Überschreitung der Belastungsgrenzen für Eutrophierung

Nährstoffeinträge (vor allem Stickstoff) aus der Luft belasten Land-Ökosysteme und gefährden die biologische Vielfalt. Zur Bewertung dieser Belastung stellt man ökosystemspezifische Belastungsgrenzen (Critical Loads) den aktuellen Stoffeinträgen aus der Luft gegenüber. Trotz rückläufiger Stickstoffbelastungen in Deutschland besteht weiterhin Handlungsbedarf – vor allem bei den Ammoniakemissionen.

Inhaltsverzeichnis

 

Situation in Deutschland

Im Jahr 2009 (letzte verfügbare Daten) wurden die ökologischen Belastungsgrenzen für eutrophierenden Stickstoff in Deutschland auf etwa der Hälfte der Flächen empfindlicher Ökosysteme überschritten (siehe Karte „Überschreitung des Critical Load für Eutrophierung durch die Stickstoffeinträge im Jahr 2009“). Die zur Flächenstatistik dieser Überschreitung herangezogenen Ökosystemtypen stammen aus dem CORINE-Landbedeckungsdatensatz von 2006 und bilden aufgrund der geringen räumlichen Auflösung vor allem Waldökosysteme ab (ca. 96 Prozent (%)). Besonders drastisch sind die Überschreitungen in Teilen Nordwestdeutschlands, wo intensive Tierhaltung betrieben wird und der Stickstoffeintrag aufgrund der dort ansässigen Landwirtschaft besonders hoch ist. Etwa zwei Drittel der Stickstoffeinträge sind auf Ammoniakemissionen zurückzuführen.

Internationale Zeitreihendaten zeigen, dass der Anteil der Flächen in Deutschland, auf denen die ökologischen Belastungsgrenzen überschritten wurden, von 82 % im Jahr 1980 auf 54 % im Jahr 2010 zurückging (siehe Abb. „Anteil der Fläche empfindlicher Land-Ökosysteme mit Überschreitung der Belastungsgrenzen für Eutrophierung“). Die Abnahme der Belastungen spiegelt größtenteils den Rückgang der Emissionen durch Luftreinhaltemaßnahmen wider.

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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Handlungsbedarf trotz sinkender Stickstoffeinträge

Auch in den nächsten Jahren ist wegen der bisher nur unwesentlich abnehmenden Ammoniak-Emissionen – vornehmlich aus der Tierhaltung – mit einer weiträumigen Eutrophierung naturnaher Ökosysteme zu rechnen. Bei der Minderung von diffusen Stickstoffemissionen in die Luft besteht daher erheblicher Handlungsbedarf.

 

Was sind ökologische Belastungsgrenzen für Eutrophierung?

Zur Bewertung der Stoffeinträge werden ökologische Belastungsgrenzen (Critical Loads) ermittelt, bei deren Überschreitung nach heutigem Wissensstand schädliche Veränderungen von Struktur und Funktion eines Ökosystems langfristig nicht ausgeschlossen werden können. Ökologische Belastungsgrenzen sind somit ein Maß für die Empfindlichkeit eines Ökosystems und erlauben eine räumlich differenzierte Gegenüberstellung der Belastbarkeit eines Ökosystems mit aktuellen atmosphärischen Stoffeinträgen.

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. Im Rückschluss ist auch die Erholung des Ökosystems auf vorindustrielles Niveau sehr langwierig, wenn nicht sogar eine irreversible Schädigung des Ökosystems vorliegt. Beide Prozesse sind abhängig von Stoffeintragsraten, meteorologischen und anderen Randbedingungen sowie von chemischen Ökosystemeigenschaften. Daher sind absolute Schadprognosen mittels der Überschreitungen der ökologischen Belastungsgrenzen prinzipiell nicht möglich.

 

Stickstoffdepositionen – ein Treiber des Biodiversitätsverlusts

Ein übermäßiger atmosphärischer Eintrag (Deposition) von Nährstoffen (vor allem Stickstoff) und deren Anreicherung in Land-Ökosystemen kann langfristig chronische Schäden der Ökosystemfunktionen (wie der Primärproduktivität und des Stickstoffkreislaufs) sowie eine Veränderungen des Pflanzenwachstums und der Artenzusammensetzung zugunsten stickstoffliebender Arten hervorrufen (Eutrophierung). Außerdem wird die Anfälligkeit vieler Pflanzen gegenüber Frost, Dürre und Schädlingsbefall erhöht. Atmosphärische Einträge führen zu einer weiträumigen Angleichung der Stickstoffkonzentrationen im Boden auf einem nährstoffreichen Niveau. Die derzeit hohen Stickstoffeinträge in natürliche und naturnahe Land-Ökosysteme sind eine Folge der Emission von chemisch und biologisch wirksamen (reaktiven) Stickstoffverbindungen in die Luft durch menschliche Aktivitäten, wie Landwirtschaft oder Verbrennungsprozesse. Aus der Atmosphäre werden diese Stickstoffverbindungen über Regen, Schnee, Nebel, Raureif, Gase und trockene Partikel wieder in Land-Ökosysteme eingetragen. Die resultierende Überdüngung ist eine der fünf Hauptursachen für den Rückgang der Biodiversität. Fast die Hälfte der in der Roten Liste für Deutschland aufgeführten Farn- und Blütenpflanzen sind durch Stickstoffeinträge gefährdet.

 

Ziele und Maßnahmen zur Verringerung der Stickstoffeinträge

Ein langfristiges Ziel der Europäischen Union (EU) und der Genfer Luftreinhaltekonvention (UNECE Convention on Long-Range Transboundary Air Pollution, CLRTAP) ist die dauerhafte und vollständige Unterschreitung der ökologischen Belastungsgrenzen für Eutrophierung. Auch die Nationale Strategie zur Biologischen Vielfalt nennt als ein Ziel die Einhaltung der ökologischen Belastungsgrenzen bis 2020.

International wurden deshalb im fortgeschriebenen Multikomponenten-Protokoll der Genfer Luftreinhaltekonvention für alle Mitgliedstaaten weitere Minderungen der Emission von Stickstoff (NHx, NOx) vereinbart, die bis 2020 erreicht werden müssen. Für Deutschland ergeben sich folgende nationale Emissionsminderungsverpflichtungen für Stickstoff für das Jahr 2020 und darüber hinaus im Vergleich zum Basisjahr 2005:

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

Darüber hinaus plant die EU eine Fortschreibung der EU-Richtlinie zu Emissionshöchstmengen (NEC-Richtlinie), deren ab 2010 einzuhaltenden Ziele Deutschland bisher nicht dauerhaft einhalten konnte (siehe "Luftschadstoff-Emissionen in Deutschland").

Konkrete nationale Maßnahmen, um die negativen Auswirkungen des reaktiven Stickstoffs, zu denen auch die Eutrophierung von Ökosystemen zählt, zu begrenzen, 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 ökosystem-spezifischen Gefährdung der Biodiversität in Deutschland - PINETI (Pollutant INput and EcosysTem Impact)“.