Universität zu Köln

Air quality in the Cologne Conurbation - high-resolution spatiotemporal biomonitoring

Lehndorff, Eva (2008) Air quality in the Cologne Conurbation - high-resolution spatiotemporal biomonitoring. PhD thesis, Universität zu Köln.

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    Abstract

    Atmospheric quality assessment for the Greater Cologne Conurbation, NW-Germany, has been conducted by pine needle (Pinus nigra) biomonitoring at high spatiotemporal resolution of 71 samples per 3600 km2. Prior to analysis and interpretation of spatial variability trends, the systematic and predictable accumulation of a set of air pollutants on pine needles was verified. Air pollutants were investigated using optical determination, major and trace element concentration, enviromagnetic properties and polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH) distribution in pine needles. The multiproxy approach allowed for substantially improved source reconciliation. On the regional scale it revealed lignite combustion in power plants to be the dominant emitter of PAH and blow-out from open pit lignite mines to dominate the fine particulate emissions. On local scale, traffic emissions in the inner city of Cologne were identified as major pollution source. Traffic emissions though difficult to separate from industrial contributions could be differentiated by trace element indicators, in particular antimony and by specific PAH, e.g. cyclopenta[cd]pyrene. Atmospheric pollution biomonitoring is of paramount importance to local population due to the increasing number of reports on detrimental health effects. In order to guide industrial and political decision makers when establishing environmental control measures, spatially highly resolved data sets of atmospheric quality are mandatory for science-based decision making. Active air quality measurements are too budget and time-intensive to build the base for such decisions. The time-integrated image of air quality derived from biomonitoring at current provides the best suited approach for regional air quality management.

    Item Type: Thesis (PhD thesis)
    Translated abstract:
    AbstractLanguage
    Eine Beurteilung der Luftqualität im Ballungsraum Köln, NW-Deutschland wurde mittels Anwendung eines Biomonitoringansatzes unter Verwendung von Nadeln der Schwarzkiefer (Pinus nigra) unter hoher raumzeitlicher Auflösung von 71 Standorten über 3600 km2 durchgeführt. Vor der Analyse und Interpretation räumlicher Variationsgradienten wurde die systematische Akkumulation einer Suite von Luftschadstoffen auf Kiefernnadeln verifiziert. Luftschadstoffe auf Kiefernnadeln wurden analysiert unter der Anwendung optischer Methoden, Haupt- und Spurenelementverteilungen, umweltmagnetischer Eigenschaften und der jeweiligen PAH-Signaturen. Der gewählte Multiproxy-Ansatz ermöglichte eine substantiell verbesserte Quellenzuweisung der Luftschadstoffe. Auf regionaler Ebene wurde die PAH-Emission aus der Verbrennung von Braunkohle zur Stromerzeugung als dominanter Prozess identifiziert, während die Belastung durch Feinstäube in der Region von Auswehungen aus Braunkohletagebauen geprägt war. Auf lokaler Ebene wurden in der Innenstadt Kölns Verkehrsemissionen als Hauptquelle der Luftverunreinigung identifiziert. Verkehrsemissionen lassen sich nur schwer von denen der Industrie trennen, konnten aber von diesen auf der Basis von Spurenelementindikatoren, präferentiell der Antimonkonzentration, oder anhand diagnostischer PAH wie Cyclopenta[c,d]pyren unterschieden werden. Das Biomonitoring atmosphärischer Schadstoffe ist infolge der zunehmenden Berichte über Gesundheitsschädigungen für die lokale Bevölkerung von entscheidender Bedeutung. Um industriellen und politischen Entscheidungsträgern eine Grundlage für die Etablierung von Massnahmen zur Luftqualitätsverbesserung zur Verfügung zu stellen, sind raumzeitlich hochauflösende Datensätze für eine wissensbasierte Entscheidungsfindung unverzichtbar. Aktive Luftqualitätsanalysen sind zu zeit- und kostenintensiv, um eine Basis solcher Entscheidungen zu bilden. Die zeitintegrierende und damit hochrepräsentative Luftqualitätsanalyse über Biomonitoring bildet zur Zeit den bestgeeignetsten Ansatz für regionales Luftmanagement.German
    Creators:
    CreatorsEmail
    Lehndorff, Evae.lehndorff@uni-koeln.de
    URN: urn:nbn:de:hbz:38-25011
    Subjects: Earth sciences
    Uncontrolled Keywords:
    KeywordsLanguage
    polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe, Schwermetalle, Feinstaub, Braunkohle, fossile BrennstoffeGerman
    polycyclic aromatic hydrocarbons, major and trace elements, particulate matter, lignite, fossil fuelsEnglish
    Faculty: Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
    Divisions: Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät > Geologisches Institut
    Language: English
    Date: 2008
    Date Type: Completion
    Date of oral exam: 19 May 2008
    Full Text Status: Public
    Date Deposited: 04 Nov 2008 08:41:34
    Referee
    NameAcademic Title
    Schwark, LorenzProf. Dr.
    URI: http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/2501

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