Nährstoffe

Stickstoff- und Phosphorverbindungen sind die wachstumsbestimmenden Nährstoffe für pflanzliche Organismen (Algen, Wasserpflanzen). Sie führen bei zu hohen Konzentrationen zu einem übermäßigen Wachstum insbesondere von Algen (Eutrophierung). Die Fließgewässer transportieren den Stickstoff und Phosphor in die Seen und Meere und beeinflussen so auch deren Nährstoffkonzentration.

Inhaltsverzeichnis

 

Trend der Nährstoffbelastung

Zu hohe Nährstoffkonzentrationen sind eine Ursache dafür, dass in vielen Gewässern der gute ökologische Zustand noch nicht erreicht ist. Das heißt, die naturraumtypischen aquatischen Lebensgemeinschaften kommen nicht vor.

Die Gesamtphosphor- und Stickstoffeinträge in die Fließgewässern haben sich durch die Einführung phosphatfreier Waschmittel, Produktionsstilllegungen in den neuen Ländern, den Bau und die Modernisierung von kommunalen und industriellen Kläranlagen (Bau von Phosphatfällungsanlagen) sowie den höheren Anschlussgrad der Bevölkerung an die Abwasserreinigung deutlich verringert. Die Hauptquellen der Nährstoffbelastung der Gewässer sind heute vor allem die Landwirtschaft, aber auch kommunale Kläranlagen, Kraftwerke, Verkehr und Industriebetriebe.

Die Verringerung der Einträge spiegelt sich in einer Abnahme der Konzentrationen in den Gewässern wider. Die Konzentrationen der Phosphor- und Stickstoffverbindungen werden durch die Abflussverhältnisse beeinflusst, dass muss bei einer Trendermittlung berücksichtigt werden. Nicht für alle Messstellen liegen die Abflüsse vor, so dass die Messwerte nicht immer auf den Abfluss normiert werden können. In der Hydrologie werden zum Beispiel Werte von zehn Jahren zu langjährigen Reihen zusammengefasst, um den Einfluss von niederschlagsreichen bzw. –armen Jahren auf die Statistik zu minimieren.

Dieses Vorgehen wird nachfolgend auf die Konzentrationen übertragen. Es werden die 90-Perzentile der drei Zehnjahreszeiträume (1986-1995,1996-2005 und 2006-2015) an den LAWA-Messstellen, an denen für diese Zeiträume mindestens fünf Jahre Daten vorliegen, gemittelt. Änderungen der Konzentrationen sind dadurch weniger auf Abflussschwankungen mehr auf die Einträge zurückzuführen. Der Vergleich der ersten beiden 10-Jahreszeiträume 1986-1995 und 1996-2005 zeigt eine sehr starke Abnahme der Konzentrationen bei Phosphor und Ammonium sowohl die Intensität der Abnahme als auch die Anzahl der Messstellen betreffend. Während sich dies bei Ammonium im dritten Zeitraum (2006-2015) fortsetzt, lässt die Abnahme der Phosphorkonzentrationen nach. An einigen Messstellen steigen sie sogar wieder leicht an, bleiben aber unter den Konzentrationen des ersten Zeitraums. Die Konzentrationen von Nitrat nahmen langsamer ab.
Die messstellenbezogenen Angaben können dem UBA-Kartendienst zur Umsetzung der EU-Nitratrichtlinie in Deutschland entnommen werden. Weitere Auswertungen zur Entwicklung der Nitratkonzentrationen zeigt der Bericht zur EG-Nitratrichtlinie.

Balkendiagramm: Gesamtphosphor: die meisten Mittelwerte haben zwischen 5 und 50% abgenomen. Ammonium-Stickstoff: Etwa 55% der Mittelwerte haben um mehr als 50% abgenommen. Nitrat-Stickstoff: Über 70% der Mittelwerte haben um 5-25% abgenommen.
Veränderung der Konzentrationen von Gesamtphosphor, Ammonium-Stickstoff und Nitrat-Stickstoff
Quelle: Umweltbundesamt naehrstoffe_trend.pdf
 

Bewertung an den Messstellen des LAWA-Messstellennetzes 1982-2018

Die Bewertung von Nährstoffdaten erfolgt anhand einer von der Länderarbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA) erarbeiteten chemischen Gewässergüteklassifikation. Die Güteklassen gehen von I (unbelastet) bis IV (sehr hohe Belastung). Zielwert ist die Güteklasse II (und besser).

Die Bewertung an den Messstellen des LAWA-Messstellennetzes (Fließgewässer) ergibt (siehe auch Diagramme):

Gesamtphosphor

Der Anteil von Messstellen mit einer sehr hohen (IV) bis erhöhten Belastung (III) hat seit Anfang der 1990er Jahre erheblich abgenommen. Dagegen hat der Anteil der Messstellen mit deutlicher Belastung (II-III) erheblich zugenommen. Beim Anteil von Messstellen mit einer mäßigen (II) bis sehr geringen Belastung (I) ist eine leichte Zunahme zu verzeichnen. Für Gesamtphosphor lag 2018 bei 44 % der Messstellen der Jahresmittelwert unterhalb des Zielwertes (Güteklasse II und besser), 51 % der Messstellen wiesen mittlere Konzentrationen im Bereich der Güteklasse II-III auf und 3 % der Messstellen lagen im Bereich der Güteklasse III. Den Güteklassen III-IV und IV sind 2018 die fünf Messstellen der Übergangsgewässer zuzuordnen.

Nitrat-Stickstoff

Der Anteil von Messstellen mit einer sehr hohen (IV) bis erhöhten Belastung (III) hat seit Mitte der 1990er Jahre abgenommen. Dagegen hat der Anteil der Messstellen mit deutlicher Belastung (II-III) zugenommen. Der Anteil von Messstellen mit einer mäßigen (II) bis sehr geringen Belastung (I) ist eher gleichbleibend. Für Nitrat-Stickstoff lag 2018 bei 18 % der Messstellen das 90-Perzentil unter 2,5 Milligramm Stickstoff pro Liter (mg N /l) (Güteklasse II und besser), 57 % der Messstellen sind der Güteklasse II-III, 24 % der Güteklasse III und eine Messstelle der Güteklasse III-IV zuzuordnen. Seit 2006 fiel an keiner Messstelle das 90-Perzentil größer als 20 mg N/l (Güteklasse IV) aus.

Ammonium-Stickstoff

Der Anteil von Messstellen mit einer sehr hohen (IV) bis deutlichen Belastung (II-III) hat seit Anfang der 1990er Jahre abgenommen. Der Anteil von Messstellen mit einer mäßigen (II) bis sehr geringen Belastung (I) hat erheblich zugenommen. Für Ammonium-Stickstoff lag 2017 bei 82 % der Messstellen der Jahresmittelwert unterhalb des Zielwertes (Güteklasse II und besser), 15 % der Messstellen sind der Güteklasse II-III, 2 % der Güteklasse III und drei Messstellen der Güteklasse III-IV zuzuordnen.

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Langjährige Datenreihen (Rhein)

Langjährige Reihen (1955-2017) für Orthophosphat-Phosphor, Ammonium-Stickstoff und Nitrat-Stickstoff liegen für die Messstation Bimmen/Lobith (deutsch/niederländische Grenze) am Rhein vor. Die vorliegenden Jahresmittelwerte zeigen, dass im Zeitraum 1955 bis 1975 die mittleren Konzentrationen des Orthophosphats von etwa 0,05 auf 0,4 Milligramm Phosphor pro Liter (mg P/l) und des Ammoniums von 1 auf etwa 2,5 mg Stickstoff pro Liter (N/l) zunächst stark anstiegen. Bei Nitrat war im Zeitraum 1955 bis 1985 ein Anstieg von etwa 2 auf 4 mg N/l zu verzeichnen. Seit Mitte der 1970er Jahre sind die mittleren Konzentrationen des Ammoniums rückläufig und liegen derzeit bei 0,05 mg N/l, die mittleren Konzentrationen des Orthophosphats sind seit Mitte der 1980er Jahren rückläufig und liegen derzeit bei 0,06 mg P/l, die Nitrat-Konzentrationen liegen seit 2010 im Mittel bei 2,4 mg N/l.

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Langjährige Datenreihen (Donau)

Ab 1982 liegen Daten für Gesamtphosphor, Ammonium-Stickstoff und Nitrat-Stickstoff der Messstation Jochenstein (deutsch/österreichische Grenze) an der Donau vor. Die mittleren Konzentrationen des Gesamtphosphors sind seit Mitte der 1980er Jahre rückläufig. Im Zeitraum 1982-1991 lagen sie im Mittel bei 0,18 mg P/l, seit 2012 liegen sie im Mittel bei 0,06 mg P/l. Der Rückgang des Ammoniums hat Anfang der 1990er Jahre eingesetzt. Die langjährigen mittleren Konzentrationen gingen von 0,18 mg N/l (1982-1991) auf 0,05 mg N/l (ab 1999) zurück. Bei Nitrat setzte der Rückgang Mitte der 1990er Jahre ein. Während die mittleren Konzentrationen zwischen 1989 bis 1998 bei rund 2,3 mg N/l lagen, liegen sie seit 1999 bei rund 1,9 mg N/l.

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Langjährige Datenreihen (Weser)

Die langjährigen Reihen (1982-2018) für Gesamtphosphor, Ammonium-Stickstoff und Nitrat-Stickstoff für die Messstation Bremen an der Weser zeigen ebenfalls Rückgänge der Konzentrationen. Die mittleren Konzentrationen des Gesamtphosphors im Zeitraum 1982-1991 lagen bei 0,58 mg P/l, seit 2010 liegen sie im Mittel bei rund 0,1 mg P/l. Der Rückgang setzte Mitte der 1980er Jahre ein. Der Rückgang des Ammoniums begann bereits Anfang der 1980er Jahre. Die langjährigen mittleren Konzentrationen gingen von 0,34 mg N/l (1982-1991) auf 0,07 mg N/l (ab 2012) zurück. Wie in der Donau setzte der Rückgang von Nitrat Mitte der 1990er Jahre ein. Zwischen 1982 bis 1991 lagen die mittleren Konzentrationen bei rund 5,3 mg N/l, seit 2012 liegen sie bei rund 3,2 mg N/l.

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Langjährige Datenreihen (Elbe)

Die langjährigen Reihen (1982-2018) für Gesamtphosphor und Ammonium-Stickstoff der Messstelle Schnackenburg an der Elbe (ehemalige deutsch/deutsche Grenze) widerspiegeln die Besonderheiten der Verringerung der Einträge in den neuen Bundesländern. Für Gesamtphosphor und Ammonium-Stickstoff setzten die starken Rückgänge jeweils Anfang ab 1991/1992 durch die Einführung phosphatfreier Waschmittel und Produktionsstilllegungen in den neuen Bundesländern ein. Danach gingen die Konzentrationen durch den Bau und die Modernisierung von kommunalen und industriellen Kläranlagen (Bau von Phosphatfällungsanlagen) sowie den höheren Anschlussgrad der Bevölkerung an die Abwasserreinigung weiter zurück. Für Gesamtphosphor wurde 1987-1991 noch eine mittlere Konzentration von 0,6 mg P/l ermittelt, sie verringerte sich im Zeitraum 1992-1996 auf 0,3 mg P/l und liegt seit 2009 im Mittel bei 0,13 mg P/l. Die sehr hohe mittlere Konzentration von Ammonium-Stickstoff von 1,85 mg N/l (1987-1991) sank auf 0,33 mg N/l (1992 – 1996) und lieg seit 2009 im Mittel bei 0,05 mg N/l. Für Nitrat-Stickstoff stiegen die Konzentrationen von 2,9 mg N/l Anfang der 1980er Jahre auf rund 4,8 mg N/l Mitte der 1990er Jahre. Danach setzte ein Rückgang ein. Die mittlere Konzentration für den Zeitraum 2009 bis 2018 liegt bei 2,8 mg N/l.

 

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Langjährige Datenreihen (Oder)

Die Entwicklung der mittleren Konzentrationen in der Oder (Messstelle Hohenwutzen) verläuft ähnlich wie die an der Elbe. Für Gesamtphosphor und Ammonium-Stickstoff setzten die starken Rückgänge jeweils Mitte der 1990er Jahre ein. Für Gesamtphosphor lag die mittlere Konzentration im Zeitraum 1989 bis 1993 bei 0,47 mg P/l und sank im Zeitraum 1994 - 1999 auf 0,17 mg P/l. Seit 2009 liegen sie im Mittel 0,13 mg P/l. Die mittleren Ammonium-Stickstoff Konzentrationen sanken von 0,65 mg N/l (1989-1993) auf 0,29 mg N/l (1994 - 1999) und weiter auf 0,08 mg N/l (2009 – 2018). Die höchsten mittleren Nitrat-Stickstoff Konzentrationen traten 1987/1988 mit 3,3 bzw. 3,1 mg P/l auf und liegen jetzt bei rund 1,3 mg N/l (2009 - 2018).

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