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Österreichisches Bioindikatornetz (BIN)
Austrian Bio-Indicator Grid
Quecksilber ein giftiges Schwermetall im Waldökosystem
Schwefel im Blättern/Nadeln als primärer Marker für den Immissionseinfluss und zur Zonierung von Immissionsgebieten verliert zunehmend an Bedeutung - einerseits werden verstärkt schwefelarme Brennstoffe verwendet, andererseits kommen Filter als technische Maßnahme zur Entfernung von SO2 zum Einsatz.
Ein alternativer Marker darf nur schwer von solchen Filter zurückgehalten werden, soll bei einer Vielzahl verschiedener Emittenten entweichen, muss sich im Blatt-/Nadelmaterial akkumulieren, soll nicht oder nur im geringen Maß über den Boden aufgenommen werden und soll durch eine einfache Analytik erfassbar sein. Ob sich Quecksilber als ein geeigneter Marker zu Feststellung des Immissionseinflusses eignet oder nicht wurde mit den Proben des Österreichischen Bioindikatornetzes der Probenahme Herbst 2006 untersucht.

Eigenschaften, Vorkommen und Verbreitung in der Umwelt

Quecksilber ist bei Raumtemperatur ein flüssiges Schwermetall, durch den hohen Dampfdruck kann eine gesättigte Atmosphäre bis zu 18g Hg/m3 enthalten. Die Gehalte in der Erdkruste liegen bei rund 0,02 mg/kg. In Österreich findet man Quecksilber sulfidisch (Schwazit, Donharrisit, Cinnabarit, Balkanit) bzw. als Coloradonit an Tellur gebunden. Weiters kommt Quecksilber auch elementar als Silberamalgam (Moschellansbergit) und Goldamalgam und gediegen als Quecksilbermetall vor.

Durch seine geringe aber vorhandene Wasserlöslichkeit findet man Quecksilber auch im Süßwasser (0,1 μg/l) und im Meerwasser (0,03 μg/l). Neben diesen natürlichen Quellen spielt allerdings der Einfluss des Menschens eine wesentliche Rolle beim Eintrag von Quecksilber in das Ökosystem. So kann elementares Quecksilber bei einer Reihe von industriellen Prozessen (Erzaufarbeitung, Metallgewinnung, Chor/Alkalielektrolyse, Zementerzeugung, Müll- und Kohleverbrennung) entstehen und ist aus der Abluft – weil gasförmig - nur schwer mit Filtern zu entfernen.

Neben elementarem Quecksilber stellt die Gruppe der organischen Quecksilberverbindungen in der Umwelt ein Problem dar. Organische Quecksilberverbindungen werden/wurden als Fungizide eingesetzt. Des Weiteren können organische Quecksilberverbindungen (zumeist als Methylquecksilber) aus elementaren Quecksilber oder anorganischen Quecksilberverbindungen von Bakterien gebildet und so in der Umwelt verbreitet werden. Durch die gute Fettlöslichkeit der organischen Quecksilberverbindungen durchdringen diese Lipidmembranen und reichern sich im Fettgewebe an. Besonders Problem stellt die Anreicherung von Quecksilber in Nahrungskette dar.

Quecksilber wird von der Pflanze nicht benötigt, es reichert sich aber in den Blättern/Nadeln durch direkte Aufnahme aus der Luft (als elementares Quecksilber oder als Methylquecksilber), während des Jahres analog zu Schwefel, Fluor und Chlor, an. (Ericson et al 2003, Fleck et al 1999) Die Quecksilbergehalte wirken in den vorkommenden Konzentrationen zwar nicht toxisch auf die Pflanze, stellen aber eine Belastung für das Ökosystem dar.

Ergebnisse

Die Analytik wird mit einem Kaltdampfatomabsorptionsspektrometer nach vorheriger Verbrennung der Probe mit Sauerstoff durchgeführt. Das Verfahren arbeitet kontaminationsfrei und ist empfindlich genug auch natürlich vorkommende Quecksilbergehalte nachzuweisen (Rea & Keeler 1998, Rea et al 2002).

Die gefundenen Gehalte im Pflanzenmaterial liegen zwischen 0,005-0,066 mg/kg. Gehalte über 0,025 mg Hg/kg konnten in Kärnten, Oberösterreich, Tirol und Wien nachgewiesen werden. In der folgenden Abbildung ist Verteilung der Quecksilbergehalte in den Proben des Bioindikatornetzes der Entnahme Herbst 2006 dargestellt.



Besonders markant erkennbar sind die Gebiete mit Roheisen- und Stahlerzeugung im Linzer Raum aber auch in Leoben/Donawitz (s. Umweltbundesamt 2004). Überraschend ist hier, dass sich der Einfluss von Linz bis Passau donauaufwärts und bis Amstetten donauabwärts nachweisen lässt. Die Verarbeitung von quecksilberhältigen österreichischem Eisenerz ist derzeit eine der wichtigsten Quecksilberquellen in Österreich.

Aber auch im Großraum von Graz und Wien sind höhere Quecksilbergehalte feststellbar, für eine Zuordnung zu einzelnen Emittenten ist aber das Bioindikatornetz nicht dicht genug – hier wären weitere Detailerhebungen notwendig.

Im Inntal sind erhöhte Gehalte im Bereich von Schwaz und Brixlegg nachweisbar - hier wurde auch der höchste Wert mit 0,066 mg Hg/kg nachgewiesen.

Historisch interessant ist auch die Ursache der höheren Quecksilbergehalte in Brückl/Kärnten, hier wurde bis Ende der neunziger Jahre die Chor/Alkalielektrolyse nach dem Quecksilberamalgamverfahren durchgeführt. Durch Technologie Umstellung wurde diese Emissionsquelle beseitigt. Von der zweiten Elektrolyseanlage in Hallein, die Ende der neuziger Jahre geschlossen und saniert wurde, ist auf der Karte praktisch nichts mehr festzustellen.

Die Methode ist auch empfindlich genug um Spuren aus natürlichen Quecksilbervorkommen festzustellen so etwa in Stockenboi/Kärnten in der Nähe von Spittal a.d. Drau (Weber et al 1997).

Die Quecksilbergehalte in den Nadeln des Österreichischen Bioindikatornetzes 2006 sind zwar meist gering, allerdings wurde – wie die oben genannten Beispiele zeigen - die Eignung von Quecksilber als Immissionsmarker sehr deutlich unter Beweis gestellt. Als nächster Schritt soll die zeitliche Entwicklung der Quecksilbergehalte geprüft werden. Dazu werden historische Proben aus der - rund 100 000 Proben umfassende - Probenbank des Österreichischen Bioindikatornetzes der Probenahme Herbst 1996 verwendet.



Literatur
Erickson J.A., Gustin M.S., Schorran D.E., Johnson D.W., Lindberg S.E., Coleman J.S. (2003): Accumulation of atmospheric mercury in forest foliar. Atmospheric Environment 37: 1613-1622.

Fleck J.A., Grigal D.F., Nater E.A. (1999): Mercury uptake by trees: An observational experiment. Water, Air, and Soil Pollution 115: 513-523.

Rea A.W., Keeler G.J. (1998): Microwave digestion and anaysis of foliage for total mercury by cold vapour atomic fluorescence spectroscopy. Biogeochemistry 40: 115-123.

Rea A.W., Lindberg S.E., Scherbatskoy T., Keeler G.J. (2002): Mercury accumulation in foliage over time in two northern mixed-hardwood forests. Water, Air, and Soil Pollution 133: 49-67.

Weber L., Cerney I., Ebner F., Fritz I., Göd R., Götzinger M. A., Gräf W., Paar W.H., Prohaska W., Sachsenhofer R.F., Schroll E., Schultz O., Sterk G. & Vavtar F. (1997): Metallogenetische Karte von Österreich 1:500.000. Archiv für Lagerstättenforschung Nr. 19. Geologische Bundesanstalt. Wien.

Umweltbundesamt (2004): Medienübergreifende Umweltkontrolle in ausgewählten Gebieten. Monographien M-168 Umweltbundesamt GmbH.

30.10.07 | Fürst, A.
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