Metal accumulation in mosses: Local and regional boundary conditions of biomonitoring air pollution

Abstract

In der Fachliteratur zur Bioindikation werden Hypothesen diskutiert, welche Faktoren die Metallakkumulation von Moosen neben der atmospharischen Deposition beeinflussen. Jedoch ist keine statitische Analyse bekannt, die diese Hypothesen mit grosen und einheitlich erhobenen Datensatzen uberpruft. Deshalb wird untersucht, ob Standortmerkmale wie Hohe uber NN, Meeresnahe, Kronentraufeffekt, Niederschlag, Moosart oder unterschiedliche Analyseverfahren statistisch relevanten Einfluss auf die Ergebnisse des Moos-Monitorings haben. Grundlage sind Messdaten der UNECE Heavy Metals in Mosses Surveys, Probenentnahmeorte beschreibende Metadaten sowie Flachendaten zu Niederschlag, Hohe und Landnutzung Deutschlands. Ob ein statistisch signifikanter Unterschied zwischen den Metallgehalten in Abhangigkeit von der Hohe der Probenentnahmeorte uber NN, ihrer Meeresnahe sowie ihrer Lage diesseits und jenseits von Staatengrenzen besteht, wird mit dem U-Test gepruft. Mit Spearman-Rangkorrelationsanalysen werden die statistischen Zusammenhange zwischen Metallakkumulation und Meeresnahe sowie Hohenlage uber NN quantifiziert. Neben den bivariaten Analysen wird Classification and Regression Trees (CART) angewendet, um aus der Gesamtmenge der vorliegenden Pradiktorvariablen diejenigen Faktoren zu bestimmen, die den grosten Einfluss auf die Metallbioakkumulation haben. Die Ergebnisse der statistischen Analysen werden mit entsprechenden Erkenntnissen aus der internationalen Fachliteratur abgeglichen. Es zeigt sich, dass vor allem die Moosart, der Kronentraufeffekt und der Niederschlag die Metallakkumulation in den Moosen beeinflussen. Diese Faktoren korrelieren starker mit der Metallbioakkumulation als die Quellen-bezogenen Pradiktoren wie Verkehr- und Siedlungsflachen. Die statistische Analyse des Einflusses standortlicher Randfaktoren auf die Metallbioakkumulation anhand flachendeckend vorliegender Mess- und Metadaten und Flacheninformationen zu Niederschlag, Hohe und Landnutzung ist die erste ihrer Art weltweit. Die entsprechenden Ergebnisse spiegeln den internationalen Forschungsstand weitestgehend wider, doch sind zu deren Verdichtung weitere statistische Analysen mit anderen nationalen Datenbestanden notwendig. Auch sollten im Sinne einer Sensivitatsanalyse alternative Entscheidungsbaumverfahren eingesetzt und deren Ergebnisse verglichen werden. Da die Randbedingungen der Datengewinnung von der Probenentnahme bis zur statistischen Analyse europaweit nicht vollig identisch sein konnen, mussen nicht nur die Messdaten, sondern auch — wie in Deutschland seit der Kampagne 2000 — geeignete Metadaten zum Datenerzeugungsprozess in Datenbanken dokumentiert und zusammen mit den Messdaten ausgewertet werden. Die Moosmonitoring-Verfahrensrichtlinie sollte uberarbeitet werden, um die aufgezeigten Einflusse emzuschranken, die Verfahrensstandardisierung voranzutreiben sowie die Qualitatskontrolle zu effektivieren. Hierzu sollte es gehoren, dass die Informationen zu den Moosprobenentnahmestandorten integraler Bestandteil der Datenauswertung werden. Grundsatzlich bedarf es einer statistisch fundierten Grundlagenstudie, in der die Hypothese artspezifischer Stoffakkumulation in Moosen uberpruft wird. Sollte die hier vorgestellte Datenauswertung mit den Ergebnissen der Messkampagne 2005 dieselben Resultate liefern, sollten nach Naturraumen differenzierte Korrekturfaktoren fur den Traufeinfluss, die regional unterschiedlichen Niederschlagsverhaltnisse und die Moosart auf die Metallgehalte in den Moosen angewendet werden.