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Stickstoffmonoxid (NO) und -dioxid (NO₂)

Vorkommen
… sind gasförmige Verbindungen von Stickstoff und Sauerstoff und kommen vorwiegend in der Luft bzw. der ⁠Atmosphäre⁠ vor. Zusammenfassend werden sie häufig als NOₓ bezeichnet.

Entstehung
… entstehen bei hohen Temperaturen aufgrund atmosphärischer Vorgänge (Blitze) oder in Verbrennungsprozessen aus Luftstickstoff; bei Verbrennungsprozessen wird außerdem der im Brenngut enthaltene Stickstoff frei.

Auswirkungen
… wirken sich unter anderem durch die ⁠Eutrophierung⁠ und ⁠Versauerung⁠ von Ökosystemen und die Bildung von bodennahem Ozon auf die biologische Vielfalt aus; 
… können selbst oder als Vorläufer von bodennahem Ozon die Funktionen von Lunge und Atemwegen beeinträchtigen und damit die menschliche Gesundheit belasten.

Qualmender Auspuff eines PKW.
© Stefan Redel / Fotolia

Lachgas N₂O

Vorkommen 
… ist eine gasförmige Verbindung von Stickstoff und Sauerstoff und kommt vorwiegend in der Luft bzw. der ⁠Atmosphäre⁠ vor.

Entstehung 
... entsteht natürlicherweise in Böden und Gewässern bei der Denitrifikation, wenn Bakterien unter Sauerstoffabschluss (anaerobe Verhältnisse) Nitrat verdauen; 
... der Mensch bringt Lachgas vor allem durch landwirtschaftliche Düngung bzw. Tierhaltung sowie durch industrielle Prozesse in die Natur ein.

Auswirkungen 
… beeinflusst als langlebiges ⁠Treibhausgas⁠ das globale ⁠Klima⁠. Lachgas wirkt als Treibhausgas rund 300-mal so stark wie Kohlenstoffdioxid (CO₂)

Ein Taktor mit Hänger verteilt Dünger auf einem Feld
© fotokostic / Thinkstock

Ammoniak NH₃

Vorkommen 
… ist eine gasförmige Verbindung von Stickstoff und Wasserstoff, die leicht mit Säuren reagiert und dann unterschiedliche Ammoniumsalze bildet. Ammoniak zeichnet sich durch eine hohe Sinkgeschwindigkeit aus und breitet sich kaum aus. In der ⁠Atmosphäre⁠ kommt es daher als freies Ammoniakgas kaum vor.

Entstehung 
… entsteht beim Abbau organischer Stickstoffverbindungen (Norg), wenn Mikroorganismen (Destruenten) abgestorbene Pflanzenteile oder tierische Exkremente zersetzen; außerdem können bei Vulkanausbrüchen größere Mengen Ammoniak in die Atmosphäre gelangen; 
… der Mensch verursacht Ammoniakemissionen vor allem durch die Tierhaltung und die damit verbundene Lagerung und Ausbringung von Gülle und Mist. Mit dem Haber-Bosch-Verfahren wandelt der Mensch Luftstickstoff zu Ammoniak um und nutzt das Gas als chemischen Grundstoff, um Kunstdünger, Sprengstoffe etc. herzustellen.

Auswirkungen 
… wirkt sich durch die Überdüngung (⁠Eutrophierung⁠) von Ökosystemen auf die biologische Vielfalt aus; 
… kann nach Umwandlung in Ammoniumsalze sekundären Feinstaub bilden und die Atemwege und das Herz-Kreislaufsystem des Menschen belasten.

Foto von Rindern in einem Stall. Mensch im Hintergrund zu sehen.
© Syda Productions / Fotolia.com

Ammonium NH₄+

Vorkommen 
… kommt vor allem in Form von Salzen in der Luft, im Boden und im Wasser vor.

Entstehung 
… entsteht natürlicherweise als Produkt der biologischen Stickstofffixierung, das heißt bei der Aufspaltung von Luftstickstoff durch Bakterien, sowie als Folgeprodukt von Ammoniak bei der Zersetzung von abgestorbenen Pflanzenteilen oder tierischen Exkrementen durch Destruenten; 
… der Mensch stellt in der chemischen Industrie aus Ammoniak Ammoniumsalze her, die hauptsächlich als Mineraldünger in der Landwirtschaft einsetzt.

Auswirkungen 
… wirkt sich durch die Überdüngung (⁠Eutrophierung⁠) von Ökosystemen auf die biologische Vielfalt aus;
… kann Feinstaub bilden und die Atemwege und das Herz-Kreislaufsystem des Menschen belasten
… wirkt sich durch ⁠pH-Wert⁠-abhängige Umwandlung in Ammoniak schon in geringen Mengen toxisch auf Gewässerorganismen aus.

Foto von Rindern in einem Stall. Mensch im Hintergrund zu sehen.
© Syda Productions / Fotolia.com

Nitrat NO₃-

Vorkommen 
… ist in der Regel stark löslich und kommt vorwiegend im Boden und in der Bodenlösung, im Grund- und Oberflächenwasser vor.

Entstehung 
… entsteht natürlicherweise bei der Nitrifikation, bei der Ammonium unter Anwesenheit von Sauerstoff (aerobe Verhältnisse) von nitratbildenden (nitrifizierenden) Bakterien erst zu Nitrit und dann zu Nitrat oxidiert wird;
… wird vom Menschen vor allem in Form von Mineraldüngern wie Ammoniumnitrat und durch ungeklärte Abwässer in die Natur eingebracht.

Auswirkungen
… wirkt sich durch die Überdüngung (⁠Eutrophierung⁠) vor allem von Küsten- und Meeresökosystemen auf die biologische Vielfalt aus;
… kann bei einer Reduktion zu Nitrit die menschliche Gesundheit, insbesondere von Säuglingen, durch Störung des Sauerstofftransports im Blut gefährden;
… entfaltet nach Umwandlung zu Nitrosaminen bei der Verdauung eine kanzerogene Wirkung.

Hand schüttet Mineraldünger an die Pflanze
© Stefan Körber / Fotolia.com

Nitrit NO₂-

Vorkommen 
… kommt vorwiegend im Boden und in der Bodenlösung, im Grund- und Oberflächenwasser vor.

Entstehung 
… entsteht natürlicherweise als Zwischenprodukt bei der Nitrifikation, bei der Ammonium unter Anwesenheit von Sauerstoff (aerobe Verhältnisse) von nitratbildenden (nitrifizierenden) Bakterien erst zu Nitrit und dann zu Nitrat oxidiert wird; gibt es keinen Sauerstoff, also unter anaeroben Verhältnissen, wird Nitrat durch nitrat-abbauende (denitrifzierende) Bakterien zu Nitrit reduziert.

Auswirkungen 
… kann den Sauerstofftransport im Blut vor allem bei Säuglingen beeinträchtigen und gilt als krebserregend, wenn es zu Nitrosaminen umgebaut ist.

Hand schüttet Mineraldünger an die Pflanze
© Stefan Körber / Fotolia.com

Organisch gebundener Stickstoff Norg

Vorkommen 
… ist Stickstoff, der in lebender oder abgestorbener organischer Substanz, das heißt in lebenden oder abgestorbenen Organismen, gebunden ist.

Entstehung 
… wird von Mikroorganismen und Pflanzen aufgebaut, die dem Boden biologisch verfügbaren Stickstoff (Ammonium, Nitrat) entziehen; 
… der Mensch trägt zum Beispiel über die Düngung mit Wirtschaftsdünger wie Jauche, Gülle und Mist oder durch das Einpflügen von Gründünger organisch gebundenen Stickstoff in den Boden ein.

Ein Taktor mit Hänger verteilt Dünger auf einem Feld
© fotokostic / Thinkstock
Was ist reaktiver Stickstoff?

Was ist reaktiver Stickstoff?

Das Element Stickstoff kommt auf unserer Erde in vielfältigen Formen vor. Die häufigste ist der molekulare Luftstickstoff, der aus zwei fest aneinander gebundenen Stickstoffatomen besteht. Er bildet mit rund 78 Prozent den Hauptbestandteil unserer Atemluft.

Reaktiv heißen Stickstoff-Verbindungen, die – anders als der Luftstickstoff – sehr reaktionsfreudig sind. Das bedeutet, sie verbinden sich in unterschiedlicher Zusammensetzung mit vielen Stoffen und sind in der Lage, diese Verbindungen schnell zu wechseln. Ebenso wie der Luftstickstoff ist der reaktive Stickstoff auf unserem Planeten unverzichtbar. Er übernimmt viele Schlüsselrollen des Lebens etwa

  • im pflanzlichen Blattgrün (⁠Photosynthese⁠),
  • als Baustein von Aminosäuren (Proteine),
  • in der DNS (Erbinformationen) oder
  • im Hämoglobin (Sauerstofftransport im Blut).

Aber: Reaktiver Stickstoff kann auch ein Problem sein. Das Zuviel an Stickstoffmonoxid und -dioxid, Ammoniak, Nitrat, Lachgas und anderen reaktiven Stickstoffverbindungen macht dem Menschen und vielen Pflanzen- und Tierarten das Leben schwer.

Neu im Thema?
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Im Baustein "Reaktiver Stickstoff" des UBA-Umweltatlas erfahren Sie, was reaktiver Stickstoff ist, wie er entsteht und warum er in Deutschland zu schwerwiegenden Problemen für Umwelt und Gesundheit führt. Außerdem zeigen wir Ihnen, was die Politik unternimmt, um die Situation zu verbessern, und geben Ihnen Tipps, wie Sie selbst Ihren Stickstoff-Fußabdruck verkleinern können.

In der Rubrik „Gestatten? Reaktiver Stickstoff!“ stellen wir Ihnen die wichtigsten Stickstoff-Verbindungen vor und informieren Sie über die natürlichen und die vom Menschen beeinflussten Pfade von Stickstoff in der Umwelt.

Das Umweltbundesamt

Für Mensch und Umwelt