Überschreitung der Belastungsgrenzen für Versauerung

Die versauernden Schwefel- und Stickstoffeinträge aus der Luft in Land-Ökosysteme haben in den letzten Jahren stark abgenommen. Zur Bewertung dieser Belastung stellt man ökosystemspezifische Belastungsgrenzen (Critical Loads) den aktuellen Stoffeinträgen aus der Luft gegenüber. Ammoniumstickstoffeinträge aus der Landwirtschaft sind mittlerweile die Hauptursache für Versauerung.

Inhaltsverzeichnis

 

Situation in Deutschland

Der Anteil der Flächen, auf denen die kritischen Eintragsraten für Versauerung deutlich bis sehr deutlich überschritten wurden, nahm zwischen 1980 und 2010 von 95 auf 18 Prozent (%) ab. Die Abnahme der Belastungen spiegelt den Rückgang der Emissionen in Folge von Luftreinhaltemaßnahmen wider (siehe Abb. „Flächenanteile mit Überschreitung der Belastungsgrenzen für Versauerung“). Besonders Einträge versauernder Schwefelverbindungen haben deutlich abgenommen. Für versauernde Stickstoffeinträge ist eine so deutliche Abnahme hingegen nicht zu verzeichnen. Sie sind hauptverantwortlich für die andauernden Überschreitungen der ökologischen Belastungsgrenzen für Versauerung in Deutschland (siehe Karte „Überschreitung des Critical Load für Versauerung durch Schwefel- und Stickstoffeinträge im Jahr 2009“).

Bis Mitte der 1990er Jahre waren die Einträge versauernder Stoffe und die Überschreitungen der ökologischen Belastungsgrenzen in emittentennahen Waldgebieten Thüringens und Sachsens am höchsten. Inzwischen werden die Maxima im norddeutschen Tiefland auf empfindlichen Böden als Folge hoher Einträge von Ammoniumstickstoff aus landwirtschaftlichen Quellen, vor allem aus der Intensivtierhaltung, erreicht. In diesen Regionen werden auch die ökologischen Belastungsgrenzen für Eutrophierung am stärksten überschritten.

Bei der nationalen Modellierung können methodische Weiterentwicklungen der Modellierung bisher nicht durch Rückrechnung auf die gesamte Zeitreihe übertragen werden, so dass für die Darstellung des zeitlichen Verlaufs die Zeitreihen des European Monitoring and Evaluation Programme (EMEP) verwendet werden. Da im Rahmen des EMEP eine andere Methodik verwendet wird als auf nationaler Ebene, kommt es zu Unterschieden zwischen den jeweils berechneten Critical Loads Überschreitungen.

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Was sind ökologische Belastungsgrenzen für Versauerung?

Ökologische Belastungsgrenzen (Critical Loads) für Versauerung sind kritische Belastungsraten für luftgetragene Stickstoff- und Schwefeleinträge, bei deren Überschreitung nach heutigem Stand des Wissens schädliche Veränderungen von Struktur und Funktion eines Ökosystems langfristig nicht ausgeschlossen werden können. Betrachtet werden meist empfindliche Ökosysteme wie Wälder, Heiden, Moore und angrenzende Systeme (zum Beispiel Oberflächengewässer und Grundwasser). Ökologische Belastungsgrenzen sind somit ein Maß für die Empfindlichkeit eines Ökosystems und erlauben eine räumlich differenzierte Gegenüberstellung der Belastbarkeit eines Ökosystems mit aktuellen Luftschadstoffeinträgen.

Das dadurch angezeigte Risiko bedeutet nicht, dass in dem betrachteten Jahr tatsächlich schädliche chemische Kennwerte erreicht oder biologische Wirkungen sichtbar sind. Es kann Jahrzehnte dauern, bis Ökosysteme auf Überschreitungen der ökologischen Belastungsgrenzen reagieren. Dies ist abhängig von Stoffeintragsraten, meteorologischen und anderen Randbedingungen sowie chemischen Ökosystemeigenschaften.

 

Folgen der Versauerung

Die Einträge versauernd wirkender Schwefel- und Stickstoffverbindungen aus der Luft führen bei Überschreitung der Pufferkapazität des Bodens zu einer Absenkung des pH-Werts und verändern somit neben anderen chemischen Prozessen die Nährstoffverfügbarkeit im Boden. Zusätzlich werden Bodenorganismen und Bodenstruktur negativ beeinflusst. Lang anhaltender Säurestress führt über unausgewogene Ernährung zur Minderung der Vitalität von Pflanzen, was unter anderem zu einer Verschiebung der Artenzusammensetzung oder zu eingeschränkten Abwehrkräften gegenüber sekundären Stressfaktoren (zum Beispiel Dürre, Frost, Herbivorie) führen kann. Viele Ökosystemfunktionen können dann nur noch eingeschränkt erfüllt werden.

Die atmosphärischen Einträge führen weiterhin zu einer weiträumigen Angleichung der Bodenverhältnisse auf einem ungünstigen, versauerten Niveau. Die Versauerung der Böden kann die Artenzusammensetzung von Pflanzengesellschaften verändern, weil Pflanzenarten und Pflanzengesellschaften, die auf neutrale Bodenverhältnisse angewiesen sind, von im sauren Milieu konkurrenzstarken Arten und Gesellschaften verdrängt werden. Da viele Tierarten auf bestimmte Pflanzenarten spezialisiert sind, wird durch die Versauerung auch die Fauna indirekt (über Verschiebung der Pflanzenartenzusammensetzung) und direkt (beispielsweise können Regenwürmer in versauerten Böden mit pH unter 4 nicht mehr existieren) beeinflusst.

 

Strategien zur Emissionsminderung

Der möglichst umfassende und langfristige Schutz der Ökosysteme vor Versauerung ist weiterhin ein wichtiges politisches Ziel. So enthält die Nationale Strategie zur Biologischen Vielfalt das Ziel bis 2020 die ökologischen Belastungsgrenzen einzuhalten. International wurden deshalb im fortgeschriebenen Multikomponenten-Protokoll der Genfer Luftreinhaltekonvention für alle Mitgliedstaaten weitere Minderungen der Emission von Schwefel- und Stickstoff (SO2, NHx, NOx) vereinbart, die bis 2020 erreicht werden müssen. Für Deutschland ergeben sich folgende nationale Emissionsminderungsverpflichtungen für das Jahr 2020 und darüber hinaus im Vergleich zum Basisjahr 2005:

  • Ammoniak (NH3): minus 5 %
  • Stickstoffoxide (NOx): minus 39 %
  • Schwefeldioxid (SO2): minus 21 %

Darüber hinaus plant die Europäische Union (EU) eine Fortschreibung der EU-Richtlinie zu Emissionshöchstmengen (NEC-Richtlinie), deren ab 2010 einzuhaltenden Höchstmengen Deutschland bisher nicht dauerhaft einhalten konnte (siehe „Emissionen von Luftschadstoffen“).

Konkrete nationale Maßnahmen um die negativen Auswirkungen des reaktiven Stickstoffs, zu denen auch die Versauerung von Ökosystemen zählt, zu mindern, sind in der Stickstoffemissionsminderungsstrategie des Umweltbundesamtes enthalten. Weitere Informationen zum Thema bietet das Hintergrundpapier zur Strategie und der Bericht zum Forschungsvorhaben „Modellierung und Kartierung atmosphärischer Stoffeinträge und kritischer Belastungsschwellen zur kontinuierlichen Bewertung der ökosystemspezifischen Gefährdung der Biodiversität in Deutschland - PINETI (Pollutant INput and EcosysTem Impact)“.