Die vier Griechischen Elemente: - TOBIAS-lib - Universität Tübingen

2 Atmosphärische Deposition von PAK
die Partikelauswaschung den größten Beitrag
ausmacht (Franz & Eisenreich, 1998; Offenberg
& Baker, 2002b). Mathematisch kann die
Deposition allgemein als eine Funktion der
Luftkonzentration beschrieben werden:
v D = (2.1)
d a C
mit D = Deposition [M T -1 L -2 ], vd = Depositionsgeschwindigkeit
[L T -1 ] und Ca = Konzentration
der Zielsubstanz in der Atmosphäre
[M L -3 ]. Je nach Depositionsart ist zusätzlich
zwischen Partikel- bzw. Gasdepositionsgeschwindigkeit
zu unterscheiden (McLachlan &
Horstmann, 1998). Üblicherweise wird dieser
Ansatz für die Beschreibung der trockenen
Deposition angewendet. Unter Verwendung von
Lösungs- bzw. Auswaschungsfaktoren für die
Zielsubstanzen (hier: PAK) können die nassen
Depositionsgeschwindigkeiten durch Multiplikation
mit der Niederschlagsrate [L T -1 ] näherungsweise
berechnet werden (Halsall et al.,
2001). Problematisch ist dabei u.a., dass die
atmosphärischen Konzentrationen während
eines Niederschlagsereignisses keinesfalls konstant
bleiben (Franz & Eisenreich, 1998) und
daher die Auswaschungsfaktoren zwischen
unterschiedlichen Niederschlagsereignissen um
mehrere Größenordnungen variieren (Offenberg
& Baker, 2002b).
In der Regel sind die Depositionsraten in Waldbeständen
höher als im Freiland. Diese Differenz
wird als Interzeptionsdeposition bezeichnet.
D = D − D
(2.2)
I
Best
Frei
Da die nasse Deposition in Waldbeständen und
Freiland als ähnlich angesehen wird, ist die
Differenz auf Unterschiede der trockenen
Deposition zurückzuführen. Dabei kommen
beide trockenen Depositionsformen in Betracht
(Horstmann & McLachlan, 1998; McLachlan &
Horstmann, 1998). Bei bekannter Depositionsgeschwindigkeit
kann somit aus der Interzeptionsdeposition
die durchschnittliche umgebende
Luftkonzentration berechnet werden.
Als Sonderfall der trockenen gasförmigen
Deposition ist die Gleichgewichtsbedingung zu
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sehen, unter der vd, Gas = 0 wird. Die gasförmige
Deposition unter Wald wird dann folgendermaßen
berechnet (Horstmann & McLachlan, 1998):
D Gas,
eq Vρ
K PA CG
, eq
= (2.3)
mit Vρ = Volumenstromdichte der Vegetation
[L 3 L -2 T -1 ] und KPA = Verteilungskoeffizient
zwischen Vegetation und Atmosphäre. Die
Volumenstromdichte kann aus der fallenden
Streu abgeschätzt werden:
V
D
S
ρ = (2.4)
ft
ρ S
DS bezeichnet die gefallene Blattmasse [M L -2
T -1 ], ft die Trockengewichtsfraktion und ρS die
Dichte der frischen Streu [M L -3 ]. ρS kann in
Fichtenbeständen mit 0,9 kg l -1 und ft mit 40%
abgeschätzt werden (Horstmann & McLachlan,
1998).
2.1.2 Meteorologische Einflussgrößen
auf die atmosphärische Deposition
Die aktuelle PAK-Deposition wird von Windrichtung
und -geschwindigkeit, Niederschlag
(Menge und Form), der Luftfeuchte sowie der
Umgebungstemperatur maßgeblich beeinflusst.
Diese Parameter weisen jedoch eine hohe zeitliche
Variabilität auf, was zu entsprechenden
Schwankungen der PAK-Deposition führt
(Brorström-Lunden et al., 1994; Franz &
Eisenreich, 1998; Bamford et al., 1999b).
Für viele semivolatile organische Umweltschadstoffe
(z.B. PCB, x-HCH) konnte eine
Abhängigkeit zwischen atmosphärischen
Konzentrationen von der Umgebungstemperatur
festgestellt werden (Wania et al., 1998a;
Murayama et al., 2003). Allgemein formuliert
lässt sich diese Beziehung unter Gleichgewichtsbedingungen
folgendermaßen ausdrücken
(Wania et al., 1998a):
−1
ln = m T + b
(2.5)
p A
mit pA = Gleichgewichtspartialdruck einer Substanz
in der Atmosphäre [Pa] und T = Temperatur
[K]. m und b bezeichnen in allgemeiner Form