Wie gut ist der Schwefelgehalt im jüngsten Nadeljahrgang von Standortfichten als Bioindikator für Trends und räumliche Unterschiede von Schwefeldioxid in der Luft geeignet? Methodische Probleme bei der Analyse von Meßreihen zum Biomonitoring

Zusammenfassung

Das bayerische Landesamt für Umweltschutz (LfU) betreibt seit Ende der siebziger Jahre ein bayernweites Meßnetz von Standortfichten in einem Raster mit Kantenlänge 16 km (z. T. 8 km), bei denen jährlich (ab 1989 zweijährlich) der Schwefelgehalt in Proben des jüngsten Nadeljahrgangs bestimmt wird. Die Meßwerte zeigen im zeitlichen Verlauf eine Abnahme sowie einen räumlichen Belastungsschwerpunkt in Nordostbayern; die räumlichen Autokorrelationen benachbarter Fichten sind gering. Zur Untersuchung der Frage, inwieweit sich das Meßnetz von Standortfichten zum Biomonitoring von Schwefelverbindungen aus der Luft eignet, wurden diese Meßreihen den Zeitreihen der SO₂-Monatsmittelwerte von 13 Luftmeßstationen gegenübergestellt, deren zeitliche Trends und räumliche Schwerpunkte denen der Schwefelgehalte der Fichtennadeln ähneln. Wegen der Lückenhaftigkeit der einzelnen Fichtenzeitreihen und ihrer starken kleinräumigen Variabilität stößt die Untersuchung von quantitativen Dosis-Wirkungs-Beziehungen auf Grenzen. Zwischen alternativen Hypothesen zum Zeitmuster des Eintrags von Schwefelverbindungen aus der Luft in die Fichtennadeln läßt sich wegen der Abhängigkeit der zu den einzelnen Hypothesen gehörigen Aggregatvariablen nicht diskriminieren.

Summary

Since the late seventies, a biomonitoring network of firs located on a regular grid with distances 16 km (sometimes 8 km) has been operated by the Bavarian Environmental Protection Agency (LfU); the sulphur contents in specimens of recent needles is measured every year (since 1989 every second year). Between 1979 and 1993, sulphur levels decreased; the highest values occurred in the northeast of Bavaria. Spatial autocorrelations of adjacent firs were low. We analysed to what extent this biomonitoring network reflects the contamination of the air with sulphur compounds by comparing the fir measurements to time series of monthly SO₂-averages from 13 air monitoring stations. High respectively low SO₂-loads corresponded in space and time to high respectively low sulphur levels in fir needles. Limitations in exploring quantitative dose-response-relationships resulted from missing values in the sulphur measurements and from their considerable small-scale variation. It is not possible to discriminate between different hypotheses concerning the time interval during which the sulphur is deposited in the fir needles, because the corresponding aggregate variables are stochastically dependent.