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 2015

Der Anteil der Flächen, auf denen die kritischen Eintragsraten für Versauerung deutlich bis sehr deutlich überschritten wurden, nahm zwischen 2005 und 2015 von 51 auf 26 % 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 2015“).

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.

Im Rahmen eines in 2018 abgeschlossenen UBA -Vorhabens zur Modellierung der Stickstoffdeposition (PINETI-3) konnte die Entwicklung der Belastung erstmals methodisch konsistent für eine lange Zeitreihe (2000-2015) rückgerechnet werden.

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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 Einhaltung nach heutigem Stand des Wissens nicht mit schädlichen Wirkungen auf Struktur und Funktion eines Ökosystems gerechnet wird. 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 (bio)chemischen Ökosystemeigenschaften.

 

Folgen der Versauerung

Die Einträge versauernd wirkender Schwefel- und Stickstoffverbindungen aus der Luft führen bei Überschreitung der Pufferkapazität des Bodens zu einer Auswaschung basischer Kationen und zu Nährstoffungleichgewichten, wodurch sie neben anderen chemischen Parametern auch die Nährstoffverfügbarkeit im Boden verändern. Zusätzlich werden Bodenorganismen und die 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 durch das geänderte Milieu 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. International wurden deshalb in der sogenannten neuen NEC-Richtlinie (Richtlinie (EU) 2016/2284 vom 14.12.2016) für alle Mitgliedstaaten weitere Minderungsverpflichtungen der Emission von Schwefel- und Stickstoff (SO2, NHx, NOx) vereinbart, die bis 2030 erreicht werden müssen. Für Deutschland ergeben sich folgende nationale Reduktionsziele für das Jahr 2030 und darüber hinaus im Vergleich zum Basisjahr 2005:
•    Ammoniak (NH3): minus 29 %
•    Stickstoffoxide (NOx): minus 65 %
•    Schwefeldioxid (SO2): minus 58 %
(siehe auch „Emissionen von Luftschadstoffen“).

Konkrete nationale Maßnahmen, zur Erreichung der oben genannten Ziele werden derzeit in einem Nationalen Luftreinhalteprogramm zusammengestellt. Maßnahmen, um die negativen Auswirkungen des reaktiven Stickstoffs, zu denen auch die Versauerung von Ökosystemen zählt, zu mindern, sind in der Veröffentlichung des Umweltbundesamtes "Reaktiver Stickstoff in Deutschland" enthalten. Auch das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU ) verfolgt den Ansatz einer nationalen Stickstoffminderungsstrategie. Weitere Informationen bietet auch das Sondergutachten des SRU "Stickstoff: Lösungen für ein drängendes Umweltproblem". Hintergrundwissen zur Modellierung von atmosphärischen Stoffeinträgen bietet der Bericht zum Forschungsvorhaben „Modellierung und Kartierung atmosphärischer Stoffeinträge von 2000 bis 2015 zur Bewertung der ökosystem-spezifischen Gefährdung von Biodiversität in Deutschland – PINETI-3 (Pollutant INput and EcosysTem Impact)“.