Bioindikation 05.02.2021, 14:12 Uhr

Neutronen weisen Luftverschmutzung nach

Mittels Neutronen können Schadstoffe in Flechten nachgewiesen werden, die eine Luftverschmutzung anzeigen.

Moose und Flechten können zur Bioindikation dienen. Foto: PantherMedia/kamchatka

Moose und Flechten können zur Bioindikation dienen.

Foto: PantherMedia/kamchatka

Die traditionelle Holzkohleherstellung sorgt in Portugal nicht nur für Arbeitsplätze, sondern auch für schlechte Luft. Offizielle Messungen der Luftqualität gab es bisher jedoch nicht. Forschende vom Instituto Superior Técnico der Universität Lissabon und der Technischen Universität München (TUM) haben die Luftverschmutzung nun auf Umwegen nachgewiesen: Mittels Neutronen wurden Flechten analysiert, die in der Nähe der Holzkohleproduktion eine doppelt so hohe Konzentration an Phosphor enthielten, der bei der Kohleherstellung anfällt.

Flechten nehmen Schadstoffe aus der Luft auf

Flechten sind eine Lebensgemeinschaft aus Pilz und Alge, die keine Wurzeln haben. Da sie alle Nährstoffe über die Luft aufnehmen, sind sie ein hervorragender Indikator für die Luftqualität. In der Region um Ponte de Sor in Portugal gibt es häufig Beschwerden über schlechte Luft, Geruch, Rauchschwaden im Winter sowie Berichte über Asthma und andere Atemwegserkrankungen. Denn hier wird seit Jahrhunderten Kohle durch Verschwelen von Holz in Kohlenmeilern hergestellt.

Neutronen aktivieren auch kleinste Schadstoffspuren

Die Forschenden nutzten die Prompte Gamma Aktivierungsanalyse (PGAA), die dank der Forschungs-Neutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) der TUM möglich wurde. Ihre Neutronen aktivieren Schadstoffspuren, die auch in kleinsten Konzentrationen noch nachweisbar sind. Für die Untersuchung wurden Flechten gesammelt, die an Olivenbaum-Stämmen in der Gegend der Holzkohleöfen wachsen. Eine Charge wurde im Frühjahr, die andere im Herbst gepflückt, um jahreszeitliche Unterschiede auszuschließen.

Höhere Luftverschmutzung im Herbst

Ein Indikator für die Belastung der Flechten mit Luftschadstoffen ist ihre Leitfähigkeit: Denn die feinen Zellmembranen brechen unter Belastung, was die Leitfähigkeit der Flechten erhöht. Die Flechten, die im Herbst in direkter Nähe der Kohleproduktion gesammelt wurden, wiesen eine doppelt so hohe Leitfähigkeit auf wie Flechten in größerer Entfernung zu den Öfen. Im Frühjahr war dieser Unterschied nicht so deutlich. Dies könnte an der Regenperiode liegen, die dem Pflücken der Flechten im Frühjahr vorausging und die Belastung der Flechten senkt. Vor dem Pflücken im Herbst war es eher trocken.

22 Schadstoffe in Flechten

Die Prompte Gamma Aktivierungsanalyse wies in den Flechten 22 Stoffe nach. Besonders auffällig: Im Herbst unterschieden sich die Konzentrationen von Phosphor und Schwefel, die im Rauch von brennendem Holz vorkommen. Die Flechten nahe der Kohlenmeiler enthielten im Herbst mehr als doppelt so viel Phosphor und die höchste Konzentration von Schwefel im Vergleich zu anderen Orten. Dies passt zu den Leitfähigkeitsmessungen, die den Flechten im Herbst direkt neben den Öfen ebenfalls höhere Belastung attestieren. Dagegen enthielten im Frühling vor allem die Flechten mehr Schwefel und Phosphor, die in der Nähe einer bewohnten Gegend mit wenig Verkehr wuchsen. Die Forschenden führen dies auf meteorologische Einflüsse und die Abgase aus privaten Holzöfen zurück.

Von Insa Brockmann

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