Klima in Städten

Basis

Der Einfluss von saurem Regen auf die natürliche Umwelt

Saurer Regen betrifft alle Bereiche unserer Umwelt: Oberflächengewässer, Grundwasser, Böden und Vegetation. Er stört die Nahrungskette und gefährdet die Artenvielfalt. Er beeinträchtigt den Wert unserer Umgebung.

Übersäuerung von Gewässern

In Skandinavien verstärkt der saure Regen die natürliche Säure von Seen und Flüssen. Etwa 14.000 Seen in Schweden, die in säurehaltigem Felsgestein liegen, sind von der Übersäuerung betroffen. Dies hat weitreichende Folgen für Pflanzen und tierisches Leben. Vergleichbare Schäden finden wir auch in Großbritannien oder in den Alpen sowie in Nordamerika.

Die Senkung der Emissionen von SO₂ und Stickoxiden in den 90er Jahren in Europa führte zu einer Erholung einiger Gewässer, teilweise zu einer Rückkehr zu vorindustriellen Säure-Gehalten. Lediglich in den Seen Großbritanniens konnten bisher noch keine deutliche Entsäuerung beobachtet werden, obwohl die Emissionen deutlich sanken. Allerdings kann man nicht erwarten, dass sich reduzierte Emissionen sofort in Verbesserungen der Belastung von Bächen, Flüssen und Seen auswirken.

1. Grafik links: Prozentualer Anteil von allen Seen in Schweden, die im Jahr 1990 als übersäuert eingeschätzt wurden. Die Situation hat sich seitdem etwas verbessert.
Quelle: Swedish Environmental Protection Agency

Böden

Versauern die Böden, so werden wichtige Nährstoffe (z.B. die Ionen von Calcium Ca und Magnesium Mg) ausgewaschen, bevor Bäume und andere Pflanzen diese zum Wachstum einsetzen können. Hierdurch sinkt die Fruchtbarkeit des Bodens. Weiterhin wird Aluminium in Form seines dreiwertigen Kations Al³⁺ freigesetzt. In dieser Form kann es giftig für die Pflanzen sein. Aluminium schädigt die Wurzelhaare der Pflanzen und reduziert die Aufnahme von Phosphor und anderer Nährstoffe. Die Bäume sterben oft an Unterernährung und reduzierter Abwehrkraft.

Am stärksten gefährdet sind diejenigen Böden, die sich auf ohnehin bereits saurem Felsgrund bilden, z.B. auf Quarz-Sandstein. Kalkhaltige Böden widerstehen der Säure leichter. Generell können Böden dem sauren Regen besser widerstehen als Gewässer, da sie über eine Pufferwirkung verfügen. Pufferung bedeutet, dass der Boden einen Teil oder die gesamte mit dem Regen eingetragene Säure neutralisieren kann. Bei fortwährender Belastung mit saurem Regen ist die Pufferwirkung allerdings irgendwann erschöpft. In Schweden setzen sich große Teile des Bodens aus langsam verwitternden Mineralien zusammen, die aus dem skandinavischen Grundgestein des Präkambiums stammen. Die Pufferwirkung dieses Gesteins ist niedrig, sodass saurer Regen kaum neutralisiert werden kann. Schweden reagiert daher weit empfindlicher auf solche Belastung, als viele andere Länder.

2. Grafik rechts: Der pH-Wert in der Humusschicht in Schweden. Die Animation zeigt die Veränderungen seit 1963.
Autor: Ake Nilsson, Swedish University of Agricultural Sciences.
Quelle: Swedish Environmental Protection Agency

Vegetation

Saurer Niederschlag führt in der Regel nicht auf direktem Wege zum Absterben der Bäume. Er schwächt sie durch Nährstoffverlust in den Blättern, reduziert die im Boden verfügbaren Nährstoffe oder setzt sie giftigen Stoffen aus, die im Boden frei werden. Die Luft verunreinigenden Gase wie Schwefeldioxid können allerdings dann auch direkt schädigend wirken, wenn die Pflanzen nahe an starken Emissionsquellen wachsen, wie z.B. in der Nähe von Kraftwerken ohne Filtersystem.

Die Zerstörung der Oberfläche von Blättern und Nadeln führt zu unkontrolliertem Wasserverlust und verhindert die Photosynthese. Das abfallende Laub zersetzt sich schlechter und Mikroorganismen sterben, die mit den Wurzeln der Pflanzen in Symbiose (d.h. zu gegenseitigem Nutzen) gearbeitet haben. Die nützlichen Organismen des Bodens (z.B. verschiedene Bakterien) werden in ihrer Atmung beschränkt.

Von saurem Niederschlag geschädigte Wälder finden wir überall in Europa und in vielen Gebieten der östlichen Staaten der USA. Die Abbildungen 3 + 4 zeigen geschädigte Waldgebiete im sogenannten schwarzen Dreieck (Dreiländergebiet Ostdeutschland, Südwestpolen, Tschechien).
Im Falle solcher Schäden ist es jedoch schwer, den direkten Beitrag des sauren Regens von anderen Faktoren zu trennen. Hitzestress, Feuer und Insektenbefall können Waldschäden auslösen, die oft mit einer Schwächung durch sauren Regen zusammenfallen. Auf Grund des Zusammenkommens verschiedener Faktoren wird die Bedeutung der Luftverschmutzung teilweise widersprüchlich diskutiert.

Nahrungsketten und Biodiversität

Die Versauerung des Bodens setzt Metallionen aus Erde und Gestein frei, die sowohl schädlich für die Mikroorganismen des Bodens sind als auch für Vögel und Säugetiere (wie den Menschen) am Ende der Nahrungskette. Zu der empfindlichsten Gruppe gehören Fische, Flechten, Moose, bestimmte Pilze und kleine Wasser bewohnende Organismen. Der saure Regen stört den natürlichen Zyklus von Schwefel und Stickstoff. Einige Organismen sterben völlig aus, wodurch es zu einer Reduzierung der Artenvielfalt kommt, wie dies schon in den stark versauerten Gebieten Schwedens beobachtet wurde. Grundsätzlich verschlechtert der saure Niederschlag die Lebensbedingungen in einem Ökosystem.

Fische und andere im Wasser lebende Organismen

Sinkt der pH eines Gewässers deutlich unter 5,5, so erkranken Fische dauerhaft oder gehen zu  Grunde. Bereits in den 50er Jahren des vergangenen Jahrhunderts entdeckte man, dass die Fische in den Seen und Wasserwegen im südlichen Skandinavien verschwanden.

Hohe Konzentrationen an Aluminium, die durch die Säure aus dem Boden ausgewaschen wurden, waren Ursache des Fischsterbens. Aluminium reduziert den Ionentransport durch die Kiemen und führt zu einem Verlust an Salzen. Für Süßwasserfische ist es zum Überleben unbedingt notwendig, die Osmoregulation zu erhalten. Unter Osmoregulation verstehen wir die Einstellung eines Gleichgewichtes von Salzen und Mineralien in den Geweben eines Organismus. Aluminium schlägt sich in den Kiemen nieder und behindert so den Transport von Sauerstoff und Salzen. Der Fisch kann seine Körpersalze nicht mehr regulieren. Zusätzlich stört der niedrige pH das Salz-Gleichgewicht im Gewebe selber.
 

Niedrige pH-Werten hemmen oft auch die Entwicklung von Fröschen, Kröten und Salamandern. Eine Abnahme der im Gewässerboden lebenden Organismen führt in der Regel dazu, dass sich Fliegen, Mücken, Schnaken, Eintagsfliegen und andere Insekten schlechter vermehren. Hierdurch wiederum verringert sich das Nahrungsangebot für die Fleischfresser der Gewässer, Insekten fressende Fische z.B. oder Frösche.
Die Auswirkungen in der Nahrungskette setzen sich noch weiter fort: Raubvögel leben teilweise von den mit Aluminium belasteten Fischen. Sie legen Eier, deren Schalen zu weich sind, und die Jungen überleben für gewöhnlich nicht.

Verwandte Seiten:

Mehr zum Einfluss des sauren Regens auf die menschliche Gesundheit und die Wirtschaft erklärt:
Klima in Städten - Mehr - Einheit 3 - Auswirkungen 2

Aktuelle Informationen zur Entwicklung in Asien bietet das
ACCENT Global Change Magazin: Ausgabe Feb. 2006 -> Saurer Regen in Asien

About this page:

author: Anita Bokwa - Jagiellonian University, Cracow, Poland
scientific reviewer: Dr. J. Neil Cape - Institute of Terrestrial Ecology, Edinburgh Research Station, Scotland - 2004-08-11
educational reviewing: Michael Seesing - University of Duisburg, Duisburg, Germany
last update: 2004-12-17
translation: Elmar Uherek - MPI Chemistry - 2004-12-29