,2
8,1
6,4
14,3
8,9
6,6
3,8
4,0
98/99
10,2
13,8
6,0
8,5
9,4
7,3
7,6
9,3
14,7
8,7
4,5
4,5
4,8
2,5
99/00
9,9
11,5
4,9
7,7
11,8
8,0
10,4
19,5
15,2
7,5
5,4
4,8
5,5
6,1
00/01
9,2
11,3
4,7
10,3
9,4
4,8
14,4
10,8
15,7
5,2
5,1
2,5
4,8
5,8
01/02
10,3
11,9
3,3
5,8
9,8
4,1
12,8
11,3
12,0
7,3
5,6
4,1
5,0
5,2
02/03
8,5
11,9
5,6
7,8
8,3
5,9
10,9
10,0
13,7
9,0
6,3
3,9
5,5
6,5
03/04
9,2
12,1
5,2
8,5
10,2
5,5
13,5
10,2
14,7
7,8
7,8
3,2
4,6
5,5
7,2
04/05
9,1
11,7
5,6
6,7
10,6
7,6
10,6
10,9
17,4
3,6
2,7
0,9
2,2
4,5
5,4
05/06
7,9
10,9
6,2
7,8
10,8
9,1
9,7
11,2
15,4
8,5
2,7
1,9
2,2
3,7
5,7
06/07
7,1
10,0
5,9
6,8
8,5
5,2
6,3
9,6
12,1
2,5
2,9
0,7
1,3
4,8
5,6
Steigung
0,09
0,13
0,04
0,02
0,31
0,08
0,08
0,15
0,08
0,22
0,22
0,22
0,23
0,30
0,21
3,3
4,4
9,6
8,8
HERZOGBERG
13,0
8,6
DRASENHOFEN
9,6
LOBAU
84/85
BISAMBERG
9,0
LAINZ
15,2
NASSWALD
WERFEN-WENG
1,2
LUNZ
HAUNSBERG
18,3
OSTRONG
INNERVILLGRATEN
9,4
LITSCHAU
KUFSTEIN
83/84
SONNBLICK
REUTTE
N Deposition [kg/ha]
Gesamt-Stickstoffdeposition seit 1983 (kg N ha-1). Steigung: (kg N ha-1a-1).
Leder K. 2008: Trend und Verlauf der Niederschlagsdaten in Österreich von 1983 is 2007. Diplomarbeit Institut
für Chemische Technologien und Analytik der Technischen Universität Wien.
95
Stickstoff- und Schwefeleinträge (1)
Bandbreiten von Jahreswerten der S-, N-, und H-Einträge (kg Element ha-1 a-1) anhand einiger Beispiele.
Land
Österreich
Level II
Österreich
WADOS
Österreich
Achenkirch/T.
Österreich
Achenkirch/T.
Österreich
Zöbelboden/OÖ
.
Schweiz
LWF
Deutschland
verschiedene
Bundesländer
Deutschland
Level II
Deutschland
Hessen
Jahre
Zahl
Flächen
1996-2005
n = 20
1996-2004
n = 26
1998-2000
S
Freiland
N
Freiland
N
Kronendurchlass
H
Freiland
1,7 – 21,8
0,7 – 29,2
0,02 –
0,53
0,2 –
16,7
-
0,4 – 24,2
-
0,00 –
0,87
-
1,
1a
2
-
-
10,8 – 14,7
11,3 – 12,3
-
-
3
1991-1998
-
-
11,6
-
-
-
3
1995-2004
6,2 ± 1,5
7,1 ± 2,0
16,5 ± 2,7
20,9 ± 2,6
(Plot 1)
-
-
4
1,9 –
10,0
NH4N: 7,5 ± 2,6
14,8 ± 2,4
(Plot 2)
1997-2001
n = 13
1991-1996
n=8
2,2 –
16,8
2,1 – 17,3
NO3N: 6,9 ± 1,0
4,1 – 32,8
3,1 –
11,8
-
5,5 – 15,1
-
0,07 –
0,47
-
6
1996+1997
n = 89
2,8 –
12,4
3,1 – 26,2
NH4N: 3,1 – 26,2
NO3N: 3,1 – 17,9
0,01 –
0,71
0,00 –
2,19
7
1984-1997
Mittel;
n=9
7,0 –
19,4
Fichte: 18,1
– 56,3
NH4N: 2,8 –
12,4
NO3N: 2,6 – 7,6
7,9 – 14,3
Fichte: 21,0 – 28,3
0,15 –
0,54
Fichte:
0,21 –
1,68
Buche:
0,06 –
0,30
-
8
2,8 – 34,8
0,02 –
0,64
0,01 –
0,44
5
Buche: 13,0 – 18,9
Buche: 9,3
– 29,4
Deutschland
41 Institutionen
Frankreich
RENECOFOR
Frankreich
RENECOFOR
H
Kronendurchlass
0,01 –
0,45
Auto
ren
S
Kronendurchlass
0,8 – 15,0
1990-1999
5,0 –
10,5
1993-1998
n = 18
1997-2001
n = 27
1,6 –
10,8
2,9 –
13,8
-
3,0 – 34,3
NH4N: 5,4 – 6,5
NO3N: 3,8 – 4,2
1,7 - 20
-
0,13 –
0,26
-
0,01 –
0,27
-
10
NH4N: 1,4 –
13,8
NO3N: 1,6 – 7,6
NH4N: 0,5 – 16,7
NO3N: 0,19 – 14,1
0,02 –
1,37
0,02 –
5,35
11
LWF: Swiss long-term forest ecosystem research, RENECOFOR: Réseau National de suivi à long terme des
Écosystemes Forestiers.
Zitate siehe übernächste Seite.
9
96
Stickstoff- und Schwefeleinträge (2)
Schwefel- und Stickstoffeinträge auf den österreichischen Level II Flächen.
(Freiland und Kronendurchlass; kg Element/ha.a; Mittel 1996-2007. Smidt 2007).
m
Fläche Nr. PROBE
Seehöhe
mm
Schwefel
NO3-N
01
Freiland
390
645,8
4,5
2,8
Freiland
02
290
588,5
5,0
2,8
Freiland
03
930
778,6
3,7
2,3
Freiland
04
1190
1116,2
3,9
2,6
Freiland
05
720
927,6
3,6
2,4
Freiland
06
860
763,0
3,7
2,4
Freiland
07
500
818,3
5,1
3,3
Freiland
08
630
683,0
3,7
2,6
Freiland
09
510
725,0
4,3
3,1
Freiland
10
460
992,6
3,7
3,8
Freiland
11
860
1583,9
6,5
6,7
Freiland
12
920
1295,9
3,8
3,0
Freiland
13
670
1007,5
5,9
3,1
Freiland
14
960
798,8
4,2
1,9
Freiland
15
717
962,4
4,4
2,7
Freiland
16
1540
1091,9
3,4
1,6
Freiland
17
1050
1472,8
3,5
3,9
Freiland
18
1020
1020,8
3,0
2,4
Freiland
19
1490
1402,9
3,4
3,7
Freiland
20
1320
1690,2
5,4
5,3
01
Kronendurchlass
390
523,9
5,1
4,1
Kronendurchlass
02
290
505,4
5,2
4,0
Kronendurchlass
03
930
629,2
5,0
3,2
04
Kronendurchlass
1190
869,2
4,1
1,9
Kronendurchlass
05
720
656,9
6,9
3,8
Kronendurchlass
06
860
616,8
7,9
6,9
Kronendurchlass
07
500
518,5
5,4
5,9
Kronendurchlass
08
630
501,5
7,4
6,2
Kronendurchlass
09
510
583,7
4,9
5,7
Kronendurchlass
10
460
710,3
3,6
4,5
Kronendurchlass
11
860
1537,5
6,0
7,3
Kronendurchlass
12
920
1075,1
3,7
1,8
Kronendurchlass
13
670
868,6
7,2
5,0
Kronendurchlass
14
960
514,0
6,5
4,3
Kronendurchlass
15
717
696,0
4,9
4,9
Kronendurchlass
16
1540
799,0
3,3
1,0
Kronendurchlass
17
1050
1180,3
2,9
3,0
Kronendurchlass
18
1020
811,3
2,8
3,5
Kronendurchlass
19
1490
1095,6
3,2
2,6
Kronendurchlass
20
1320
1788,7
7,6
10,6
Bundesforschungs- und Ausbildungszentrum für Wald, Naturgefahren und Landschaft.
NH4-N
2,8
6,3
4,0
4,7
3,1
4,1
3,2
3,0
4,0
3,3
10,1
3,2
2,9
2,6
2,1
1,4
4,3
3,2
3,3
6,4
3,4
4,8
3,0
2,2
4,0
5,8
4,7
5,4
4,6
5,1
7,1
2,4
3,8
2,7
2,8
1,0
2,2
4,1
1,9
10,2
Gesamt-N
5,5
9,0
6,3
7,3
5,5
6,6
6,5
5,5
7,2
7,1
16,7
6,2
6,0
4,4
4,8
3,1
8,2
5,6
6,9
11,7
7,5
8,8
6,2
4,1
7,8
12,7
10,6
11,7
10,2
9,6
14,3
4,1
8,8
7,0
7,8
2,0
5,2
7,6
4,4
20,8
97
Stickstoff- und Schwefeleinträge (Zitate)
(1) Smidt S., Obersteiner E. 2007: 10 Jahre Depositionsmessung im Rahmen des europäischen
Waldschadensmonitorings. Centralblatt für das gesamte Forstwesen 124 (2) 83-104.
(1a) Smidt, S. 2007: 10 Jahre Depositionsmessung im Rahmen des europäischen Waldschadensmonitorings. BFWBerichte, im Druck.
(2) Kalina, Technische Universität Wien, pers. Mitt.
(3) Smidt, S. 2002: Analyses of NOx and wet depositions at Mühleggerköpfl, North Tyrolean Limestone Alps. Environ.
Sci. and Pollut. Res., Special Issue 2, 10-15.
(4) Zechmeister H.G., T. Dirnböck, K. Hülber, M. Mirtl 2006: Assessing airborne pollution effects on bryophytes –
lessons learned through long-term integrated monitoring in Austria. Environmental Pollution, in press.
(5) Thimonier, A., M. Schmitt, P. Waldner, and B. Rihm (2005): Atmospheric deposition on Swiss long-term forest
ecosystem research (LFW) plots. Environmental Monitoring and Assessment 104, 81-118.
(6) Umweltbundesamt (2006): Emissionstrends 1990-2004. Ein Überblick über die österreichischen Verursacher von
Luftschadstoffen mit Datenstand 2005. ISBN 3-85457-780-X.
(7) Gehrmann J., H. Andrae, U. Fischer, W. Lux, and T. Spranger (2001): Luftqualität und atmosphärische
Stoffeinträge an Level II Dauerbeobachtungsflächen in Deutschland. Bundesministerium für Verbraucherschutz,
Ernährung und Landschaft (Hrsg.).
(8) Balazs A. 1998: 14 Jahre Niederschlagsdeposition in hessischen Waldgebieten. Hessisches Ministerium des
Inneren und für Landwirtschaft, Forsten und Naturschutz.
(9) Gauger T., Anshelm F., H. Schuster, J.W. Erisman, A.T. Vermeulen, G. Draaijers, A. Bleeker, H.D. Nagel 2002:
Mapping of ecosystem specific long-term trends in deposition loads and concentrations of air pollutants in Germany
and their comparison with Critical Loads and Critical Levels. Part 1: Deposition loads 1990-1999. Umweltbundesamt,
Final Report 299 42 210.
(10) Ulrich, E., P. Coddeville, M. Lanier, D. Combes 2002: Retombees atmospheriques humides en France entre
1993 et 1998. Office National des Forets. Agence de l’Environment et de la Maitrise de l’Energie. Ecole des Mines de
Douai, Departement Chimie et Environment. ISBN 2-86817-582-1.
(11) Erwin Ulrich, pers. Mitt.
98
Stickstoffoxid-Emissionen (EMEP)
EMEP; Gg
Albania
Armenia
Austria
Azerbaijan
Belarus
Belgium
Bulgaria
Croatia
Cyprus
Czech Rep.
Denmar
Estonia
Finland
Franc
Georgia
Germany
Greece
Hungary
Iceland
Ireland
Italy
Kazakhstan
Latvia
Lithuania
Luxembourg
Malta
Netherlands
Norway
Poland
Portuga
Moldova
Romania
Russian Fed.
Serbia & Mont.
Slovakia
Slovenia
Spain
Sweden
Switzerland
Macedonia
Turkey
Ukraine
United Kgd.
North Africa
Baltic Sea
Black Sea
Mediterr. Sea
North Sea
Volcanoes
TOTAL
1990-2000
25
19
205
43
200
328
61
243
70
20
403
274
46
269
1657
54
2106
306
197
28
120
1744
72
46
84
21
9
491
225
1092
278
49
350
2785
171
156
63
1268
270
121
33
796
664
2262
729
901
312
76
1453
575
1122
0
0
24.891
2001
29
13
214
43
135
292
55
188
70
18
332
203
38
222
1335
44
1560
331
185
28
132
1358
50
38
55
17
9
382
221
805
282
23
349
2462
158
109
59
1356
214
98
32
951
583
1660
844
1008
361
88
1680
664
1298
0
0
22.680
2002
29
13
220
43
137
300
55
197
69
22
318
201
40
208
1275
44
1493
318
180
28
125
1267
50
37
51
17
9
371
211
796
286
25
349
2566
158
105
60
1420
208
94
37
951
588
1578
863
1026
370
90
1723
681
1331
0
0
22.631
2003
29
15
229
43
140
297
55
209
69
22
324
209
39
219
1220
44
1428
318
180
28
120
1267
50
37
53
17
9
364
220
796
265
30
349
2566
158
98
56
1411
206
89
50
951
523
1570
96
169
379
93
1765
698
1363
0
0
20.936
2010
28
13
160
43
271
232
54
147
94
21
187
147
28
151
1089
30
1182
266
135
30
99
1006
50
29
41
28
6
315
193
616
214
64
283
2758
168
72
39
970
200
71
41
852
1184
1085
96
79
458
155
2383
862
740
0
0
19.465
2020
36
13
127
43
291
202
58
111
104
20
126
105
16
112
847
30
909
215
91
30
65
692
50
17
29
18
4
245
167
390
165
63
208
3040
173
58
28
697
161
56
43
754
1250
829
96
79
592
199
3095
1111
954
0
0
18.814
99
VOC-Emissionsfaktoren
Emissionsfaktoren für Kleinfeuerungsanlagen in Haushalt, Gewerbe und Landwirtschaft
Brennstoff
NMVOC
Methan
Quelle
g/GJ
g/GJ
Kohle
100
300
BUWAL 1995
Heizöl extra leicht
8
2
BUWAL 1995
Erdgas
2
6
BUWAL 1995
Holzverbrennung
Heizkessel, Industrie
Holzfeuerungen allgemein
Hackschnitzelfeuerung,
Gewerbe
Kohleverbrennung
Steinkohle
7
40
2
21
120
6
3
m /t
5,5 - 26
Kokskohle
18,8
Braunkohle
0,01 - 0,05
BUWAL 1995
BUWAL 1995
BUWAL 1995
Hackl und Mauschitz
1994
Hackl und Mauschitz
1994
Hackl und Mauschitz
1994
BUWAL (Bundesamt für Umwelt, Wald und Landschaft) 1995: Handbuch Emissionsfaktoren für stationäre
Quellen. Ausgabe 1995, Bern, Schweiz.
Hackl A., Mauschitz G. 1994: Klimarelevante Emissionen von Methangas und Kohlendioxid aus der
Bereitstellung fossiler Energieträger. In: Jahresbericht 1993 der Österreichischen CO2-Kommission, Reihe
Forschung, Band 5, Akademie für Umwelt und Energie, Wien - Laxenburg.
Zitiert in: Österreichische Akademie der Wissenschaften, Kommission Reinhaltung der Luft 1996:
Emissionsfaktoren nicht-limitierter Automobilabgaskomponenten
Verbindung
Dieselmotor
Ottomotor ohne KAT
mg/km
mg/km
Methan
5,7
42,8
Ethan
0,2
11,4
Ethen
15,3
68,5
Ethin
7,0
50,4
Benzol
3,5
52,2
Formaldehyd
8,3
23,6
Ottomotor mit KAT
mg/km
13,1
3,0
2,7
0,7
6,5
2,2
Lies K.H., Schulze J. et al. 1988: Nicht limitierte Autoabgaskomponenten, Volkswagen AG, Forschung und
Entwicklung, Wolfsburg, Deutschland, p. 128.
Zitiert in: Österreichische Akademie der Wissenschaften, Kommission Reinhaltung der Luft 1996:
100
Vulkanausbrüche (1)
Tungurahua
Montserrat
Pinatubo
2000
1997
1991
Ecuador
Karibik
Philippinen
Nevado del
Ruiz
El Chichon
1985
Kolumbien
1982
Mexiko
Mount St.
Helens
1980
Washington,
U.S.
Nyiragongo
1977
Zaire
Eldfell
1973
Surtsey
1963
Insel Heimaey
/ Island
Island
Agung
Bezymianni
Nilahue
Hekla
1963
1956
1955
ca.
1948
1928
1919
ca.
1912
1902
1902
1886
Ätna
Kelud
Katmai
Santa Maria
Mt. Pelé
Tarawera
Bali
Russland
Argentinien
Island
Italien
Java
Alaska
Guatemala
Martinique
Neuseeland
Ascheausbruch.
Glut- und Schlammlawinen.
Heftigster Ausbruch im 20. Jahrhundert; enorme Menge an
Aerosolen und Staub wurden in die Stratosphäre geschleudert.
Schwefeldioxid oxidierte in der Atmosphäre und erzeugte Nebel
aus Schwefelsäuretropfen, die sich während des Jahres
stufenweise in die Stratosphäre ausbreiteten. Es wurden insgesamt
17 Mio. Tonnen (anderen Angaben zufolge 20 Mio. Tonnen) in die
Stratosphäre injiziert, was das größte Volumen seit der Eruption
von Krakatau 1883 war. Die Folge aus dieser gewaltigen Injektion
war die Sonnenlichtreduktion um 5 %. Dies wiederum führte zu
einem durchschnittlichen Temperaturabfall um 0,5 bis 0,6 °C in der
nördlichen Hemisphäre und 0,4 °C weltweit. In der gleichen Zeit
stieg die Temperatur in der Stratosphäre um mehrere Grad Celsius.
Die Wolken in der Stratosphäre, die durch die Eruption entstanden
waren, blieben drei Jahre bestehen. Die Eruption hatte einen
signifikanten Effekt auf die Ozonschicht in der Atmosphäre. Die
Ozonschicht in den mittleren Breitengraden hatte den geringsten
Stand, der jemals gemessen wurde, und über der Antarktis nahm
das Ozonloch eine neue Rekordgröße an.
Schlammlawine. Ähnliche Ausbrüche fanden 1845 und 1595 statt.
Relativ geringe Aschenemission (0,5 – 0,6 km3), aber noch nach
einem Jahr befanden sich 8 der ursprünglichen 20 Mio. Tonnen
Schwefelsäure in der Atmosphäre (anderen Angaben zufolge
wurden 3,3 Mio. Tonnen SO2 in die Stratosphäre eingetragen). Die
Gase hatten sich innerhalb von 20 Tagen um den Erdball
ausgebreitet. Die Eruptionssäule war über 25 km hoch. Wälder im
Umkreis von 8 bis 9 Kilometern brannten ab.
Die Nordflanke rutschte –über 120 Jahre nach dem letzten
Ausbruch - durch ein Erdbeben ab und setzte das angestaute
Magma frei. Die Nordflanke und 400 Meter seines Gipfels wurden
weggesprengt und erzeugten einen ca. 750m tiefen Krater. In einer
Umgebung von 400 Quadratkilometern wurde praktisch die
gesamte Flora und Fauna zerstört. Man schätzt, dass der Vulkan
mit einer Kraft von etwa 350 Megatonnen TNT – dem 27.000fachen der über Hiroshima abgeworfenen Atombombe – gewütet
18
hat; die freigewordene Energie betrug 1,9*10 J.
Dieser als ungefährlich geltende Vulkan bricht nach mehreren
Jahrzehnten der Ruhe überraschend aus.
Lava floss aus dem Krater und baute eine neue Insel auf, die 1,4
km2 groß ist.
Der Ausbruch ist der stärkste dieses Vulkanes seit 1669.
Eruptionssäule bis in die Mesosphäre.
Eruptionssäule bis in die Mesosphäre.
Eruption 10 km3 Asche.
101
Vulkanausbrüche (2)
Krakatau
1883
Java/Sumatra
Cotopaxi
Armagura
Island
Hekta
Coseguina
Galunggung
Tambora
1856
1846
Ecuador
Südpazifik
1845
1835
1823
1815
Lakagígar
1783f
Island,
Lakispalte
Lanzarote
1730
Kanarische
Inseln
Ätna
Vesuv
Kuwae
1669
1631
1452(f)
Ätna
Eldgjá
1169
936
Italien
Italien
Vanuatu
(Pazif. Ozean)
Italien
Island
Vesuv
Thera
79
1500 v.
Chr.
1628 v.
Chr. (?)
74.000
v. Chr.
Italien
Östliches
Mittelmeer
Griechenland
vor ca.
0,6-2
Mio.
Jahren
vor ca.
27,8
Mio.
Jahren
U.S.
Santorin
Toba
YellowstoneSupervulkan
La GaritaCaldera
Nicaragua
Jawa
Sumbawa /
Indonesien
Sumatra
Colorado
Zwei Drittel der Vulkaninsel Krakatau wurden gesprengt. Es ist
einer der katastrophalsten Vulkanausbrüche in der Geschichte, die
atmosphärischen Schockwellen der Explosion wurden weltweit
registriert (die Explosion war 5000 km weit zu hören), enorme
Flutwellen waren die Folge. Die Aschewolken lösten einen
vulkanischen Winter aus, die Temperatur auf der Erdoberfläche
sank in den nächsten zwei Jahren spürbar. Die Eruptionssäule
reichte bis in die Mesosphäre. Die freigewordene Energie betrug
3*1018J. 20 km3 Asche wurden ausgestoßen.
150 km3 Ascheregen auf Lombok, größter Vulkanausbruch der
letzten 10.000 Jahre. Der Ausbruch hatte einen
Vulkanexplosivitätsindex (VEI) von 7 auf einer Skala von 0 bis 8
und reichte bis in eine Höhe von 50 km. Durch den Eintrag großer
Aschemengen in die Atmosphäre wurde die Sonneneinstrahlung so
geschwächt, dass das Jahr 1816 als Jahr ohne Sommer in
Nordamerika und Teilen Europas in die Geschichte einging
(Temperaturabnahme 0,4 bis 1°C). Die freigewordene Energie
betrug 8,4*1019J, 175 km3 Asche wurden ausgestoßen.
Eine der größten Eruptionen in geschichtlicher Zeit. Den Kratern
entfloss eine Lavamenge von 12,3 Mrd. m³, die sich auf eine
Fläche von 565 km² verteilte. Die Asche (Fluor-Niederschlag)
vergiftete die Weiden auf der ganzen Insel Island; die
aufsteigenden Wolken erzeugten Missernten in ganz Europa.
Auf einer Strecke von 18 km wurden 32 neue Vulkane aktiv. Die
Ausbrüche dauerten insgesamt 2.053 Tage und endeten im Jahr
1736. Am Ende hatte die Lava rund ein Viertel der Inselfläche unter
sich begraben.
Historisch größte Eruption des Ätna.
Weltweite Auswirkung auf das Klima.
Der Ausbruch erzeugt aus einer Lavamenge von ca. 9 km³ eines
der größten Lavafelder der Welt.
Zerstörung der Städte Pompeji und des Herculaneums.
Dem Ausbruch ging ein Erdbeben voraus. Massen an Bimsstein
wurden ausgestoßen.
Ascheregen, Flutwelle (?).
3.000 km3 Material wurden in die Luft geschleudert, die
Erdtemperatur wird im vulkanischen Winter um 5 °C gesenkt, der
Homo sapiens stirbt − einer Theorie zufolge − fast aus.
Globale Klimakatastrophe vor 630.000, 1,3 und 2 Mio. Jahren.
Womöglich der größte Vulkanausbruch der Erdgeschichte, der
Vulkan warf 5.000 km3 Lava aus.
Grädel T.E., Crutzen P.J. 1994: Chemie der Atmosphäre. Spektrum, Akademischer Heidelberg, Berlin, Oxford.
Pichler H. et al. 1988: Vulkanismus. Spektrum der Wissenschaft, Heidelberg.
http://de.wikipedia.org/wiki/Vulkanausbruch
102
Wasser-Budget (global) (1)
Globale Wasserspeichervolumina und Jahresflüsse.
Globale Speichervolumina (Mio. km3)
Lithosphäre
Meer
Eis
Grundwasser
Flüsse, Seen
Luftfeuchtigkeit
Bodenfeuchte
3
Jahresflüsse (Mio. km p. a.)
25.000
1.370
29
9,5
0,13
0,05
0,05
Meer Æ Atmosphäre
Land Æ Atmosphäre
Atmosphäre Æ Land
Atmosphäre Æ Meer
0,42
0,07
0,11
0,38
Akademischer Verlag, Gustav Fischer, Jena.
Reservoirs mit verfügbarem Wasser auf der Erde (Volumenangaben für den Flüssigzustand).
Reservoir
Ozeane
Gletscher
Grundwasserführende Schichten
Seen und Flüsse
Bodenfeuchtigkeit
Atmosphäre
Biosphäre
Volumen (Mio. km3)
1350
29
8
0,1
0,1
0,013
0,001
Anteil an der Gesamtmenge (%)
97,3
2,1
0,6
Wasser-Budget (global) (2) - Grafik
Wasserhaushalt der Erde. Die Einheit des Wasserstroms ist 1000 km3 p.a.
Aus: Grädel T.E., Crutzen P.J. 1994: Chemie der Atmosphäre. Spektrum, Akademischer Heidelberg, Berlin,
Oxford. Mit Genehmigung aus J.W.M. la Riviere 1989, Scientific American 261, 80-94.
103
104
Wasser-Budget (global) (3) - Grafik
Der hydrologische Kreislauf.
Die Angaben in Klammern beziehen sich auf die Größe der einzelnen Reservoires (in Mio. Kubikkilometer); alle
anderen Werte sind in Mio. Kubikkilometer pro Jahr angegeben.
Nach Berner und Berner 1987, in: Begon M.E., Harper J.L., Townsend C.R. 1998: Ökologie. Spektrum
Akademischer Verlag Heidelberg, Berlin.
105
Wasserstoff-Budget (global)
Globales Wasserstoffbudget.
Quellen
Anthropogene
Emissionen
Biomasseverbrennung
Ozeane
Methanoxidation
NMHC-Oxidation
Biologische N2-Fixierung
Vulkane
Quellen total
Senken
Oxidation durch
Reaktion mit dem OHRadikal
Aufnahme durch den
Boden
Senken gesamt
Schmidt (1974)
Tg H2 p.a.
Conrad & Seiler (1980)
Tg H2 p.a.
Gegenwärtig
Tg H2 p.a.
13 – 25,5
20 ±10
17 (a)
4
20 ± 10
4±2
15 (b)
4(c)
4,6 - 9,2
-
15 ± 5
25 ± 10
29 (a)
21 (a)
0,1
21,6 – 38,7
3±2
87 ± 38
3 (d)
0,1 (a)
89
3,7 – 7,3
8±3
11
12 - 31
90 ± 20
78 (d)
15,7 – 38,3
98 ± 23
89
(a) Warneck P. 1988: Chemistry of the natural atmosphere. Int. Geophys. Series Vol. 41.
(b) Crutzen P.J., Heidt L.E., Krasnec J.P., Pollock W.H. (1979) : Biomass burning as a source of atmospheric
gases CO, H2, NO, N2O, CH3Cl, and COS. Nature 282, 253-256.
(c) Seiler W., Schmidt U. (1974): New aspects on CO and H2 cycles in the atmosphere. Proc. Int. Conf.
Structure, Composition, General Circulation Upper Lower Atmos., Melbourne, Vol. 1, 192-222.
(d) Conrad R., Seiler W. (1980): Field measurements of the loss of fertilizer nitrogen into the atmosphere as
nitrous oxide. Atmos. Environm. 14, 555-558.
107
(2) LUFTSCHADSTOFFKONZENTRATIONEN UND -EINTRÄGE
109
Luftschadstoffkonzentrationen (Gase) (1)
Konzentrationen von gasförmigen Spurenstoffen.
ppm
N2
O2
CO2
CH4
H2
N2O
CO
O3
NMHC
NH3
H2S
NOx
SO2
CCl4
PAN
Aerosolpartikel < 1µm
Radikale (OH, HO2, NO3)
***
**
*
780840
209460
335
1,50
0,55
0,30
0,10
0,070
0,015
0,010
0,007
0,002
0,001
0,00015
0,00002
<10 (maritim) – 50 µg m-3 (kontinental)
10-13 % (n < 107 Partikel cm-3)
***
***
*
*
**
**
*
*
*
*
*
*
*
**
*
Quasi-Permanentgase (Verweilzeit > 1000 Jahre)
Variable Gase (Verweilzeit Jahre)
Hochvariable Gase (Verweilzeit < 1 Jahr)
Becker K.H., Löbel J. (Hrsg.) 1985: Atmosphärische Spurenstoffe und ihr physikalisch-chemisches
Verhalten. Springer Verlag Berlin, Heidelberg, New York, Tokyo.
Jahresmittelwerte einiger Luftschadstoffkozentrationen in unterschiedlich belasteten Gebieten.
Komponente
Reinluftgebiet
-3
µg m
Ländliches Gebiet
-3
µg m
Ballungsräume
-3
µg m
SO2
Schwebstaub
NO2
CO
O3
0,5 – 10
5 – 45
3 – 10
70 - 130
4 – 20
20 – 50
10 - 55
30 - 100
10 – 90
40 – 100
30 – 105
800 – 5.500
15 - 60
Hahn J. 1991: Luftqualität in den westlichen Industrieländern – Immissionssituation.
In: Fraunhofer-Gesellschaft, Progress Report 1991.
110
Konzentrationen einiger Luftschadstoffe in unterschiedlich belasteten Gebieten
Gas
Hintergrund
rural
CO
HNO3
NH3
NMHC (ppb C)
NO
NO2
O3
OH*
PAN
SO2
ppb
< 200
0,03 – 0,1
0,015
< 65
0,05
<1
< 50
4 – 40 * 10-6
0,05
<1
ppb
200 - 1000
0,1 – 4,0
1 - 10
100 - 500
0,05 - 20
1 - 20
20 - 80
0,00001 – 0,0001
2
1 - 30
moderat
verunreinigt
ppb
1000 – 10.000
1 - 10
1 - 10
300 – 1.500
20 - 100
20 - 200
100 - 200
0,00005 – 0,0004
2 - 20
30 - 200
stark verunreinigt
ppb
10.000 – 50.000
10 - 50
10 - 100
> 1.500
1000 - 2000
20 - 500
200 - 500
> 0,0004
20 - 70
200 – 2.000
Krupa S.W. 1997: Air pollution, people and plants. St. Paul, Minnesota, USA.
Legge A., Krupa S. 1990: Acidic deposition. Sulfur and nitrogen oxides. Lewis Publishers Michigan U.S.
Gemessene und phytotoxische VOC-Konzentrationen.
Komponente
Konzentrationen in der Luft
Peroxyacetylnitrat (PAN)
< 2 ppb
Ethen
< 12 ppb bis 140 ppb als Jahresmittel *)
Methan
1700 ppb
Formaldehyd
9 - 13 ppb (24h) *)
< 0,2 ppb
1,1,1-Trichlorethen
0,02 - 0,29 ppb
Perchlorethen
(<)< 3 ppb (24h)
Trichloressigsäure
0,03 - 0,3 ng m-3
*) Konzentrationen in Ballungsräumen
Toxische Konzentrationen
16 ppb (18 h)
10 - 10.000 ppb
1,000.000 ppb
16 ppb (Jahresmittel)
25 ppb (24 h)
25 ppb (24 h)
6 - 20 ppb (+ UV / 48 h bis 4 Wochen)
4 - 6 mg m-3
m-3
Kompilation in: Smidt S. 1997: Assessment of the relevance of VOCs to forest trees - general remarks. In:
th
Organic xenobiotics and plants: Impact, metabolism and toxicology. Proc. 4 IMTOX-Workshop Vienna,
September 25-26, 1997. Umweltbundesamt, Tagungsberichte Bd. 24
111
Charakteristika atmosphärischer Spurengase.
Mischungsverhältnis
CO2
CH4
N2O
O3
FCKW 11
FCKW 12
Vorindustriell
280 ppm
800 ppb
288 ppb
5 - 15 ppb
0 ppt
0 ppt
1991
355 ppm
1740 ppb
311 ppb
30 - 50 ppb
280 ppt
484 ppt
1,8 (0,5%)
15 (0,75%)
0,8 (0,25%)
0,15 (0,5%)
9,5 (4%)
17 (4%)
Rel. GWP (Mol)
1
21
206
2000
12.400
15.800
Anteil (%)
50
13
5
7
5
12
365 ppm
1745 ppb
314 ppb
k. A.
268 ppt
k. A.
1,5
7
0,8
k. A.
-1,4
k. A.
Anstieg pro Jahr
1)
3)
1998
Änderung pro Jahr 3)
1) rel. GWP = relative global warming potential, relatives Treibhauspotential bezogen auf das gleiche Volumen
von CO2
2) Anteil (%) am zusätzlichen Treibhauspotential in den 1980er Jahren (nach Enquete-Kommission des
Deutschen Bundestags 1994 c)
Elling W., Heber U., Polle A., Beese F. 2007: Schädigung von Waldökosystemen. Auswirkungen anthropogener
Umweltveränderungen und Schutzmaßnahmen. Elsevier.
112
Spitzenkonzentrationen (Gase)
Typische troposphärische Spitzenkonzentrationen.
LuftHintergrund
ländlich
schadstoff
CO
< 0,2 ppm
0,2 - 1 ppm
HCHO
< 0,5 - 2 ppb
2 - 10 ppm
HNO2
30 ppt
0,03 – 0,8 ppm
HNO3
< 0,03 - 0,1 ppb
∼0,1 - 4 ppm
NH3
Schwach
verunreinigt
Stark verunreinigt
∼1 - 10 ppm
10 - 20 ppb
0,8 - 2 ppb
1 - 10 ppb
10 - 50 ppm
20 - 75 ppb
2 - 8 ppb
10 - 50 ppb
15 ppt
1 - 10 ppm
1 - 10 ppb
10 - 100 ppb
< 65 ppb C
100 - 500 ppb C
0,02 - 1 ppb C
1,5 ppb C
NO
< 50 ppt
< 1 ppb
∼0,5 - 20 ppb
1 - 20 ppb
0,02 - 2 ppm
NO2
10 - 100 ppm
∼1-2 ppm
0,2 – 0,5 ppm
NMHC
NO3
< 5 ppt
5 - 10 ppt
10 - 100 ppt
100 - 430 ppt
< 0,05 ppm
0,02 – 0,08 ppm
0,1 – 0,2 ppm
0,2 – 0,5 ppm
PAN
< 50 ppt
2 - 20 ppb
2 - 20 ppb
20 - 70 ppb
SO2
< 1 ppb
∼1 - 30 ppb
0,03 – 0,2 ppm
0,2 - 2 ppm
O3
Krupa S.V. 1997: Air Pollution, People, and Plants. University of Minnesota St. Paul.
113
Treibhausgase (1)
Relative Treibhauspotentiale (CO2 = 1) und Beiträge zur globalen Erwärmung.
Gas
relatives
Treibhauspotential
(Treibhausgasäquivalent)
Lesch et al. (1990)
Beitrag zur globalen Erwärmung
Lesch et al. (1990)
1850Möller
1990
(2003)
Möller
(2003)
Wasserdampf
CO2
CH4
FCKW12 (CF2Cl2)
FCKW 11 (CFCl3)
CKW
troposphärisches Ozon
N2O
H2O (stratosphärisch)
SF6
andere
1
10 – 32 (21)
3700 – 18.000
1300 – 8600
(6000)
2000
180 – 240 (310)
66 %
-
50 %
19 %
17 %
20 %
2,5 %
56 %
12 %
19 %
8%
4%
2%
7%
0,8 %
10 %
3%
2-7%
-
(23.900)
Werte in Klammern: Gewichteter Beitrag zum globalen Erwärmungspotential (GWP) über eine Zeitperiode von
100 Jahren.
Lesch K.H., Cerveny M., Leitner A., Berger B. 1990: Treibhauseffekt – Ursachen, Konsequenzen, Strategien.
Monographien Bd. 23.
Konzentrationen und Lebensdauern von Treibhausgasen.
GWP: Global warming potential, bezogen auf dieselbe Masse CO2
Komponente
1800
1991
% Zunahme
p.a.
Lebensdauer
(Jahre)
GWP (kg)
CO2 (ppm)
280
355
0,50
50 - 200
1
CH4 (ppm)
0,8
1,74
0,75
10
58
N2O (ppb)
288
311
0,25
130 - 150
206
5 - 15
30 - 50
0,50
0,1
1800
CFC11 (ppt)
0
280
4,00
65
3970
CFC12 (ppt)
0
484
4,00
130
5750
O3 (ppb)
Enquete Commission „Protecting the Earth’s Atmosphere“ and of the German
Bundestag (eds., 1992): Climate change – a threat to global development. Economica
Verlag Bonn, Verlag C.F. Müller Karlsruhe.
114
Treibhausgase (2)
Konzentrationen und Lebensdauern von Treibhausgasen (2008).
Gas
Pre-1750
tropospheric
concentration1
Current
tropospheric
concentration2
GWP3(100yr time
horizon)
Atmospheric
4
lifetime (years)
Increased
radiative
forcing 5
2
(W/m )
~ 100 4
1.66
Concentrations in parts per million (ppm)
Carbon dioxide (CO2)
383.9 7
280.6
1
Concentrations in parts per billion (ppb)
Methane (CH4)
700.8
1857 9/1735 9
25
124
0.48
Nitrous oxide (N2O)
270.10
321 9/320 9
298
1144
0.16
hours-days
0.354
4,75
45
0.063
10,9
100
0.17
6,13
85
0.024
1,81
12
0.033
Tropospheric ozone (O3)
251
344,1
n.a.
4
Concentrations in parts per trillion (ppt)
CFC-11
(trichlorofluoromethane)
(CCl3F)
zero
9
9
246 /243
9
CFC-12 (CCl2F2)
zero
541 /537
CF-113 (CCl2FFClF2)
zero
779/779
HCFC-22 (CHClF2)
9
9
zero
197 /175
HCFC-141b (CH3CCl2F)
9
HCFC-142b (CH3CClF2)
Halon 1211 (CBrCIF2)
9
zero
21 /17
9
725
9.3
0.0025
zero
20 9/17 9
2,31
17.9
0.0031
zero
4.4 9/4.2 9
1,89
16
0.001
9
9
Halon 1301 (CBrCIF3)
zero
3.2 /3.1
7,14
65
0.001
HFC-134a (CH2FCF3)
zero
49 9/41 9
1,43
14
0.0055
Carbon tetrachloride (CCl4)
zero
90 9/88 9
1,4
26
0.012
Methyl chloroform
(CH3CCl3)
zero
12.7 9/12.1 9
146
5
0.0011
22,8
3200
0.0029
Sulfur hexafluoride (SF6)
zero
Other Halocarbons
zero
6.40
9,11
/6.03
Varies by
substance
9,11
collectively
0.021
Fußnoten siehe: http://cdiac.ornl.gov/pns/current_ghg.html
Aus: Blasnig T.J. 2009: Recent greenhouse gas concentrations. http://cdiac.ornl.gov/pns/current_ghg.html
IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) 2007. Climate Change 2007: The Physical Science Basis,
Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate
Change (Solomon S., Qin D., Manning M., Chen Z., Marquis M., Averyt K.B., Tignor M. and Miller H.L. (eds.)].
Cambridge University Press, Cambridge United Kingdom and New York, NY, USA, 996 pp.
IPCC 2001. Climate Change 2001: The Scientific Basis. Houghton J. T., Ding Y., Griggs D. J., Noguer M., van
der Linden P. J., Dai X., Maskell K., Johnson C. A. (eds), Cambridge University Press, Cambridge, UK, 881pp.
Mitchell, J. F. B. 1989: The "greenhouse" effect and climate change. Reviews of Geophysics 27(1), 115-139.
Siegenthaler U. et al. 2005: Stable Carbon-Cycle Climate Relationship during the late Pleistocene. Science
310 (1313).
115
Treibhausgase (3)
Historische Entwicklung der Konzentrationen von Treibhausgasen.
Jahr
1850
1900
1960
1990
1995
ppm CO2
287
296
316
354
360
ppb CH4
750
970
1270
1720
1730
ppb N2O
260
292
296
310
312
Lelieveld J., Crutzen P.J., Dentener F.J. 1998: Changing concentration, lifetime and
climate forcing of atmospheric methane. Tellus 50B, 128-150.
Lifetime and global warming potential of human-generated greenhouse gases.
Gas
CO2
CH4
Amount in atmosphere (ppb)
386,000
Lifetime (years)
multiple
After 20 years
After 100 years
After 500 years
N2O
CFC-11
CFC-12
HCFC-22
1,774
319
0.251
0.538
0.169
12
114
45
100
12
1
72
289
6,730
11,000
5,160
1
25
298
4,750
10,900
1,810
1
8
153
1,620
5,200
549
Global warming potential
Mann M.E., Kump L.R. 2008: Dire predictions. Understanding global warming. The illustrated guide to the
findings of the IPCC. DK London, New York, Melburne, Munich, Delhi.
116
Spurengase und Global Change
Atmospheric trace gases that are radiatively active and of significance to global change.
Characteristic
Carbon
Carbon
Cholorofluo Methane
Nitrous
dioxide
monoxide
rocarbons
(CH4)
oxide
(CO2)
(CO)
(CFCs)
(N2O)
Principal
anthropogenic
Sources
Fossil fuels,
deforestation
Fossil fuels,
biomass
burning
Principal natural
sources
Balanced in
nature
Hydrocarbon
oxidation
Tropospheric
ozone (O3)
Water vapour
Refrigerants,
aerosols,
Industrial
Processes
Rice culture,
cattle, fossil
fuels,
biomass
burning
Fertlizer,
land use
conversion
Hydrocarbons (with
NOx)
biomass
burning
Land
conversion,
irrigation
None
Wetlands
Soils,
tropical
forests
Hydrocarbons
Evapotranspiration
Atmospheric lifetime
50 - 200
years
Months
60 - 100
years
10 years
0150 years
weeks to
months
Present atmospheric
concentration
(ppb at surface)
353.000
100
CFC-11:
0.28
1.720
310
25 - 45
790
288
10
3.000 - 6.000
in
stratosphere
CFC-12:
0.48
Present atmospheric
concentration
(1750-1800) (ppb at
surface)
Present annual
rate of increase
(%)
Relative contribution
to the anthropogenic
greenhouse effect
(%)
280.000
40-80
0
0.5
0.7-1.0
4
0.9
0.3
0.5 - 2.0
60
0
12
15
5
8
Krupa S.V. 1997: Air Pollution People, and Plants. University of Minnesota St. Paul, S. 69.
Unknown
117
Schwermetallkonzentrationen und -einträge
Obergrenzen von Schwermetallkonzentrationen in der Luft.
Konzentrationen
µg m
Element
Einträge
-3
abgelegen
µg m-2 d-1
Industrie
abgelegen
Industrie
As
2
200
0,6
3
Cd
1
100
0,8
200
Cr
3
200
Cu
10
100
Hg
6
200
Pb
60
450
Zn
10
8.000
30
5
900
10
270.000
10.000
Lahmann E. 1990: Luftverunreinigung - Luftreinhaltung. Paul Parey Berlin, Hamburg.
Schwankungsbreiten der Schwermetallflüsse (g ha-1 a-1) in Waldökosystemen Nordwestdeutschlands.
Element
Niederschlagsdeposition
Bodeninput
Cd
1,7 – 1,3
4,2 – 6,4
Co
0,43 – 1,8
2,1 – 7,1
Cr
2,4 – 8,1
7,1 – 26,1
Cu
20,6 – 39,3
58,0 – 96,4
Ni
4,5 – 10,9
18,0 – 31,0
Pb
84,1 – 194,0
180,0 – 389,0
Zn
112 – 316,0
369,0 – 643,0
Elling W., Heber U., Polle A., Beese F. 2007: Schädigung von Waldökosystemen. Auswirkungen anthropogener
Umweltveränderungen und Schutzmaßnahmen. Elsevier.
119
(3) RESISTENZREIHEN (Bäume)
Quellen für Resistenzreihen:
Dässler H.G. 1972: Zur Wirkungsweise der Schadstoffe. Der Einfluss von SO2 auf Blattfarbstoffe. Mitt. Forstl.
Bundesversuchsanstalt Wien, H.97, 353-366.
Davis D.D., Wilhour R.G. 1976: Susceptibility of woody plants to SO2 and photochemical oxidants. A literature
review. US
Davis D.D., Wood F.A. 1968: Relative sensitivity of 22 tree species to ozone. Phytopathology 58, 399.
Davis D.D., Wood F.A. 1972: Relative sensitivity of 18 tree species to ozone. Phytopathology 62, 14-19.
Drummond D.B. 1970: The sensitivity of 29 northeastern tree species to PAN. Phytopathology 60, 574.
Drummond D.B. 1971: Influence of high concentrations of PAN on woody plants. Phytopathology 61, 128.
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.
Guderian R. 1977: Air pollution. Ecological Studies 22. Springer Berlin.
Hock B., Elstner E.F. 1995: Schadwirkungen auf Pflanzen. Spektrum Akademischer Verlag.Heidelberg, Berlin,
Oxford.
Ranft H., Dässler H.G. 1970: Rauchhärtetest an Gehölzen im Fichten-Rauchschadensgebiet. Flora 159, 573588.
Schubert R. 1991: Bioindikation in terrestrischen Ökosystemen. Gustav Fischer Jena.
van Haut H., Stratmann H. 1967: Experimentelle Untersuchungen über die Wirkung von NOx auf Pflanzen.
Schriftenreihe Landesanstalt Immissions- und Bodennutzungsschutz des Landes Nordrhein-Westfalen, Essen
(BRD), Heft 7, 50-74.
Van Haut H. 1975: Kurzzeitversuche zur Ermittlung der relativen Phytotoxizität von Stickstoffdioxid. Staub
Reinh. Luft 35, 187-193.
Wood F.A. 1970: The relative sensitivity of 16 deciduous tree species to ozone. Phytopathology 60, 579.
Wood F.A., Davis D.D, 1969: Relative sensitivity of 18 tree species to ozone. Phytopathology 59, 1058.
121
Resistenzvergleiche
SO2
HF
NH3
HCl / Cl2
Abies alba
+++
+++
++
+++
Larix decidua
++
++
++
++
Picea abies
+++
+++
++
+++
Picea omorica
+++
Picea pungens
+
+
Pinus mugo
+
+
+
Pinus nigra
+
++
+
Pinus strobus
++
++
Pinus sylvestris
+++
++
Pseudotsuga menziesii
++
Taxus baccata
++
++
Acer campestre
-
+
+
Acer platanoides
-
-
+
Acer pseudoplatanus
+
+
++
Koniferen
++
+
++
++
+++
Laubbäume
++
+
Aesculus hippocastanum
+
Alnus glutinosa
+++
Betula pendula
++
+
++
Carpinus betulus
++
++
+++
+++
Fagus sylvatica
+
+
++
++
Platanus acerifolia
-
+
+
Populus alba
++
Populus tremula
+
Quercus rubra
-
+
-
++
Robinia pseudoacacia
-
+
+
+
++
+++
Sorbus aucuparia
++
Tilia cordata
++
Tilia platyphyllos
++
Ulmus glabra
+
+
+++
- sehr wenig empfindlich; + wenig empfindlich; ++ empfindlich; +++ sehr empfindlich
Schubert R. 1991: Bioindikation in terrestrischen Ökosystemen. Gustav Fischer Jena.
Resistenzreihe (Ammoniak)
Sehr empfindlich
Alnus glutinosa
Carpinus betulus
Pinus strobus
Tilia cordata
Mittlere Empfindlichkeit
Acer pseudoplatanus
Betula pendula
Fagus sylvatica
Laris kaempferi
Larix decidua
Picea abies
Pinus sylvestris
Taxus baccata
Thuja occidentalis
Relativ gering empfindlich
Acer campestre
Acer negundo
Acer platanoides
Chamaecyparis sp.
Pinus mugo
Pinus nigra
Quercus robur
Quercus rubra
Dässler H.G. 1991: Einfluss von Luftverunreinigungen auf die Vegetation. Gustav Fischer Jena.
122
Resistenzreihe (Chlorwasserstoff)
Sehr empfindlich
Alnus glutinosa
Alnus incana
Carpinius betulus
Picea abies
Acer platanoides
Fagus sylvatica
Larix decidua
Larix kaempferi
Picea omorika
Pinus strobus
Pinus sylvestris
Quercus robur
Quercus rubra
Relativ gering empfindlich
Chamaecyparis lawsoniana
Picea pungens
Pinus nigra
Populus tremula
Thuja plicata
Dässler H.G. 1991: Einfluss von Luftverunreinigungen auf die Vegetation. Gustav Fischer Jena.
123
124
Resistenzreihe (Fluorwasserstoff)
Sehr empfindlich
Larix decidua
Picea abies
Pinus sylvestris
Empfindlich
Alnus incana
Carpinus betulus
Castanea sativa
Larix kaempferi
Picea pungens
Pinus nigra
Pinus strobus
Salix elaeagnus
Taxus baccata
Tilia cordata
Acer negundo
Betula pendula
Fagus sylvatica
Fraxinus excelsior
Pinus contorta
Pinus mugo
Platanus hybrida
Populus candicans
Prunus cerasifera
Prunus serotina
Quercus rubra
Salix caprea
Ulmus glabra
Ulmus minor
Weitgehend tolerant
Acer campestre
Acer platanoides
Quercus robur
Dässler H.G. 1972: Zur Wirkungsweise der Schadstoffe. Der Einfluss von SO2 auf Blattfarbstoffe. Mitt. Forstl.
Bundesversuchsanstalt Wien, H.97, 353-366.
Resistenzreihen (Ozon) (1)
Empfindlichkeit gegenüber Ozon (250 ppb, 8 Stunden).
Ozonempfindliche Koniferen
Larix decidua *)
Larix leptolepis
Pinus banksiana *) **) ***)
Pinus nigra *) **)
Pinus rigida
Pinus silvestris
Pinus strobus
Pinus virginiana *) **)
Tsuga canadensis
Ozonresistente Koniferen
Abies alba
Abies balsamea
Abies concolor
Picea abies
Picea glauca
Picea pungens
Pinus resinosa
Thuja occidentalis
*) empfindlich auch bei 4-stündiger Begasung mit 250 ppb (8 Stunden)
**) empfindlich bei 8-stündiger Begasung mit 100 ppb
***) empfindlich bei 2-8-stündiger Begasung mit 100 ppb
Davis D.D., Wood F.A. 1972: Relative sensitivity of 18 tree species to ozone. Phytopathology 62, 14-19.
Wood F.A., Davis D.D. 1969: Relative sensitivity of 18 tree species to ozone. Phytopathology 59, 1058.
Empfindlichkeit gegenüber Ozon (250 ppb, 8 Stunden).
Ozonempfindliche Laubbäume
Cercis canadensis
Fraxinus americana *) **) ***)
Gleditschia triacanthos var. inermis *) **) ***)
Liquidambar styraciflua
Liriodendron tulipifera *) **) ***)
Populus maximowiczii x trichocarpa *) **) ***)
Platanus occidentalis **)
Quercus alba *)
Quercus coccinea
Quercus palustris
Sorbus aucuparia *)
Ozonresistente Laubbäume
Acer platanoides
Acer saccharum
Cornus florida
Cornus racemosa
Quercus imbricaria
Quercus robur
Tilia cordata
*) empfindlich auch bei 4-stündiger Begasung mit 250 ppb (8 Stunden)
**) empfindlich bei 8-stündiger Begasung mit 100 ppb
***) empfindlich bei 2-8-stündiger Begasung mit 100 ppb
Wood F.A., Coppolino J.B. 1972: The influence of ozone on deciduous forest tree species. Mitt. Forstl.
Bundesvers.Anst. 97, 233-254.
Wood F.A. 1970: The relative sensitivity of 16 deciduous tree species to ozone. Phytopathology 60, 579.
125
126
Resistenzreihe (Ozon) (2)
Sehr empfindlich
Larix decidua
Pinus nigra
Populus tremuloides
Sorbus aucuparia
Empfindlich
Acer negundo
Larix kaempferi
Pinus strobus
Pinus sylvestris
Weniger empfindlich
Acer platanoides
Betula pendula
Fagus sylvatica
Picea abies
Picea pungens
Quercus robur
Quercus rubra
Thuja occidentalis
Tilia cordata
Davis D.D., Wilhour R.G. 1976: Susceptibility of woody plants to SO2 and photochemical oxidants. A literature
review. US Environm. Protection Agency (USEPA), EPA-660/3-76-102.
127
Resistenzreihe (Ozon) (3)
Liste ozonempfindlicher Baumarten (modifiziert nach Krupa et al. 1998 und ICP Forests).
Krupa S.V., Tonneijck A.E.G., Manning W.J. 1998: Ozone. In: Flagler R.B. (ed.), Recognition of air
pollution injury to vegetation: A pictoral atlas, 2nd. Edition. Air and Waste Management Association,
Pittsburg, PA, 1-28.
http://www.ozone.wsl.ch.
128
Resistenzreihe (PAN)
Empfindlichkeit gegenüber PAN (200-300 ppb, 8 Stunden).
PAN-empfindliche Laubbäume
Acer saccharinum
Fraxinus americana *)
Gleditschia triacanthos
Quercus alba *)
Quercus palustris *)
Quercus rubra *)
PAN-resistente Laubbäume
Acer platanoides
Acer saccharum
Betula pendula
Fraxinus pennsylvania
Liquidambar styraciflora
Liriodendron tulipifera
Malus pumila
Populus maximowiczii x trichocarpa
Sorbus americana
Tilia cordata
PAN-resistente Koniferen
Abies balsamea
Abies concolor
Larix decidua
Larix leptolepis
Picea glauca
Picea pungens
Pinus nigra
Pinus resinosa
Pinus rigida
Pinus strobus
Pinus silvestris
Pinus virginiana
Thuja occidentalis
Tsuga canadensis
*) resistent gegen 100-200 ppb (8 Stunden)
Drummond D.B. 1970: The sensitivity of 29 northeastern tree species to PAN. Phytopathology 60, 574.
Drummond D.B. 1971: Influence of high concentrations of PAN on woody plants. Phytopathology 61, 128.
129
Resistenzreihe (Schwefeldioxid)
Sehr empfindlich
Larix decidua
Picea abies
Pinus ponderosa
Pinus sylvestris
Empfindlich
Larix kaempferi
Picea omorica
Pinus mugo
Pinus nigra
Salix pentandra
Tilia cordata
Fagus sylvatica
Picea pungens
Sorbus aucuparia
Verhältnismäßig tolerant
Acer negundo
Taxus baccata
Weitgehend tolerant
Chamaecyparis pisifera
Platanus hybrida
Ranft H., Dässler H.G. 1970: Rauchhärtetest an Gehölzen im Fichten-Rauchschadensgebiet. Flora 159, 573588.
130
Resistenzreihen (Stickstoffoxide)
Empfindlichkeit gegenüber Stickstoffdioxid (Blattempfindlichkeit; 200-300 ppb, 8 Stunden).
Sehr empfindlich
Laubbäume
Betula pendula
Malus sp.
Pyrus sp.
empfindlich
Laubbäume
Acer platanoides
Acer palmatum
Tilia cordata
Koniferen
Larix decidua
Larix leptolepis
Koniferen
Abies pectinata
Picea alba
Picea pungens glauca
Weniger empfindlich
Laubbäume
Carpinus betulus
Fagus silvatica
Fagus silvatica atropurpurea
Ginkgo biloba
Quercus robur
Koniferen
Pinus nigra var. austriaca
Pinus mugo var. mughus
Taxus baccata
Van Haut H. 1975: Kurzzeitversuche zur Ermittlung der relativen Phytotoxizität von Stickstoffdioxid. Staub
Reinh. Luft 35, 187-193.
Sehr empfindlich
Betula pendula
Larix decidua
Larix kaempferi
Abies alba
Acer platanoides
Picea pungens glauca
Tilia cordata
Tilia platyphyllos
Wenig empfindlich
Carpinus betulus
Fagus sylvatica
Ginko biloba
Pinus mugo
Pinus nigra
Querecus robur
Taxus baccata
Ulmus glabra
van Haut H., Stratmann H. 1967: Experimentelle Untersuchungen über die Wirkung von NOx auf Pflanzen.
Schriftenreihe Landesanstalt Immissions- und Bodennutzungsschutz des Landes Nordrhein-Westfalen, Essen
(BRD), Heft 7, 50-74.
(4) DATEN ZUM WALD (global und national)
131
133
Waldflächen (global) (1)
Globale Waldkennzahlen.
Globale Waldfläche
davon Tropen
davon kaltgemäßigte boreale Zone
davon Wälder der gemäßigten Zone
Waldverlust in den Tropen durch nicht nachhaltige Nutzung *)
Kohlenstoffpool
(zweitgrößter C - Speicher nach den Ozeanen)
C - Nettoaufnahme der Biosphäre **)
3,5 Mia. Hektar
1,7 Mia. Hektar
1,2 – 1,4 Mia. Hektar
0,7 Mio. Hektar
17 Mio. Hektar p.a.
1.200 – 1.400 Mia. Tonnen C
60 Mia. Tonnen C p.a.
*) durch Ausweitung landwirtschaftlicher Nutzflächen und industrielle Erschließung
**) ebensoviel, wie durch Verrottung der abgestorbenen Substanz wieder in die Atmosphäre freigesetzt wird
Schmidt R. 1994: Die Bedeutung der Wälder und der Waldwirtschaft für die globale Klimapolitik.
In: Waldökosysteme im globalen Klimawandel. Hintergründe und Handlungsbedarf, 19 - 40. Economica
Verlag Bonn.
Globale Waldverteilung.
Borealer Nadelwald
Schweden, Finnland, Russland, Kanada, Alaska
Wälder der gemäßigten Zone
Mitteleuropa
Immergrüner tropischer Regenwald
Indonesien, Thailand, Kongo, Zaire, Madagaskar, Liberia, Brasilien (Peru)
Subtropischer und tropischer regengrüner Wald
Mio. km2
9,2
7,7
10,0
9,0
Südchina, Thailand, Nepal, Mexiko
Deutscher Bundestag 1992: Climate change - a threat to global development. Economica Verlag Bonn.
Globale Waldflächen und Waldanteile.
Welt gesamt
Entwickelte Länder
Entwicklungsländer
Gesamt
Mio. ha
Wald
Mio. ha
Anteil
%
13.075
5.485
7.591
4.094
1.829
2.264
31,3
33,3
29,0
Deutscher Bundestag 1992: Climate change - a threat to global development. Economica Verlag Bonn.
134
Globale Waldanteile.
Entwickelte Länder
Nordamerika
Westeuropa
ehemalige UdSSR
Japan
Sonstige
Summe
Anteil (%)
14,9
3,1
22,5
0,6
2,9
44,7
Entwicklungsländer
Afrika
Naher Osten
China
Sonstiges Asien, Pazifik
Lateinamerika
Sonstige
Summe Entwicklungsländer
15,7
2,4
2,8
8,7
24,8
0,9
55,3
Deutscher Bundestag 1992: Climate change - a threat to global development.
Economica Verlag Bonn.
Globale Waldanteile.
Staaten mit
borealen Wäldern
temperierten
Wäldern
tropischen
Wäldern
Alle Staaten
7,012
7,093
Mio. km2
Afrika
Amerika
-
0,081
2,03
3,108
8,898
14,036
Asien ohne UdSSR
-
1,884
3,034
4,918
Pazifische Staaten
-
0,487
0,426
0,913
Europa + UdSSR
7,17
2,115
-
9,285
Welt
9,20
7,675
19,37
36,245
ca. 50 %
ca. 50 %
Herkendell J., Pretzsch J. 1995: Die Wälder der Erde. Bestandsaufnahmen und Perspektiven.
Beck, München.
135
Change in forested land 1990-2000 by region.
Total land
Total forest
Total forest
area
1990
2000
Africa
Asia and the
Pacific
Europe
Latin
America and
the
Caribbean
North
America
West Asia
World
% of land
forested in
2000
Change
1990-2000
% change
per year
-0.7
-0.1
Million ha
2963.3
3463.2
Million ha
702.5
734.0
Million ha
649.9
726.3
21.9
21.0
Million ha
-52.6
-7.7
2359.4
2017.8
1042.0
1011.0
1051.3
964.4
44.6
47.8
9.3
-46.7
0.1
-0.5
1838.0
466.7
470.1
25.6
3.9
0.1
372.4
13,014.1
3.6
3960.0
3.7
3866.1
1.0
29.7
0.0
-93.9
0.0
-0.24
http://www.grida.no/publications/other/geo3/?src=/geo/geo3/english/fig91.htm (from FAO 2001)
136
Die Wälder der Erde.
Region
Afrika
Asien
Europa
Nordamerika
Ozeanien
Südamerika
Gesamt
Mio. Hektar
650
548
1039
549
198
886
3869
% aller Wälder
17
14
27
14
5
23
100
Natürliche Wälder
642
432
1007
532
194
875
3682
Waldpflanzungen
8
116
32
18
3
10
187
FAO 2001: State of the world’s forest 2001. The FAO Forestry Department, Rome, Italy.
Kohlenstoffvorräte in der Vegetation und in Böden.
Biom
Mio. km2
Vegetation
Tropische Wälder
Gemäßigte Zonen
Boreale Wälder
Tropische
Savannen
Gemäßigte
Graslandzonen
Wüsten/Halbwüsten
Tundra
Feuchtgebiete
Landwirtschaft
Gesamt
*) “top mass”
Böden *)
Gesamt
Gt C
Gt C
Gt C
17,6
10,4
13,7
22,5
212
59
88
66
216
100
471
264
428
159
559
330
12,5
9
295
304
45,5
9,5
3,5
16,0
151,2
8
6
15
3
466
191
121
225
128
2011
199
127
240
131
2477
FAO 2001: State of the world’s forest 2001. The FAO Forestry Department, Rome, Italy.
Waldverteilung (global) - Grafik
Globale Waldverteilung.
http://www.fao.org/forestry/site/fra/en
137
138
Waldfläche pro Kopf (global) - Grafik
Entwicklung der globalen Waldfläche in Hektar pro Kopf der Weltbevölkerung
(Quelle: UN 2005, FAO/FAOSTAT 2007 bis zum Jahr 2000; ab 2010 bis 2050 Prognose unter Fortschreibung der
Trends auf der Basis der von der UN bzw. der FAO dargelegten Zahlen).
Schulte A. 2007: Dendromasse – Trends und Interdependenzen. Forstarchiv 78, 59-64. http://www.waldzentrum.de/pdf/mitarbeiter/schulte_forstarchiv_dendromasse_07.pdf
FAO 2004: Interactive Wood Energy Statistics. Food and Agriculture Organization, Rome.
FAO 2005: State of the World’s Forests 2005. Food and Agriculture Organization of the United Nations, Rome
FAO/FAOSTAT 2007: www.faostat.fao.org. Food and Agriculture Organization, Rome (April 2007).
Isermeyer F., Zimmer Y. 2006: Thesen zur Bioenergiepolitik in Deutschland Bundesforschungsanstalt für
Landwirtschaft, Braunschweig.
Mrosek T., Kies U., Schulte A. 2005: Clusterstudie Forst und Holz Deutschland. Holzzentralblatt 84, 1113-1117
Rodehutskors J. 2006: Nachwachsende Kunststoffe: Ethen aus der Holzvergasung. Masterarbeit, FB 8 – Technischer
Umweltschutz, FH Lippe und Höxter, Höxter.
Scheer H. 2005: Energieautonomie – Eine neue Politik für Erneuerbare Energien. Verlag Antje Kunstmann, München
Schulte, A. 1999. Trends und Interdependenzen der Globalisierung: Droht eine Marginalisierung der deutschen Forstund Holzwirtschaft? Forstarchiv 70, 223-227.
Schulte, A. 2006: Mobilisierbare Holzpotenziale geringer als erwartet – Teil 2: Holzzentralblatt 38, 1090
Seiler M., Profft I. 2007. Entwicklung der weltweiten Waldfläche. www.waldundklima.net/wald/wald_welt_01.php
(27.04.2007).
SEF 1997. Globale Trends 1998. Stiftung Entwicklung und Frieden (Hrsg.). Fischer, Frankfurt a. M.
UN 2005: World Population Prospects: The 2004 Revision. Vereinte Nationen, New York.
VHI 2006: Stellungnahme zum BMU-Konsultationspapier zur Entwicklung eines Instruments zur Förderung der
Erneuerbaren Energien im Wärmemarkt, und: Position der Holzwerkstoffindustrie zur Nutzung von Bioenergie.
www.vhi.de (24.05.2006).
VHI 2007: Branchendaten. Verband der Holzwerkstoffindustrie. www.vhi.de (April 2007).
Wenzelides M., Hagemann H., Schulte A. 2006a: Zukunftsrohstoff Dendromasse wird knapp und teuer – Das neue
Holzmaß ist ein Barrel-Äquivalent AFZ/DerWald 61, 1202-1206.
Wenzelides M., Hagemann H., Schulte A. 2006b: Mobilisierbare Holzpotenziale geringer als erwartet – Teil 1.
Holzzentralblatt 38, 1090.
139
Wald - C-Emissionen und -aufnahme (global) - Grafik
Historische Trends der Kohlenstoffemission und –aufnahme.
These graphs show historical trends in forest carbon emissions (red) and uptake (green) for the period between
1855 and 2000 in Mt CO2 equivalents. The US and Europe have become net carbon sinks after a long history of
deforestation.
Mann M.E., Kump L.R. 2008: Dire predictions. Understanding global warming. The illustrated guide to the findings
of the IPCC. DK London, New York, Melburne, Munich, Delhi.
140
Waldfläche - Nettoänderungen (global) - Grafik
Länder mit großen Nettoänderungen der Waldfläche 2000-2005.
http://www.fao.org/forestry/static/data/fra2005/maps/2.7.jpg
Der Zuwachs an landwirtschaftlichen Flächen erfolgt überwiegend zu Lasten des Waldes: Jährlich verschwanden
zwischen 1989 und 1990 im Mttel 15,4 Mio. Hektar der tropischen Waldfläche (0,8% des Bestandes; Nisbet 1991).
Der Nettozuwachs an Agrarfläche betrug 1860 und 1919 430 Mio. Hektar und zwischen 1990 und 1978
420 Mio. Hektar. In den letzten 8000 Jahren hat sich die globale Fläche von 8080 Mio. Hektar um 40 %, in Europa
sogar um 62 % reduziert (Sullivan 1997).
Nisbet E.G. 1994: Globale Umweltveränderungen. Spektrum Akademischer Verlag Heidelberg.
Sullivan F. 1997: Forest Report. Im Auftrag des World Wide Fund for Nature (WWF), London.
Entwaldung - Grafik
Entwaldung (mittlerer jährlicher Waldverlust in Hektar, 2000-2006).
http://de.mongabay.com/news/2008/0808-080108-deforestation.html
141
142
Wald (Europa)
Waldverteilung in Europa.
Gebiet
Skandinavien
Nordwesteuropa
Mitteleuropa und Frankreich
Iberische Halbinsel
Österreich
Südosteuropa und Italien
Europa ohne ehemalige UdSSR
Anteil (%)
ha pro Kopf
59,8
8,6
29,9
49,0
46,2
29,7
35,4
3,43
0,05
0,21
0,58
0,50
0,29
0,35
UN - ECE / FAO 1992 (zitiert in Schieler K., Büchsenmeister R., Schadauer K. 1995: Österreichische
Forstinventur. FBVA - Berichte 92, Wien).
Holzvorrat in Europa.
Land
Schweiz
Deutschland
Tschechien
Polen
Slowenien
Italien
Frankreich
Norwegen
Schweden
Finnland
Österreich
Vorratsfestmeter pro Hektar
333
301
244
191
207
169
139
96
112
86
292
Schieler K., Büchsenmeister R., Schadauer K. 1995: Österr. Forstinventur. FBVA - Berichte 92, Wien.
Waldkennzahlen für Europa.
Kohlenstoffvorrat in Bäumen und Böden Europas
Kohlenstoffvorrat in Baumbiomasse
Geschätzte Nettosequestration in europäischen Waldbäumen
Geschätzte Nettosequestration in europäischen Waldböden
Nettosequestration in europäischen Wäldern (incl. Böden)
Kohlenstoffvorrat
Kohlenstoffzunahme in der Atmosphäre
19.978 Mio. Tonnen C
7.927 Mio. Tonnen C
101 Mio. Tonnen C p.a.
53,2 Tonnen C pro Hektar
3.200 Mio. Tonnen C p.a.
Karjalainen T., Nabuurs G.J., Liski J., Pussinen A., Lapvetelainen T., Eggers T. 2000: Carbon sequestration.
EFI News 1/00, 5 - 7.
Als Kohlenstoff - Vorrat wird hier der Vorrat in Bäumen, Bodenvegetation, Boden oder Produkten verstanden.
Die Kohlenstoffspeicherung (Sequestration) bzw. ihre Speicherfähigkeit spielt im Zusammenhang mit dem
Treibhauseffekt eine Rolle.
143
Wald (Österreich) (1)
Vergleich von fünf Inventurperioden (Österreich).
Waldfläche (Mio. ha)
Bewaldungsprozent
Vorrat (Mio. Vfm)
1961 - 70
1971 - 80
1981 - 85
1986 - 90
1992 - 96
2000/02
3,69
3,75
3,86
3,88
3,92
3,96
44,0
44,8
46,0
46,2
46,8
47,2
780
827
934
972
988
1095
Nadelholzreinbestände (%)
-
70
68
67
65
62
Fichtenreinbestände (%)
-
45
45
45
44
41
NH/LH - Mischbestände (%)
-
13
14
14
14
15
LH/NH - Mischbestände (%)
-
8
9
9
10
11
Laubholzreinbestände (%)
-
9
9
10
11
12
Vfm (Vorratsfestmeter): m3 stehendes Holz mit Rinde (Österr. Waldinventur: >10 cm Durchmesser, ab
81/85: 5 cm)
NH: Nadelholz; LH: Laubholz
Bundesamt und Forschungszentrum für Wald 2004: Österreichische Waldinventur 2000/2002 –
Hauptergebnisse. BFW - Praxis Nr. 3 (Beilage zur Österreichischen Forstzeitung)
Baumarten in Österreich nach Vorrat und Stammzahl (1997).
Baumart
Fichte
Buche
Weißkiefer
Lärche
Tanne
Eiche
Vorrat (%)
60,9
9,1
8,5
6,9
4,7
2,3
Stammzahl (%)
59,3
9,4
6,7
4,0
2,7
2,4
Österreichische Forstzeitung. Beilage zur Ausgabe 12/1997: Waldinventur 1992/96. Zur Nachhaltigkeit im
österreichischen Wald.
Verteilung der Waldfläche, Stammzahlen und Mittelstammvolumen nach Meereshöhen in Österreich.
Meereshöhe
- 300 m
- 600 m
- 900 m
- 1200 m
- 1500 m
- 1800 m
- 2100 m
> 2100 m
Waldfläche (%)
3,9
20,7
22,5
20,2
17,3
11,6
3,6
Stammzahlen/ha
987
1136
1118
989
882
723
521
269
Volumen des
Mittelstammes (Vfm)
0,25
0,27
0,26
0,31
0,33
0,38
0,46
0,70
Schieler K., Büchsenmeister R., Schadauer K. 1995: Österreichische Forstinventur. FBVA - Berichte 92 (Wien).
144
Wuchsgebiet (WG)
WG
Nr.
Gesamtfläche (km²)
Waldfläche (km2)
Waldanteil (%)
Innenalpen - kontinentale Kernzone
1.1
2310,46
633,45
27,42
Subkontinentale Innenalpen - Westteil
1.2
4516,93
1217,48
26,95
Subkontinentale Innenalpen - Ostteil
1.3
6491,88
3110,65
47,92
Nördliche Zwischenalpen - Westteil
2.1
4069,16
1706,87
41,95
Nördliche Zwischenalpen - Ostteil
2.2
3169,80
1909,70
60,25
Östliche Zwischenalpen - Nordteil
3.1
2025,54
1531,10
75,59
Östliche Zwischenalpen - Südteil
3.2
3892,62
2696,23
69,27
Südliche Zwischenalpen
3.3
1919,32
1085,85
56,57
Nördliche Randalpen - Westteil
4.1
8639,18
5052,33
58,48
Nördliche Randalpen - Ostteil
4.2
6819,59
4854,26
71,18
Niederösterreichischer Alpenostrand
(Thermenalpen)
5.1
1271,06
947,31
74,53
Bucklige Welt
5.2
1099,50
690,88
62,84
Ost - und Mittelsteirisches Bergland
5.3
2901,52
1891,17
65,18
Weststeirisches Bergland
5.4
955,64
696,55
72,89
Südliche Randgebirge
6.1
1988,49
1475,49
74,20
Klagenfurter Becken
6.2
2005,48
864,20
43,09
Nördl. Alpenvorland - Westteil
7.1
4147,97
1016,72
24,51
Nördl. Alpenvorland - Ostteil
7.2
2991,13
467,37
15,63
Pannonisches Tief - und Hügelland
8.1
9259,40
1454,64
15,71
Subillyrisches Hügel - und
Terrassenland
8.2
4933,12
1823,95
36,97
Mühlviertel
9.1
3616,36
1450,12
40,10
Waldviertel
9.2
4857,65
2294,00
47,22
83.881,82
38.870,33
46,34
Summe Österreich
Bundesausbildungs- und Forschungszentrum für Wald, Naturgefahren und Landschaft 2008.
145
Flächen und Flächenanteile der Waldfunktionen in Österreich nach Wuchsgebieten (WG).
E: Erholungswirkung, N: Nutzwirkung, S: Schutzwirkung, W: Wohlfahrtswirkung.
WG
Gesamt
summe
(ha)
E
Erholung
N
Nutzwald
S
Schutzwald
W
Wohlfahrt
%E
Erholung
Flächen (km²)
%N
Nutzwald
%S
Schutzwald
%W
Wohlfahrt
Flächenanteile (%)
654.596
2.849
422.263
189.502
39.982
0,44
64,51
28,95
6,11
1.1
56.408
492
10.777
44.330
809
0,87
19,11
78,59
1,43
1.2
103.213
324
22.914
78.694
1.281
0,31
22,20
76,24
1,24
1.3
263.719
2.079
130.461
129.841
1.338
0,79
49,47
49,23
0,51
2.1
143.205
3.292
42.119
95.794
2.001
2,30
29,41
66,89
1,40
2.2
163.866
1.798
77.220
76.705
8.142
1,10
47,12
46,81
4,97
3.2
187.809
310
162.105
21.091
4.303
0,16
86,31
11,23
2,29
3.3
75.182
324
36.372
36.597
1.888
0,43
48,38
48,68
2,51
4.1
415.223
3.804
171.460
217.027
22.933
0,92
41,29
52,27
5,52
4.2
419.538
1.171
292.426
98.192
27.749
0,28
69,70
23,40
6,61
5.1
62.352
118
40.248
5.799
16.187
0,19
64,55
9,30
25,96
5.2
44.183
687
39.177
3.778
542
1,55
88,67
8,55
1,23
5.3
245.603
3.648
200.034
21.507
20.413
1,49
81,45
8,76
8,31
5.4
41.389
83
38.350
1.959
997
0,20
92,66
4,73
2,41
6.1
91.946
947
45.797
43.668
1.533
1,03
49,81
47,49
1,67
6.2
75.265
3.632
65.270
656
5.707
4,83
86,72
0,87
7,58
7.1
97916
1.398
67.537
1.364
27.618
1,43
68,97
1,39
28,21
7.2
36543
673
26.903
262
8.704
1,84
73,62
0,72
23,82
8.1
103958
1.627
62.027
12.686
27.618
1,56
59,67
12,20
26,57
8.2
160044
1.134
139.388
1.563
17.959
0,71
87,09
0,98
11,22
9.1
123599
3.649
112.020
2.062
5.868
2,95
90,63
1,67
4,75
9.2
178902
Sum
me
3744459
1.386
172.172
888
4.456
0,77
96,24
0,50
2,49
35.424
2377.041
1083.965
248.029
0,95
63,48
28,95
6,62
Bundesausbildungs- und Forschungszentrum für Wald, Naturgefahren und Landschaft 2008.
(5) KLIMAWANDEL
147
Klimasystem
Das Klimasystem.
Berner U., Streif H.J. 2000: Klimafakten. Schweizerbart‘sche Verlagsbuchhandlung Stuttgart.
149
150
Anthropogene Antriebe und Reaktionen beim Klimawandel
Anthropogene Antriebe und Reaktionen beim Klimawandel.
IPCC 2007: Global Change. Genf. http://www.ipcc.ch/ipccreports/index.htm
Deutsche Version: http://www.greenpeace.ch/uploads/tx_ttproducts/datasheet/2007_Stu_IPCC-Bericht_de.pdf
151
Komponenten des Strahlungsantriebs
Komponenten des Strahlungsantriebs.
Deutsche
Version:
http://www.greenpeace.ch/uploads/tx_ttproducts/datasheet/2007_Stu_IPCCBericht_de.pdf
152
Globale anthropogene Treibhausgasemissionen
Globale anthropogene Treibhausgasemissionen.
Globaler Primärenergieverbrauch nach Treibstofftypen
Globaler Primärenergieverbrauch nach Treibstofftypen.
Mann M.E., Kump L.R. 2008: Dire predictions. Understanding Global Warming. DK London, N.Y.
153
Globaler Pro-Kopf-Energieverbrauch nach Regionen
Globaler Pro-Kopf-Energieverbrauch nach Regionen.
154
155
Trends der Konzentrationen von CO2, CH4 und N2O (1)
Trends der Konzentrationen von CO2, CH4 und N2O.
156
Trends der Konzentrationen von CO2, CH4 und N2O (2)
Änderungen der Treibhausgase basierend auf Eisbohrkernen und modernen Daten.
Atmosphärische Konzentrationen von CO2, CH4 und N2O in den letzten 10.000 Jahren (große Grafiken) und seit
1750 (eingefügte Grafiken). Dargestellt sind Messungen aus Eisbohrkernen (Symbole mit verschiedenen Farben
für unterschiedliche Studien) und atmosphärischen Proben (rote Linien). Die entsprechenden Strahlungsantriebe
sind auf der rechten Achse angegeben.
157
Trends der CO2-Konzentrationen (Mauna Loa und Südpol)
Entwicklung der Kohlendioxidkonzentrationen (Mauna Loa und Südpol; 1950-2000)
Schär C. 2005: Vorlesungsfolien Erd- und Produktionssysteme, Wintersemester 2004/2005, Institut für
Atmosphäre und Klima, ETH Zürich. Teil 4: Anthropogene Effekte.
http://ethz.planetmages.ch/Erd-Prod-Sys/Schaer/Anthropogen.pdf
Globale Temperaturzunahme 1860-2006
Globale Temperaturzunahme 1860-2006 (Abweichung vom Mittel 1961-1990).
http://www.hamburger-bildungsserver.de/welcome.phtml?unten=/klima/klimawandel/klimaaenderung/temp20jh.html
Globaler Temperaturverlauf und Scenario-Unsicherheit.
158
Aktuelle gemessene Temperaturänderungen 1979-2005
Orange: 0,1-0,3°C, hellrot: 0,4-0,5°C, dunkelrot: 0,5-0,6°C
Aktuelle, gemessene Temperaturänderungen.
159
160
Globale Änderungen von Temperatur, Meeresspiegel und
Schneedecke auf der nördlichen Hemisphäre
Globale Änderungen von Temperatur, Meeresspiegel und Schneedecke auf der nördlichen Hemisphäre.
161
Globale und kontinentale Temperaturänderungen
Globale und kontinentale Temperaturänderung.
162
Globale Temperaturänderungen
Globale Temperaturänderungen.
Globale und alpine Niederschlagstrends
Globale Niederschlagstrends (1901-1999).
Alpine Niederschlagstrends (1901-1999).
163
(6) VERSCHIEDENES
165
167
Äquivalentleitfähigkeiten
Äquivalentleitfähigkeiten für unendlich verdünnte Lösungen
Einheiten
pH
Ammonium
Calcium
Magnesium
Natrium
Kalium
Alkalinität
Sulfat
Nitrat
Chlorid
mg N - NH4 L
kS cm2 eq - 1
Äquivalentleitfähigkeit
(25 °C)
kS cm2 eq - 1
106 * 10 - pH
0,3151
0,3500
Faktor zur Umrechnung
in µeq L - 1
-1
Äquivalentleitfähigkeit
(20 °C)
71,39
0,0670
0,0735
mg L
-1
49,90
0,0543
0,0595
mg L
-1
82,24
0,0486
0,0531
mg L
-1
43,48
0,0459
0,0501
mg L
-1
25,58
0,0670
0,0735
1000
0,0394
0,0445
20,82
0,0712
0,0800
71,39
0,0636
0,0714
28,21
0,0680
0,0764
meq L
-1
mg SO4 L
-1
mg N - NO3 L
mg L
-1
-1
UN - ECE 2004: Manual on methods and criteria for harmonized sampling, assessment, monitoring and analysis
of the effects of air pollution on forests, Part 1.
168
Akute Schädigungen und Verwechslungsmöglichkeiten
Sichtbare Symptome, hervorgerufen durch Luftschadstoffe, und Beispiel für
Verwechslungsmöglichkeiten.
Schadstoff
SO2
Nadeln
Blätter
NO2
Nadeln
Blätter
HF
NH3
Nadeln
Blätter
Nadeln
Blätter
O3
Streusalz
Herbizide
Nadeln
Blätter
Nadeln
Blätter
Nadeln /
Blätter
Akute Schädigungen
Verwechslungsmöglichkeiten
Spitzennekrosen bis zu Totalnekrosen
Chlorosen
Rand- und Interkostalnekrosen
N-Überschuss, Trockenheit, Kälte/Hitze
K-, Fe-, N-Mangel
Trockenheit, Überflutung, Pilzinfektionen, N-,
P-Mangel
K-Mangel
Mg-Mangel, Trockenheit, Kälte/Hitze
Unterernährung
Rotverfärbungen, Blattverkrümmung
Spitzennekrosen bis zu Totalnekrosen
Verfärbungen
Fahlwerden von Blattspitzen und
Blättern
Braunrote Rand- und
Interkostalnekrosen bis zu
Totalnekrosen
Braune Nekrosen
Rand- und Spitzennekrosen
Braunrote / braungraue bis schwarze
Epidermisverfärbung
Spitzenbräune
Braungraue bis schwarze Verfärbung
vom Rand / von der Spitze her
Chlorosen
Bronzierung
Chlorotische Punktierung
Meist dunkle Punktierung
Rötung (jüngste Triebe)
Randnekrosen
Chlorosen
Trockenheit, Überflutung
Trockenheit, Temperatur, Insekten,
Pilzinfektionen
Trockenheit, Temperatur, Herbizide
N-Mangel, Mg-Mangel
Insektenschaden, Trockenheit, Kälte/Hitze
Zikaden, Brennglaseffekt, Pilzbefall
Pilzinfektionen
Nährstoffmangel
169
Biochemische Pflanzenreaktionen
Mögliche bzw. beobachtete Reaktionen verschiedener Enzyme und anderer Pflanzeninhaltsstoffe in
Pflanzenzellen auf Luftschadstoffe bzw. Stress.
Enzym
Ascorbatperoxidase
Enolase
Glucanendo-1,3-Glucosidase
(β-1,3-Glucanase)
Glucose-6-Phosphat Dehydrogenase
Glutamat-Dehydrogenase
Glutathion-S-Transferase
Katalasen
Nitratreduktase
Nitritreduktasen
Peroxidasen (POD)
Phenylalanin-ammoniumlyase (PAL)
Phosphofructokinase
Phosphoenolpyruvat Carboxylase (PEPCA)
Phosphoenolpyruvat Carboxylase (PEPCA)
6-Phosphofructo-Kinase
Phosphorylasen
Polyphenoloxidase
Rubisco
SH-Enzyme
Stilbensynthase
Superoxiddismutase
Stressmetaboliten
Putrescin
Prolin
Polyamine
Bildung flüchtiger Substanzen
Ethen
Schwefelwasserstoff
Komponenten des antioxidativen
Systems und andere
Ascorbinsäure
Glutathion / Thiole
Peroxidasen
Ascorbatperoxidase
Superoxiddismutase
Pigmentgehalte und -quotienten
Chlorophyll, Carotin
α/β-Carotin
Xanthophyll/Carotin
Chlorophyll/Carotin
Luftschadstoff
Enzymreaktion
Oxidantien
HF
Oxidantien
Aktivierung
Inhibierung
Aktivierung
Ozon
Säuren
CKWs, (Ozon)
Ozon
SO2
NO2
HF, SO2, Ozon; Stress allgemein
Oxidantien
Ozon
O3
SO2
Ozon
SO2
SO2, NO2, NMHC
SO2, Ozon
Oxidantien
Oxidantien
saure Gase, Ozon
Aktivierung
Aktivierung
Aktivierung
Aktivierung
Inhibierung
Aktivierung
Aktivierung
Aktivierung
Aktivierung
Aktivierung
Inhibierung
Aktivierung
Inhibierung
Oxidantien, Säuren
Wasserstress
Oxidantien
Zunahme
Zunahme
Zunahme
Stress allgemein
SO2
Zunahme
Zunahme
SO2
SO2
Stress
Oxidantien
Oxidantien
Zunahme
Zunahme
Zunahme
Zunahme
Zunahme
Oxidantien
Abnahme in vergilbten
Nadeln
Abnahme
Inhibierung
Inhibierung
Aktivierung
Aktivierung
Zunahme in vergilbten
Nadeln
Abnahme in vergilbten
Nadeln
170
Bioindikatoren (1)
Beispiele für Wirkungs- und Akkumulations-Bioindikatoren.
Wirkungs-Indikatoren
Immissionskomponente
O3
Tabak Bel W 3, Spinat, Sojabohne
HF
Gladiole, Schwertlilie, Tulpe, Begonie
PAN
kleine Brennessel, 1jähriges WiesenRispengras
SO2
Luzerne, Buchweizen, Großer Wegerich,
Rotklee, Buschbohne
NO2
Spinat, Sellerie, Tabak
NH3
Grünkohl
Cl2
Spinat, Bohnen, Salat, Mais
Ethen
Petunie, Salat, Tomate
Radionuklide
PAH
Schwermetallionen
-
Exposition von Pflanzen im Freiland, geordnet nach Bioindikatoren.
Indikator
Schadstoffindikation
Standardisierte
Metalle, chlororganische Verbindungen,
Graskultur
PAH, Fluor, Schwefel, Chlor, PCDD/F
Klon-Fichten
Metalle, chlororganische Verbindungen,
PAH, Fluor, Schwefel, Chlor
Flechten
Gase und partikelförmige Stoffe, Metalle,
PAH, PCB, Chlorbenzole, PCDD/F
Tabak (BelW3)
Ozon (als Leitsubstanz für
luftverunreinigende Photooxidanien)
Kleine Brennessel
luftverunreinigende Photooxidanien), PAN
Buschbohne
luftverunreinigende Photooxidanien),
Stickstoffoxide, Schwefeldioxid
Gladiole
Fluoride
Grünkohl
Weißklee
PAH, chlororganische Verbindungen, Metalle
luftverunreinigende Photooxidanien)
Akkumulations-Indikatoren
Keine Akkumulation
Fichte, Kiefer, Buche; Weidelgras
Keine Akkumulation
Fichte, Kiefer, Buche; Welsches
Weidelgras
[Fichte, Buche]
(Fichte)
Welsches Weidelgras
Keine Akkumulation
Rentierflechte, isländisches Moos
Grünkohl
Welsches Weidelgras; Moose
Bewertung
Stoffakkumulation
Stoffakkumulation und
Blattschädigung
Thallusschädigung und
Stoffakkumulation
Blattschädigung
Blattschädigung
Blattschädigung
Blattschädigung und
Stoffakkumulation
Stoffakkumulation
Blattschädigung
171
Bioindikatoren (2)
Beispiele für Akkumulations- und Wirkungs-Bioindikatoren.
Akkumulation
Verunreinigte Luft
Pinus taeda
Verunreinigte Luft
Plantago lanceolata
Verunreinigte Luft
Trifolium pratense
Staub
Lepidium sativum
SO2
+
Tilia
SO2
+
Betula
SO2
+
Ulmus
SO2
+
Alnus
SO2
+
Diverse Koniferen
H2S
Fluorverbindungen
+
Koniferen
Fluorverbindungen
+
Gladiolus communis
Fluorverbindungen
Trifolium incarnatum
Chlorverbindungen
Sambucus nigra
Chlorverbindungen
Syringa vulgaris
NOx
Petunia spp.
NOx
Trifolium incarnatum
Schwermetalle
+
Koniferen
Schwermetalle
+
Pb
+
Acer, Fagus, Betula
Cd, Pb, Zn
+
Sambucus nigra
Wirkung
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Hock B., Elstner E.F. 1995: Schadwirkungen auf Pflanzen. Spektrum Akademischer
Verlag.Heidelberg, Berlin, Oxford.
172
Biomasse - Elementgehalte, Heizwert
Stickstoff-, Schwefel- und Schwermetallgehalte von biogenen Brennstoffen.
N
S
C
Pb
Zn
Cd
Cu
(1)
(1)
(1)
(2)
(2)
(2)
(2)
%
%
%
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
Holz (zit. in
Remler 1995)
0,09
0,12
49
0,98
14,57
0,11
Fichtenholz
0,12
0,01
Fichtennadeln
1,49
29
3,3
Fichte Grünreisig
0,94
76
11,7
Fichtenrinde
0,47
Fichtenrinde
0,34
202
5,2
Fichten-splintholz
0,06
Fichten-Kernholz
0,05
22
1,4
Miscanthus
0,49
0,07
Getreidestroh
0,31
0,04
Intensivgras
2,01
0,15
Amaranth
2,13
0,25
1,3
0,04
(1) Wörgetter M. (1986): Holzverbrennung und Luftreinhaltung. Internationaler Holzmarkt Jg. 77, Nr. 15, 1-4.
(2) Lyr H., Fiedler H.J., Tranquillini W. 1992: Physiologie und Ökologie der Gehölze. Gustav Fischer Jena.
Heizwerte von Biomasse.
Biomasse
Heizwert MJ/kg
Rapsöl
37,1
Rapsmethylester
37,2
Ethanol
26,8
Holzhackschnitzel
15,4
Holzpellets
16,2
Stroh
14,5
Energiegetreide
14,2
Biogas
22,7
Fossile Energieträger
Braunkohle
19,9
Steinkohle
29,7
leichtes Heizöl
42,2
Erdgas
32,7
http://www.hallo-landwirtschaft.de/biomasse.htm
173
Biomasseverbrennung - Emissionen
Substanzen im Abgas der Holzverbrennung pro Kubikmeter.
Komponente
Menge pro Kubikmeter
CO
360 bis 1.200 mg
unverbrannte Kohlenwasserstoffe
20 bis 540 mg
Phenole
15 mg
polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe
Fluoranthren
2 µg
Pyren
1 µg
Benzanthracen
16 µg
Benzofluoranthren
18 µg
Benzpyren
19 µg
http://www.zukunft-umweltwaerme.de/pages/holzverbrennung.html
Emissionsfaktoren des Endenergieeinsatzes bei der Holzverbrennung.
(kg Emissionen/TJ Endenergie (1TJ = 1012 J).
CO2
SO2
NOx
TOC
CO
Staub
Einzelöfen
106
664
4463
148
*
Zentralheizungskessel
107
448
4303
90
*
85
3
65
14
**
101
<1
18
18
**
81
<1
31
11
**
Stückholzkessel
Hackgutkessel
Pelletskessel
CxHy
Hackgut trocken
3900
16
130
45
1400
72
***
Hackgut feucht
3900
17
150
50
1400
72
***
Scheitholz
2100
14
99
93
2400
36
***
Holzbriketts
2100
14
99
93
2400
36
***
*)
**)
***)
vom Umweltbundesamt verwendet
Gemittelte Werte aus Prüfstandergebnissen von 1999 und 2004; Voglauer B., Diplomarbeit FH Wr.
Neustadt 2005
www.wifo.at/Stefan Schleicher, kg/TJ Endenergie
Blattflächenindices
Blattflächenindices für verschiedene Baumarten.
Baumart
Fichte
Douglasie
Kiefer
Lärche
Buche
Eiche
Tropischer Regenwald
Mischwald
Kulturland
Blattflächenindex
10,4 – 19,2
18,4 – 27,1
6,3 – 6,8
4,8 – 7,4
12,3 – 15,8
17,6
6 – 16,6
5 – 14
4 - 12
Mitscherlich G. 1970: Wald, Wachstum und Umwelt, Bd.1.
J.D. Sauerländer’s Frankfurt/Main.
174
175
Chemische Formeln einiger Luftschadstoffe
C2H4
Ethen
CaCl2
Calciumchlorid
HNO2
Salpetrige Säure
CBrClF2
Halon 1211
HNO3
Salpetersäure
CBrF3
Halon 1301
MgSO4
Magnesiumsulfat
CCl4
Natriumchlorid
Natriumsulfat
CCl3F
FCKW 11 (Frigen 11)
NaCl
Na2SO4
C2Cl3F3
FCKW 113 (Frigen 113)
(NH4)2SO4
Ammoniumsulfat
C2Cl2F4
NHy
C2ClF5
Reduzierter Stickstoff,
+
NH3 + NH4
CF2Cl2
FCKW 12
N2O
Lachgas
CF3Cl
FCKW 13
N2O2
Dimeres des NO
CH3CHO
Acetaldehyd
N2O3
Distickstofftrioxid
CH3Cl
Methylchlorid
N2O4
Dimeres des NO2
CHClF2
H - FCKW 22
N2O5
Distickstoffpentoxid
CH2O
Formaldehyd
NO3–
Nitrat
CH3 COO–
Acetat
NH3
Ammoniak
+
Ammonium
CH3 COOH
Essigsäure
NH4
CH3Cl
Methylchlorid
NH4NO3
Ammoniumnitrat
CH4
Methan
NO
NO2
Stickstoffmonoxid
Stickstoffdioxid
NOx
Stickstoffoxide (NO + NO2)
Summe aller Stickstoffoxide
ohne N2O
Singulettsauerstoff
CH3COO(O)N Peroxyacetylnitrat, PAN
O2
Cl2
Chlor
Cl –
CO
CO2
Chlorid
Kohlenmonoxid
Kohlendioxid
COS
CS2
Carbonylsulfid
Schwefelkohlenstoff
F–
H2O2
Fluorid
NOy
1
O2
O3
Ozon
OH–
Hydroxidion
R
organischer Rest (z. B. CH3 - )
Hydroperoxid
Sulfhydrylgruppe
Siliziumtetrafluorid
H2S
Schwefelwasserstoff
ROOH
- SH
SiF4
H2SO3
Schwefelige Säure
SO2
Schwefeldioxid
H2SO4
Schwefelsäure
SO3
Schwefeltrioxid
HCl
HCN
Chlorwasserstoff
Cyanwasserstoff
Formiat (Ameisensäure)
SO4––
Sulfat
SOy
Oxidierter Schwefel
HCOO–
HCOOH
HF, F–
Wasserstoffperoxid
Ameisensäure
Fluorwasserstoff, Fluorid
Chemische Formeln - Radikale
Radikale.
CH2OO**
CH3CO*
CH3COO*
CH3CO*
CH3COO*
ClO2*
HO2*
O2*–
OH*
NO*
NO2*
RO*
RO2*
ROOH
Criegee-Biradikal
Acetylradikal
Acetylperoxyradikal
Acetylradikal
Acetylperoxyradikal
Chlordioxid
(Hydro-)peroxylradikal, Perhydroxyl
Superoxidanion-Radikal (Superoxid oder Hyperoxid)
Hydroxylradikal
Stickstoffmonoxid
Stickstoffdioxid
Alkoxyradikal, R-Oxylradikal
Peroxyradikal, Alkyldioxylradikal
R-Hydroperoxid
Keine Radikale sind der Singulettsauerstoff (1O2) und Ozon.
176
177
Depositionsgeschwindigkeiten
Depositionsgeschwindigkeiten für einige Gase (cm s-1).
Gas
HNO3
H2O2
NH3
SO2
Ozon
Fluor
Chlor
NO2
Peroxyacetylnitrat
NO
CO
Jonas und Heinemann (1985)
0,58
0,35
0,55
0,41
0,38
0,17
0,02
Möller (2003)
3
2
1
0,8
0,6
Grädel und Crutzen (1994)
1,1 - 3,6 (Gras)
0,1 - 1 (Nadelwald)
0,5 - 1,8 (Gras)
0,02
< 0,02
< 0,02
Jonas R., Heinemann K. 1985: Schädigung von Pflanzen durch abgelagerte Schadstoffe. Staub Reinh. Luft 45
(3), 112-114.
Weitere Werte in: Warneck P. 1988: Chemistry of the natural atmosphere. Int. Geophys. Series Vol. 41.
Academic Press New York, London, Tokyo (Seite 41).
178
Elementgehalte in Pflanzen
Richtwerte für Gehalte (% in der Trockensubstanz) der Elemente in Blattorganen von Gefäßpflanzen
(Raven et al. 2000) und Fichtennadeln. Grau unterlegt: Mikronährstoffe. Fe und Cl nehmen eine
Mittelstellung ein. *) Aufnahme auch als Chelat. N.e.: nicht essentiell
Element
Gefäßpflanzen
Raven et al. 2000
%
Pflanzen
El Bassam 1978
ppm
Pflanzen
Hock & Elstner
1995
ppm
Fichtennadeln
Aufgenommen als
Bioindikatornetz
%
O
45
44
O2
C
45
42
CO2
H
6
6
H2O
N
1,5
2,3
NH4+/ NO3-
K
1,0
2,0
0,4
Ca
0,5
0,7
0,4
S
0,2
0,2
0,1
SO4--
P
0,1
0,3
0,3
H2PO4-/ HPO4--
Mg
0,1
0,3
0,1
Mg++
Fe
0,01
Cl
0,01
Mn
0,005
10 - 100
30
Mn++ *)
B
0,002
30 - 75
20
H3BO3/ H2BO3-
Zn
0,002
15 - 100
20
0,002
Zn++ *)
2 - 12
8
0,001
Cu++ *)
Cu
20 - 300
100
Co
0,0006
0,3 - 0,5
Mo
0,00001
0,3 - 5
Pb (n.e.)
0,1 - 5
Cd (n.e.)
0,05 - 0,2
As
0,1 - 1,0
Be
0,1
Br
15
Cr
0,2 - 1
F
2 - 20
Ni
0,4 - 3
Hg
0,005 - 0,01
Se
0,02 - 2
V
0,1 - 10
Sn
0,8 - 6,0
Fe++ *)
100
0,1
Cl-
MoO4--
0,2
bis > 0,003
bis > 0,00008
bis > 0,05 ppm
El Bassam N. 1978: Spurenelemente. Nährstoffe und Gift. Kali-Briefe (Büntehof) 14, 255-272.
Hock B., Elstner E.F. 1995: Schadwirkungen auf Pflanzen. Spektrum Akademischer Verlag.Heidelberg, Berlin,
Oxford.
Raven P.H., Evert R.F., Eichhorn S.E. 2000: Biologie der Pflanzen, 3. Auflage. De Gruyter Berlin, New York.
www.bioindikatornetz.at
179
Emissionsfaktoren (1)
Emissionsfaktoren.
Gas
NOx, Diesel-KFZ
Einheit
3760 ± 3000 mg km-1
NOx, Benzin-KFZ
570 ± 400 mg km-1
NOx, Schwerfahrzeuge
Bis 10x Diesel-KFZ
NH3, Benzin-KFZ
50 ± 40
NH3, Diesel-KFZ
0,4 – 10,9 mg km-1
Richtwerte für Emissionsfaktoren (g kg-1).
Brennstoff
CO2
Kohle
2710
Erdöl
2840
Erdgas
2900
Holz
Kerosin
3150
CO
1
70
60 - 370
1,5
Quelle
Lenaers (1996),
NOREM (1998),
Ramamurthy et al. (1999)
Lenaers (1996),
NOREM (1998),
Lenaers (1996),
NOREM (1998),
NOREM (1998),
Kean et al. (2000),
Baum et al. (2001)
Fraser et al. (1998)
SO2
31
2
ca. 0,3
0,4
NOx
10
11
4
ca. 0,5
0,02
Armbruster J. 1996: Flugverkehr und Umwelt. Springer Berlin.
Baum M., Kiyomiya E., Kumar S., Lappas A., Kapinus V., Lord H. 2001: Multicomponent remote sensing of
vehicle exhaust by dispersive absorption spectroscopy. 2. Direct on-road ammonia measurements. Env.
Sci.Tech. 35, 3735-3741.
Fraser M.P., Cass G.L. 1998: Detection of excess ammonia emissions from in-use vehicles and the implications
for fine particle control. Environ. Sci. Technol. 32, 1053-1057.
Kean A.J., Harley R.A., Sawyer R.F. 2000: On-road measurement of ammonia and other motor vehicle exhaust
emissions. Presented at the 10th CRC On-road Vehicle Emissions Workshop, San Diego, CA, March 27-29.
Lenaers G. 1996: On-board real life emission measurements on a 3-way catalyst gasoline car in motorway- rural
and city traffic and on two euro-1 diesel city buses. Sci. Total. Envir., 190 (OCT), 139-147.
NOREM 1998: Norem, Database for non-regulated emissions from motor vehicles. CD-ROM, Bundesamt für
Umwelt, Wald und Landschaft. Bern.
Ramamurthy R., Clark N.N. 1999: Atmosheric emission inventory data for heavy-duty vehicles. Envir. Sci.
Technol. 33 (1), 55-62.
180
Emissionsfaktoren (2)
Richtwerte für Emissionsfaktoren (g kg-1).
Brennstoff
CO2
Kohle
2710
Erdöl
2840
Erdgas
2900
Holz
Kerosin
3150
CO
1
70
60 - 370
1,5
SO2
31
2
ca. 0,3
0,4
NOx
10
11
4
ca. 0,5
0,02
Armbruster J. 1996: Flugverkehr und Umwelt. Springer Berlin.
Baum M., Kiyomiya E., Kumar S., Lappas A., Kapinus V., Lord H. 2001: Multicomponent remote sensing of
vehicle exhaust by dispersive absorption spectroscopy. 2. Direct on-road ammonia measurements. Env.
Sci.Tech. 35, 3735-3741.
Fraser M.P., Cass G.L. 1998: Detection of excess ammonia emissions from in-use vehicles and the implications
for fine particle control. Environ. Sci. Technol. 32, 1053-1057.
Kean A.J., Harley R.A., Sawyer R.F. 2000: On-road measurement of ammonia and other motor vehicle exhaust
emissions. Presented at the 10th CRC On-road Vehicle Emissions Workshop, San Diego, CA, March 27-29.
Lenaers G. 1996: On-board real life emission measurements on a 3-way catalyst gasoline car in motorway- rural
and city traffic and on two euro-1 diesel city buses. Sci. Total. Envir., 190 (OCT), 139-147.
NOREM 1998: Norem, Database for non-regulated emissions from motor vehicles. CD-ROM, Bundesamt für
Umwelt, Wald und Landschaft. Bern.
Ramamurthy R., Clark N.N. 1999: Atmospheric emission inventory data for heavy-duty vehicles. Envir. Sci.
Technol. 33 (1), 55-62.
Energieinhalt von Brennstoffen, Energieaufwand und globale Energiereserven
Energieinhalt von Brennstoffen (MJ kg-1).
Brennstoff
Obergrenze
Wasserstoff
142,1
Methan
55,5
Flüssiggas
54,5
Benzin
43,6 - 47,3
Dieselöl
44,6 - 46,4
Rohöl
42,0 - 44,0
Anthrazit
29,9 - 31,5
Ethanol
30,6
Koks
28,5
Holz, lufttrocken
15,0 - 16,5
Braunkohlen
11,0 - 20,0
Erdgas (MJ m-3)
32,5 - 39,5
Untergrenze
120,1
50,0
49,3
41,7 - 44,1
41,8 - 44,1
40,0 - 41,0
29,0 - 31,0
27,7
27,7
12,0 - 14,5
8,0 - 17,0
29,3 - 35,7
Energieaufwand (MJ kg-1).
Material
Silikon
Wasserstoff
Aluminium
Polyethylen
Kupfer
Eisen
Glas
Aluminium
Papier
Sauerstoff
Zement
Nutzholz
Quelle
Quarzkristall
Wasserelektrolyse
Bauxit
Rohöl
Erz
Erz
Rohmaterial
Rezyklisiertes Material
Prozess; Holzpulpe
Luft
Rohmaterialien
Stehendes Holz
Energieaufwand
1400 - 4100
192 - 252
190 - 230
75 - 115
60 - 150
20 - 25
15 - 30
10 - 40
10 - 35
6 - 14
5-9
1-3
Globale Reserven, Ressourcen und Flüsse von Energie (ZJ = 1021 J).
Energiespeicher
Ressourcen
Reserven (2005)
Fossile Brennstoffe
> 1000
< 40
Kohle
200
20
Rohöl
15
7
Ölsande und Ölschiefer
> 200
2
Erdgas
15
7
> 500
Clathrate
(Einschlussverbindungen)
Spaltbare Elemente
Uran (Land)
1.000
500
Uran (Meerwasser)
363.000
Smil V. 2008: Energy in nature and society. The MIT Press, Cambridge, Massachussets,
London, England
181
182
Enzyme
Internationale Klassifizierung von Enzymen: Klassenbezeichnung, Code-Zahl und Typ der katalysierten Reaktion.
1. Oxidoreduktasen
Oxidations-Reduktions-Reaktionen
(übertragen Wasserstoff und Elektronen)
2. Transferasen
Übertragung von funktionellen Gruppen
3. Hydrolasen
Hydrolytische Reaktionen
4. Lyasen
Lösen C-C, C-O, C-N und andere
Bindungen
Isomerisierungen, d.h. intramolekulare
Änderungen
5. Isomerasen
6. Ligasen
Binden kovalente Bindungen zwischen
zwei Molekülen bei gleichzeitiger ATPSpaltung
1.1. Wirkend auf -CH-OH
1.2. Wirkend auf -=C=O
1.3. Wirkend auf =C=CH1.4. Wirkend auf =CH-NH2
1.5. Wirkend auf -CH-NH1.6. Wirkend auf NADH, NADPH
2.1. C1-Gruppen
2.2. Aldehyd- oder Ketogruppen
2.3. Acylgruppen
2.4. Glycosylgruppen
2.5. Alkyl-o, Arylgruppen (außer Methyl)
2.6. N-haltige Gruppen
2.7. P-haltige Gruppen
2.8. S-haltige Gruppen
3.1. Ester
3.2. Glykosidische Bindungen
3.3. Ether-Bindungen
3.4. Peptid-Bindungen
3.5. Andere C-N-Bindungen
3.6. Säureanhydride
5.1. Racemasen
5.2. Cis-trans-Isomerasen
5.3. Intramolekulare Oxidoreduktasen
183
Erdatmosphäre, Änderungen im 20. Jahrhundert (1)
Konzentrationsindikatoren
Beobachtete Veränderungen
Atmosphärische CO2-Konzentration
280 ppm für die Periode 1000-1750 bis 368 ppm im Jahre
2000 (Anstieg 31 ± 4 %)
Terrestrischer biosphärischer CO2-Austausch
Kumulative Quelle von ca. 30 Gt C zwischen 1800 und 2000;
während der 1990er Jahre Nettosenke von ca. 14 ± 7 Gt C
Atmosphärische CH4-Konzentration
700 ppb für die Periode 1000-1750, 1750 ppb im Jahre 2000
(Anstieg 151 ± 25 %)
Atmosphärische N2O-Konzentration
270 ppb für die Periode 1000-1750, 316 ppb im Jahre 2000
(Anstieg 17 ± 5 %)
Troposphärische Ozonkonzentration
Anstieg um 35 ± 15 % von 1750 bis 2000 (regional variierend)
Stratosphärische Ozonkonzentration
Abnahme zwischen 1970 und 2000 (je nach Höhe und
Breitengrad)
Atmosphärische HFC-, PFC und SF6Konzentration
Globaler Anstieg in den letzten 50 Jahren
Wetterindikatoren
Globale Oberflächentemperatur
Anstieg um 0,6 ± 0,2 °C im 20. Jahrhundert. Landflächen
erwärmten sich stärker als Ozeane („sehr wahrscheinlich“)
Oberflächentemperatur der nördlichen
Hemisphäre
Anstieg im 20. Jahrhundert (stärker als in jedem anderen
Jahrhundert in den letzten 1000 Jahren). 1990 war die
wärmste Dekade des Jahrtausends („wahrscheinlich“)
Bandbreite der tageszeitlichen
Oberflächentemperatur
Abnahme zwischen 1950 und 2000 über dem Festland;
Nacht-Minimumtemperaturen stiegen um die doppelte Rate
wie die Tages-Maximumtemperaturen („wahrscheinlich“)
Heiße Tage / Hitzeindex
Anstieg („wahrscheinlich“)
Kalte Tage / Frosttage
Nahmen nahezu an allen Landregionen während des 20.
Jahrhunderts ab („sehr wahrscheinlich“)
Kontinentalniederschläge
Anstieg um 5 – 10 % im 20. Jahrhundert auf der nördlichen
Hemisphäre („sehr wahrscheinlich“), obwohl Abnahmen in
bestimmten Regionen auftraten (z. B. Nord- und Westafrika
und Teile Mediterraniens)
Starkniederschläge
Zunahme in mittleren und hohen nördlichen Breiten
(„wahrscheinlich“)
Häufigkeit und Stärke von Trockenheit
Zunahme von Sommertrocknis und damit verbunden erhöhte
Häufigkeit in einigen Gebieten („wahrscheinlich“). In einigen
Regionen (z. B. Asien und Afrika) wurden in den letzten
Dekaden Zunahmen der Häufigkeit und Intensität von
Trockenheit beobachtet
HFC: Hydrofluorkohlenwasserstoffe, PFC: Perfluorkohlenwasserstoffe
184
Erdatmosphäre, Änderungen im 20. Jahrhundert (2)
Biologische und physikalische Indikatoren
Beobachtete Veränderungen
Mittlerer globaler Meeresspiegel
Anstieg mit einer mittleren Rate von 1-2 mm während des 20.
Jahrhunderts
Andauer der Eisdecke von Flüssen und Seen
Abnahme um ca. 2 Wochen im 20. Jahrhunderts in mittleren
und höheren Breiten der nördlichen Hemisphäre („sehr
wahrscheinlich“)
Ausdehnung und Dicke des arktischen Eises
Verdünnung um 4 % in den letzten Dekaden im späten
Sommer bis frühen Herbst („wahrscheinlich“) und Abnahme
der Ausdehnung um 10-15 % seit den 1950er Jahren im
Frühjahr und Sommer
Nicht-polare Gletscher
Weiträumiger Rückgang während des 20 Jahrhunderts
Schneedecke
Abnahme der Fläche um 10 % seit globalen
Satellitenbeobachtungen (seit den 1960er Jahren)
Permafrost
Auftauen, Erwärmung und Degradierung in Teilen der
polaren, subpolaren und Bergregionen
El Niño Ereignisse
Häufigeres, persistenteres und intensiveres Auftreten in den
letzten 20 - 30 Jahren im Vergleich zu den davor liegenden
100 Jahren
Vegetationsperiode
Verlängerung um 1 - 4 Tage per Dekade während der letzten
40 Jahre auf der nördlichen Halbkugel, besonders in höheren
Breiten
Ausdehnung der Lebensräume von Pflanzen
und Tieren
Wanderung polwärts und in größere Seehöhen (Pflanzen,
Insekten, Vögel, Fische)
Arten, Brüten und Migration
Früheres Blühen, frühere Rückkehr von Zugvögeln, früheres
Brüten und früheres Ausschlüpfen von Insekten auf der
Nordhalbkugel
Bleichung von Korallenriffen
Zunahme der Häufigkeit, speziell während El Niño
Ereignissen
Ökonomische Indikatoren
Wetterbedingte ökonomische Verluste
Globale inflations-angepasste Verluste stiegen in den letzten
40 Jahren um eine Größenordnung. Ein Teil dieses
Aufwärtstrends steht mit sozio-ökonomischen Faktoren, ein
Teil mit klimatischen Faktoren im Zusammenhang
185
Erneuerbare Energie in Österreich
Anteil der erneuerbaren Energieträger in Österreich ohne Wasserkraft (PJ).
PJ
Prozent
100% = 1235 PJ
Forstliche Biomasse incl. Rinde und andere Sägenebenprodukte
Ablaugen
115,10
9,300
18,60
1,510
Kommunale feste Abfälle
6,47
0,520
Energiepflanzen (z.B. Raps, Sonnenblume, Energiegetreide)
1,28
0,100
Agrarische Rückstände und Baumschnitt
1,23
0,100
Klärschlamm
0,44
0,036
Abbruchholz
0,72
0,058
Organische Reststoffe der Industrie
0,42
0,034
Tierische Exkremente
0,13
0,010
Kurzumtriebsholz
Gesamtsumme
0,00
0,000
144,10
11,700
Rathbauer J. 2000: Biomassepotentialabschätzung für Österreich im Jahr 2010. Nachwachsende Rohstoffe
Nr. 17, 9-10.
Erneuerbare Energieträger in Österreich 2004 (PJ pro Jahr); Gesamtsumme: 1.394 PJ p.a.
PJ
Prozent
100% = 1394 PJ
Schleifholz
38,7
Industrierestholz incl. Rinde
19,6
Ablauge, Schlämme
15,4
Brennbare Abfälle
12,8
Waldhackgut
6,9
Holzpellets und Briketts
4,8
Bio-, Klär-, Deponiegas, Biodiesel, Stroh
Gesamtsumme
Haneder, Österreichische Forstzeitung 8/2006
1,8
157
11,3 % von 1394 pJ
Geruchsschwellenwerte
Geruchsschwellenwerte für Spurengase.
Komponente
Aceton
Ammoniak
Chlor
mg m-3
278
Lahmann (1991) (ml m-3)
100
33
0,88
NO2
0,75
Cyanwasserstoff
0,65
Ozon *)
0,040
Schwefelwasserstoff
0,007
Buttersäure
0,004
0,001
Trimethylamin
0,0005
0,0002
Lahmann E. 1991: Luftverunreinigung - Luftreinhaltung. Paul Parey Berlin, Hamburg.
*) Wikipedia
186
187
Immissionssymptome
Sichtbare (akute / chronische) Symptome an Blattorganen, die durch Immissionen verursacht werden.
Symptome (akute Schädigungen) an
Blattorganen
Laubbäume
Chlorosen bzw. Verfärbungen (Interkostalfelder)
Nekrosen (auch Blattspitzen)
Nekrosen (Blattrand) / Verfärbungen, meist
braun, auch hell
Nekrosen (bzw. Flecken; Interkostalfelder,
braun)
Nekrosen (bifazial)
Nekrotische Flecken / Streifen unterschiedlicher
Helligkeit
Punktierung (hell), übergehend in Fleckung
Punktierung (purpur bzw. dunkel)
Bronzierung Blattoberseite (rötlich bis violett)
Vorzeitige Alterung
Wachsiger Überzug der unteren Oberfläche
Epinastie
Blattverlust
Nadel
Spitzennekrosen, sich nach unten ausbreitend
Aufhellung von Spitzentrieben
Nekrosen (braun), Dunkelverfärbung
Nekrotisierung einzelner Nadeln
Aufhellungen
Punktierungen bzw. Sprenkelungen (hell)
Chlorosen, chlorotische Streifen
Nadelverlust
SO2
+
+
+
NOx
+
+
+
HF
+
+
+
HCl
NH3
+
+
+
+
+
+
+
Ozon
Ethen
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
188
KFZ-Abgasemissionen
KFZ-Emissionen.
Komponente
Ottomotor
-1
g L Treibstoff
CO
274
Dieselmotor
g L-1 Treibstoff
7,1
NOx
13,5
26,4
Kohlenwasserstoffe
24
16,4
SO2
1,1
4,8
Aldehyde
0,5
1,2
Organische Säuren
0,5
3,7
Pb
0,4
0,0
Benzpyren
0,000072
0,0001
Feststoffe
0,0014
0,013
Römpp Lexikon (Hulpke H., Koch H.A., Wagner R. (Hrsg.) 1993: Lexikon Umwelt.
Thieme Stuttgart, New York.
189
Konzentrationseinheiten
Konzentrationseinheiten.
Gase
Volumen - Mischungsverhältnis
Massen - Mischungsverhältnis
Gase
Aerosole
Stäube
Absetz stäube
nasse Absetz
- depositionen
Stäube
Flächengewicht
Masse pro Flächeneinheit und
Zeit
(Depositionsrate bzw.
Immissionsrate)
Massenkonzentration
(Masse pro Volumseinheit)
Masse pro Flächeneinheit und
Zeit
Einheit
Anmerkung
ppmv: parts per million = 1 : 1,000.000
ppbv: parts per billion = 1: 1.000,000.000
pptv: parts per trillion = 1 : 1.000.000,000.000
druckunabhängig,
dimensionslos
µl l - 1 = ppm
nl l - 1 = ppb
-1
pl l = ppt
ppbm
ppbm
pptm
z.B. mg SO2 m - 2 Luftsäule
-2
-1
z.B. mg SO3 dm (28 Tage)
druckunabhängig,
dimensionslos
mg m - 3, µg m - 3
druckabhängig
kg ha - 1 a - 1
g m-2
m-3
Zahl der Staubpartikel pro
Luftvolumen
nasse Deposi Element - bzw.
mg Ion bzw. Element pro Liter
- tionen
Ionenkonzentrationen im Regen
/ Schnee / Nebel
190
Latente, chronische und akute Immissionsschädigungen
Latente, chronische und akute Immissionsschädigungen.
Latente (physiologische,
Makroskopisch nicht wahrnehmbare, biochemische oder physiologische,
„unsichtbare“) Immissions- reversible Veränderungen durch geringe Schadstoffdosen. Sie gehen
schädigungen
makroskopisch feststellbaren bzw. subzellulären und zellulären Veränderungen
voraus. Anzeichen hierfür sind die Beeinträchtigung von Stoffwechselaktivitäten
und die Veränderungen der Gehalte von Pflanzeninhaltsstoffen (Kohlenhydrate,
Proteine, Aminosäuren, Farbstoffe etc.). Auch Feinwurzelschädigungen oder
Degeneration der Mykorrhizen können auftreten. Subzelluläre Veränderungen
sind Granulation und Verdichtung des Chloroplastenstromas, Schwellungen u.a.
Formveränderungen von Chloroplasten, Aggregationen des endoplasmatischen
Retikulums (System von Doppelmembranen, welche das Grundcytoplasma
kompartimentiert) und andere ultrastrukturelle Veränderungen von Organellen
sowie die Plasmolyse.
Chronische Immissionsschädigungen
Langfristig anhaltende, auch reversible Störungen der normalen Funktionen (z.B.
der Assimilationsleistung), Akkumulation von Schadstoffen, Verminderung der
Trockensubstanzproduktion, Zuwachsverluste, Fertilitätsdefekte, Veränderungen
der Holzstruktur, Schütterwerden der Belaubung (bei Koniferen Abfallen älterer
Nadeljahrgänge) sowie Kurztriebigkeit und Kleinblättrigkeit. Chronische
Schädigungen ähneln oft parasitischen Erkrankungen, Ernährungsstörungen,
Wassermangel oder Seneszenzerscheinungen. Sie werden durch relativ geringe
Schadstoffkonzentrationen über längere Zeit hervorgerufen.
Akute
Immissionsschädigungen
Plötzlich und auffallend eintretende, makroskopisch sichtbare, irreversible
Zerstörungen von Pflanzenteilen durch hohe Schadstoffkonzentrationen bzw. in
kurzer Zeit einwirkenden hohen Schadstoffdosen. Sie äußern sich z.B. in Form
von Blattnekrosen und -–chlorosen, Missbildungen bzw. Blattepinastien,
Blattabfall und plötzlich auftretenden, sehr erheblicher Verringerung der
Jahrringbreiten, somit erheblichen Volumenzuwachsverlusten. Im Freiland treten
akute Immissionsschädigungen meist in unmittelbarer Umgebung von Emittenten
auf; die Gehalte an akkumulierbaren Luftschadstoffen wie z.B. S oder F erhöhen
sich in den Blattorganen dabei nicht sehr stark.
191
Lebensdauer von Gasen
Lebensdauer bzw. Verweilzeit einiger chemischer Substanzen in der Atmosphäre bei
6
-3
Annahme einer OH*-Konzentration von 10 cm und einer Ozonkonzentration von 60 ppb
(verändert nach Baumbach 1994; aus: Nagel und Gregor 1999).
Substanz
Propen
Acetaldehyd
Ethen
Toluen
Ethanol
n-Butan
Benzen
Ammoniak
Ammonium-Stickstoff
Ameisensäure
Ethin
Kohlenmonoxid
Wasserstoff
Methan
Lachgas
Mittlere Lebensdauer
6,4 Stunden
17,4 Stunden
1,13 Tage
1,8 Tage
3,9 Tage
4,5 Tage
9,7 Tage
2 Wochen
2 Wochen
33 Tage
45,4 Tage
2 Monate
2 Jahre
5 – 8 Jahre
15 – 100 Jahre
Literatur
Baumbach 1994
Becker und Löbel 1985
Baumbach 1994
Fabian 1989
Baumbach 1994
Baumbach 1994
Klötzli 1989
Klötzli 1989
Baumbach 1994
Baumbach 1994, Fabian 1989
Fabian 1989
Baumbach 1994, Fabian 1989
Fabian 1989, Klötzli 1989
Baumbach G. 1994: Luftreinhaltung – Entstehung, Ausbreitung und Wirkung von Luftverunreinigungen –
Messtechnik, Emissionsminderung und Vorschriften. 3. Auflage, Springer Berlin.
Becker, K.H., J. Löbel Hrsg., 1985: Atmosphärische Spurenstoffe und ihr physikalisch-chemisches Verhalten.
Springer Berlin.
Fabian, P. 1987: Atmosphäre und Umwelt. Springer Berlin.
Klötzli F.A. 1989: Ökosysteme – Aufbau, Funktionen, Störungen. Fischer Stuttgart.
Nagel H.D., Gregor H.D. 1998: Ökologische Belastungsgrenzen – Critical Loads und Levels. Springer Berlin.
192
Meeresspiegelanstieg
Beobachtete Geschwindigkeit des Anstieges des Meeresspiegels (mm p.a.) und die geschätzten
Beiträge verschiedener Quellen.
Ursache des Meeresspiegelanstieges
Thermische Ausdehnung
Gletscher und Eiskappen
Grönländischer Eisschild
Antarktischer Eisschild
Summe der individuellen Klimabeiträge zum
Meeresspiegelanstieg
Beobachteter gesamter Meeresspiegelanstieg *)
Differenz (Beobachtung minus die Summe der geschätzten
Klimabeiträge)
1961 - 2003
0,42 ± 0,12
0,50 ± 0,18
0,05 ± 0,12
0,14 ± 0,41
1,1 ± 0,5
1993 - 2003
1,6 ± 0,5
0,77 ± 0,22
0,21 ± 0,07
0,21 ± 0,35
2,8 ± 0,7
1,8 ± 0,5
0,7 ± 0,7
3,1 ± 0,7
0,3 ± 1,0
*) Daten vor 1993 stammen von Pegelstandsmessungen und nach 1993 aus Satellitenaltimetrie.
Müller M., Fuentes U., Kohl H. (Hrsg.) 2007: Der UN-Weltklimareport. Bericht über eine aufhaltsame
Katastrophe. Kiepenheuer und Witsch Köln.
193
Mittelungszeiten für Luftschadstoffkonzentrationen
(Grenzwerte)
Mittelungszeiten für Grenzwerte zur Beurteilung der Gefährdung von Pflanzen durch Luftschadstoffe.
Gas
0,5 h
SO2
2.FVO
CH LRVO 1985
IUFRO 1979
HF
2.FVO
IUFRO 1979
2.FVO
2.FVO
ÖAW 1987
CH LRVO 1985
WHO 1995
HCl
NH3
NO2
NOx
O3
PAN
Ethen
Formal dehyd
2.FVO:
ÖAW:
CH LRVO:
*)
8h
24h
2.FVO
CH LRVO 1985
IUFRO 1979
WHO 1995
2.FVO
Vegetations periode *)
WHO 1995
2.FVO
2.FVO
ÖAW 1987
CH LRVO 1985
Jahr
IUFRO 1979
WHO 1987
WHO 1995
CH LRVO 1985
IUFRO 1979
WHO 1995
ÖAW 1987
WHO 1995
WHO 1995
ÖAW 1989
ÖAW 1989
WHO 1987
WHO 1987
ÖAW 1989
WHO 1995
WHO 1987
UN - ECE 1994
WHO 1987
ÖAW 1996
ÖAW 1995
Zweite Verordnung gegen forstschädliche Luftverunreinigungen, BGBl. 199/1984
Luftqualitätskriterien der Österreichischen Akademie der Wissenschaften
Schweizerische Luftreinhalteverordnung
Bei Ozon auch Mai bis Juli
194
Umrechnungen von Luftschadstoffkonzentrationen
Multiplikationsfaktoren für Konzentrationsumrechnungen (20°C, 1 bar).
µg/m3 > ppb
µg/m3 > ppb
ppb > µg/m3
ppb > µg/m3
Gas
MG
20°C
25°C
20°C
25°C
O3
48
0,51
0,52
1,97
1,94
NO
30
0,81
0,83
1,23
1,21
NO2
46
0,53
0,54
1,89
1,85
HF
20
1,22
1,24
0,82
0,81
HCl
36
0,68
0,69
1,48
1,45
SO2
64
0,38
0,39
2,62
2,58
H2O2
34
0,72
0,73
1,39
1,37
HNO2
47
0,52
0,53
1,93
1,89
HNO3
63
0,39
0,39
2,58
2,54
NH3
17
1,43
1,46
0,70
0,69
C2H4
28
0,87
0,89
1,15
1,13
Umrechnungsformel allgemein: 1 µg m-3 = [0,0832(273,15+t)]* MG - 1 * p - 1 (ppb)
T:
MG:
p:
°C
Molgewicht
Druck (bar)
Berechnung von NOx
-3
(Summe aus NO2 und NO, addiert als ppb und ausgedrückt als µg NO2 m
-3
NOx (µg m ) =
(ppb NO2 + ppb NO) * 1,89 =
-3
-3
[(µg NO2 m /1,89) + (µg NO m /1,23)] * 1,89
195
Umrechnungen von Molmasse <> Äquivalentmasse
Umrechnungstabelle Molmasse in Äquivalentmasse (Multiplikationsfaktoren).
Ion
Cl
SO4
SO4 - S
NO3
NO3 - N
NH4
NH4 - N
Mg
Ca
Na
K
H
Al
Fe
Mn
PO4 - P
Wertigkeit
Molmasse (g)
122111+
1+
2+
2+
1+
1+
1+
3+
3+
2+
2-
35,453
96,056
32,060
62,004
14,01
18,039
14,01
24,305
40,080
22,990
39,098
1,008
26,980
55,850
54,940
32,06
Äquivalentmasse (g)
35,453
48,0280
16,03
62,004
14,01
18,0390
14,01
12,1525
20,0400
22,9900
39,0980
1,0080
8,9930
18,6170
27,4700
16,03
Faktor
molc > g
Faktor
g > molc
kequ > kg
35,453
48,0
16,03
62,0
14,01
18,0
14,01
12,15
20,04
22,99
39,10
1,01
8,9
18,6
27,5
16,03
kequ > kg
0,028
0,021
0,062
0,016
0,071
0,055
0,071
0,082
0,050
0,043
0,026
0,992
0,110
0,540
0,036
0,062
196
VDI-Richtlinien zur Bioindikation (1)
2309 Blatt1
03.1983
Ermittlung von maximalen Immissionswerten; Grundlagen
2310
09.1974
Maximale Immissionswerte
2310 Blatt 1
10.1988
Zielsetzung und Bedeutung der Richtlinie maximale Immissionswerte
2310 Blatt 2E
08. 1978
Maximale Immissionswerte zum Schutze der Vegetation, maximale
Immissionswerte für Schwefeldioxid
2310 Blatt 3
12.1989
Immissionswerte für Fluorwasserstoff
2310 Blatt 4E
09.1978
Immissionswerte für Chlorwasserstoff
2310 Blatt 5E
09.1978
Immissionswerte für Stickstoffdioxid
2310 Blatt 6*
04.1989
Immissionswerte für Ozon
3792 Blatt 1
07.1978
Verfahren zur standardisierten Graskultur
3792, Blatt 2
01.1982
Messen der Immissions-Wirkdosis von gas- und staubförmigen Fluorid in
Pflanzen mit dem Verfahren der standardisierten Graskultur
3792 Blatt 3
04.1991
Messen der Immissions-Wirkdosis von Blei in Pflanzen mit dem Verfahren der
standardisierten Graskultur
3792 Blatt 5
06.1991
Messen der Immissions-Wirkdosis. Verfahren zur Standardisierung der
Wirkungsfeststellung an Blättern und Nadeln von Bäumen am natürlichen
Standort
3793 Blatt 1
03.1990
Messen von Vegetationsschäden am natürlichen Standort. Verfahren der
Luftbildaufnahme mit Color-Infrarot-Film
3793 Blatt 2
10.1993
Messen von Vegetationsschäden am natürlichen Standort.
Interpretationsschlüssel für die Auswertung von CIR-Luftbildern zur
Kronenzustandserfassung von Nadel- und Laubgehölzen. Fichte, Buche, Eiche,
Kiefer
3799 Blatt 1*
01.1995
Messen von Immissionswirkungen - Ermittlung und Beurteilung phytotoxischer
Wirkungen von Immissionen mit Flechten - Flechtenkartierung zur Ermittlung des
Luftgütewertes
3799 Blatt 2
10.1991
Messen von Immissionswirkungen - Ermittlung und Beurteilung phytotoxischer
Wirkungen von Immissionen mit Flechten - Verfahren der standardisierten
Flechtenexposition
197
VDI-Richtlinien zur Bioindikation (2)
3957 Blatt 1
05.1999
Biologische Messverfahren zur Ermittlung und Beurteilung der Wirkung von
Luftverunreinigungen (Bioindikation). Grundlagen und Zielsetzung
3957 Blatt 2
01.2003
Verfahren der standardisierten Graskultur
3957 Blatt 3
12.2008
Verfahren zur standardisierten Exposition von Grünkohl
3957 Blatt 4
12.2008
Verfahren zur standardisierten Exposition von Grünkohl (Nahrungspfad)
3957 Blatt 5
12.2001
Das Fichten-Expositionsverfahren (Immissionsbelastung)
3957 Blatt 6
04.2003
Ermittlung und Beurteilung der phytotoxischen Wirkung von Ozon und anderen
Photooxidantien. Verfahren der standardisierten Tabak-Exposition
3957 Blatt 8
01-2003
Flächenbestimmung epiphytischer Flechten zur immissionsökologischen
Langzeitbeobachtung
3957, Blatt 10
12.2004
Emittentenbezogener Einsatz von pflanzlichen Bioindikatoren
3957, Blatt 11
10.2007
Probenahme von Blättern und Nadeln zum Biomonitoring von
immissionsbedingten Stoffanreicherungen (passives Biomonitoring)
3957, Blatt 12
07.2006
Kartierung der Diversität epiphytischer Moose als Indikatoren für die Luftqualität
3957, Blatt 13
12.2005
Kartierung der Diversität epiphytischer Flechten als Indikatoren für die
Luftqualität
3957, Blatt 14
11.2005
Phytotoxische Wirkungen von Immissionen anorganischer Fluorverbindungen Verfahren der standardisierten Gladiolenexposition
3957, Blatt 16
06.2008
Nachweis genotoxischer Verbindungen mit dem Tradescantia-Kleinkerntest
3957, Blatt
17E
04.2008
Aktives Monitoring der Schwermetallbelastung mit Torfmoosen (Sphagnum-bagtechnique)
3957, Blatt
19E
11.2007
Nachweis von regionalen Stickstoffdepositionen mit dem Laubmoosen
Scleropodium purum und Pleurozium schreberi
3959, Blatt 1E
12.2008
Bewertung der Stickstoffverfügbarkeit durch Ellenberg-Zeigerwerte der
Waldbodenvegetation
4330 Blatt 9
01.2008
Monitoring der Wirkungen von gentechnisch veränderten Organismen (GVO) Erfassung der Diversität von Farn- und Blütenpflanzen - Vegetationsaufnahmen
198
Veränderungen an Pflanzen infolge von Alterung
Beispiel für Veränderungen an Pflanzen infolge von Alterung (A), Luftschadstoffeinwirkung (LS) und
infolge natürlicher Einflüsse (N).
Ökosystem /
Waldbestand
Gesamtorganismus
Blattorgane
Stomatafunktion
Nadelwachse
Leitbündel
Mesophyll und
Wachstum
Mykorrhizen
Feinwurzeln
Physiologische Aktivität
N:
LS:
A:
Beeinflussung der Artenzusammensetzung
„Koniferenausräucherung“ (SO2); Vergrasung (N-Überangebot)
Nachlassen des apikalen Wachstums und des Dickenwachstums, kleinere
Blätter, weniger Blüten und Samen (diese mit geringerer Keimkraft);
Zunahme der Empfindlichkeit gegenüber abiotischen Stressoren und der
Anfälligkeit gegen Parasitenbefall; zunehmend schlechte C-Bilanz durch
Verhältnis von produktiver Blattmasse zur Gesamtmasse
N / LS: Nadelabfall, Blattabfall; Trockenheit, Sturm, Hagel, Herbst
LS:
Beschleunigung des Blattverlustes
A:
herbstliche Blattverfärbung; Chloroplasten- und Stromaproteinabbau,
Phospholipidabbau – Membranen; POD-, Polyphenoloxidasen-, Hydrolasen, Proteasenaktivität steigt. Vakuole nimmt Charakter eines Lysosoms an;
Atmung kann zunehmen
LS:
Nekrotisierung, Bleichung
A:
Regulationsfähigkeit steigt nach dem Austrieb und lässt im höheren Alter der
Nadeln nach
N:
bei Wasserstress Schließen der Stomata
LS:
Öffnungsstarre und Stomataschluss; Beeinträchtigung der
Regulationsfähigkeit
A:
Abplattungen, Verschmelzungen der Wachsröhrchen, Risse durch
mechanische bzw. physikalische Einwirkungen im Laufe der Exposition
N:
beschleunigte Abnützung bei Abreibung, Hagel etc.
LS:
Verschmelzungen, Abplattungen, Verminderung der Schutzfunktion durch
saure Komponenten
A:
Verstopfen
N:
Nährelementmangel erzeugt Phloemkollaps, Stress führt zu Einlagerungen
z. B. von Phenolen
A:
Teilungsvermögen der Zellen beeinträchtigt
N:
Vergilbung (Winter), Nährelementmangel
LS:
Verfärbungen durch Luftschadstoffe
N:
LS:
A:
LS:
N:
LS:
Verfärbung durch Tannine
Veränderungen durch Schadstoffeinträge
Absterben
Ozon, Memory-Effekt; Aluminium (?), Schwermetalle
Jahreszeitliche Variation; Veränderung von Membranen; Abnahme der
Synthesen, verstärkter Abbau
Hemmung der Photosynthese, Steigerung der Atmung; Verringerung der
Fruktifikation, Beeinträchtigung von Membranen; verstärkter Abbau,
Hemmung von Synthesen
Schopfer P., Brennicke A. 2006: Pflanzenphysiologie. Spektrum Akademischer Verlag, Elsevier Amsterdam, New
York, Tokio.
199
Wirkungsbeeinflussende Faktoren
Faktoren, die die Immissionswirkungen auf Pflanzen beeinflussen.
Externe Faktoren
Interne Faktoren
Chemische / physikalische Eigenschaften des
Schadstoffes
Konzentration in der Außenluft
Gegenwart weiterer Luftschadstoffe
Einwirkungsdauer
Pflanzenart, Gattung
Genetische Ausstattung
Alter der Pflanze / der Blattorgane
Stoffwechselaktivität (z. B. Photosynthese) und das
physiologische Entwicklungsstadium der Pflanzen
(Austrieb von Nadeln und Blättern)
Öffnungszustand und Gaswegigkeit der Stomata
Entgiftungskapazität (Redoxpotential, Pufferkapazität,
antioxidatives System)
Regenerationsfähigkeit (Wiederaustrieb)
Interne Gaskonzentration
Konzentration am Angriffsort
Interne Expositionszeit
Empfindlichkeit des Angriffsortes
Turbulenz der Luft
Temperatur
Strahlung
Luftfeuchte / Wasserdampfdruckdefizit
CO2-Konzentration
Boden, Bodenfeuchte
Nährstoffversorgung, Säuregehalt des Bodens
Konkurrenz, Pathogene

Emissionen (global) (1)

Transcrição

Documentos relacionados

F - Mit Kind und Kegel

Mein erstes Lexikon

Lexikon der Wortwelten

SMIDT Fußballschule Birkenberg Merkblatt

FÜRSCHWAND | eLexikon | St Gallen - Alt Toggenburg

Teilnahmebedingungen für die Smidt

GONZENWIL | eLexikon | St Gallen - Unter Toggenburg

DIESELBACH | eLexikon | St Gallen - Unter Toggenburg

Smidtarena - Ostermann Arena