title: Reduction of Atmospheric Transboundary Fluxes of Heavy Metals in Europe: Scientific Support for European Environmental Protection Conventions
title: Entwicklung und Anwendung von numerischen Simulationsmodellen zum grossräumigen atmosphärischen Transport von Schwermetallen für die Wirtschaftskommission der Vereinten Nationen für Europa
titleType: AlternativeTitle
Creators: name: Petersen, Gerhard
Publisher: name: Medien- und Informationszentrum, Leuphana Universität Lüneburg
Year: 2003
Subjects: Nordatlantik
Ostsee
Umweltschutz
Luft
Verschmutzung

description: This study summarizes more than 15 years of scientific support for the United Nations-Economic Commission Europe (UN-ECE) Convention on Long Range Transboundary Air Pollution (LRTAP) and other European environmental protection conventions such as the Commission for the Protection of the Marine Environment of the North-East Atlantic (OSPAR) and the Baltic Marine Environment Protection Commission (HELCOM) by means of development and application of numerical simulation models for the atmospheric long-range transport of heavy metals. The work is mainly based on results and conclusions described in the nine papers of the appendix but some more recent investigations which have not yet been published in the scientific literature are also presented. An introductory overview and synthesis of current knowledge and understanding pertaining to all major aspects of heavy metals in the atmosphere is presented from a viewpoint that numerical modelling of their atmospheric processes is necessary and feasible to support the conventions mentioned above. The models discussed in this study have capabilities to quantify transboundary fluxes of lead, cadmium and mercury as the priority metals of concern and have a potential to identify sources as well as to predict the impact of emission reductions on the load of terrestrial and aquatic ecosystems in Europe. Advantages and limitations of relatively simple Lagrangian models are outlined within the context of issues currently facing the environmental scientific and policy making communities. However, a focus of this study is a comprehensive model system for atmospheric mercury species using a fully three-dimensional Eulerian reference frame and incorporating a state-of-science mercury chemistry scheme, which has been adopted by various scientific institutions for their modelling purposes.
description: In dieser Arbeit wird die wissenschaftliche Unterstützung beschrieben, die während der vergangenen 15 Jahre auf dem Gebiet der Entwicklung und Anwendung von numerischen Simulationsmodellen zum grossräumigen atmosphärischen Transport von Schwermetallen für die Wirtschaftskommission der Vereinten Nationen für Europa (United Nations-Economic Commission Europe UN-ECE) über weiträumige, grenzüberschreitende Luftverschmutzung (LRTAP) sowie anderer europäischer Umweltschutzkonventionen wie die Kommission zum Schutz der marinen Umwelt des Nordost-Atlantiks (OSPAR) und der Ostsee (HELCOM) durchgeführt wurde. Die Arbeit basiert hauptsächlich auf den Ergebnissen und Schlussfolgerungen der 9 Publikationen im Anhang. Darüber hinaus werden neuere Forschungsergebnisse diskutiert, die noch nicht in der wissenschaftlichen Literatur veröffentlicht sind. Einleitend wird der Stand des Wissens über atmosphärische Prozesse von Schwermetallen unter der Annahme dargestellt, dass diese Prozesse in einer für Zwecke der zuvor genannten Umweltschutzkonventionen geeigneten Weise in Modellen parameterisiert werden können. Mit diesen Modellen können grenzüberschreitende Flüsse der drei prioritären Schwermetalle Blei, Cadmium und Quecksilber quantifiziert werden sowie Aussagen über die Herkunft der gemessenen Schwermetallkonzentrationen gemacht werden und die Auswirkung von Emissionsminderungen auf terrestrische und aquatische Ökosysteme in Europa prognostisch abgeschätzt werden. Relativ einfache Lagrange Modelle werden im Kontext mit aktuellen umweltwissenschaftlichen und umweltpolitischen Fragen diskutiert. Schwerpunkt dieser Arbeit ist ein komplexes dreidimensionales Eulersches Modellsysten zum atmosphärischen Transport und chemischen Transformationen von Quecksilberspezies. Dieses Modellsystem representiert weltweit den aktuellen Stand der Wissenschaft und ist in seinen Kernstücken von anderen Umweltforschungsinstituten übernommen worden. Es ist als eines der drei Referenzmodelle für die derzeit erstellte ‘EU Air Quality Directive‘ für Quecksilber ausgewählt worden und nimmt an einem internationalen Modellvergleich im Rahmen der UN-ECE Konvention teil. Der derzeitige Entwicklungsstand der in dieser Arbeit vorgestellten Modellsysteme erlaubt deren weiteren Einsatz für umweltpolitische Zwecke im Rahmen der obengenannten Konventionen. Dabei werden sowohl die Quantifizierung der grenzüberschreitenden atmosphärischen Schwermetalltransporte und deren Bewertung hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf terrestrische und aquatische Ökosysteme als auch die Erweiterung der Modelle bezüglich umweltrelevanter Stoffe der Zukunft (Feinstaub, persistente organische Verbindungen) von besonderer Bedeutung sein.