Untersuchung und Bewertung von straßenverkehrsbedingten Nährstoffeinträgen in empfindliche Biotope

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1 Untersuchung und Bewertung von straßenverkehrsbedingten Nährstoffeinträgen in empfindliche Biotope Kurzbericht zum FE-Vorhaben /2009 der Bundesanstalt für Straßenwesen Stefan Balla (Bosch & Partner GmbH), Rudolf Uhl (FÖA-Landschaftsplanung GmbH), Angela Schlutow (ÖKO-DATA GmbH), Helmut Lorentz (Lohmeyer GmbH & Co. KG), Martina Förster (Avena GbR), Conny Becker (BÖF GmbH) 1. Aufgabenstellung Lang anhaltende Stickstoffeinträge können bereits in niedrigen Dosen zu nachteiligen Verschiebungen im Artenspektrum von Lebensräumen führen. Im wissenschaftlichen Raum haben sich die sogenannten Critical Loads für eutrophierende Stickstoffeinträge als maßgebliche Kenngröße zur Beschreibung der Stickstoffempfindlichkeit natürlicher und naturnaher Ökosysteme etabliert. In der EU besteht auch ein Grundkonsens über die Methodenanwendung bei Beschreibung und Bewertung von N-Depositionen anhand der Critical Loads. Verschiedene Fachveröffentlichungen, eine strenge Rechtsprechung und zunehmend bessere Datengrundlagen z.b. zur Hintergrundbelastung haben dazu geführt, dass das Problemfeld Stickstoffeintrag in FFH-Verträglichkeitprüfungen zu Verkehrsinfrastrukturvorhaben mittlerweile regelmäßig sehr detailliert und auf der Grundlage des Maßstabs der Critical Loads bearbeitet wird. Eine allgemein anerkannte Methodenkonvention zum Umgang mit Stickstoffeinträgen in der FFH-Verträglichkeitsprüfung existierte bislang allerdings noch nicht. Das vorliegende FE- Vorhaben versucht diese Lücke zu schließen, indem es einen aktuellen Überblick zum Wissensstand gibt und daraus methodische Empfehlungen zur Behandlung von Stickstoffeinträgen in der FFH-Verträglichkeitsprüfung für den Neu- oder Ausbau von Straßen ableitet. 2. Methoden Für den FE-Bericht bestand eine wesentliche Aufgabe darin, die vorhandenen wissenschaftlichen Grundlagen und methodischen Ansätze im Schrifttum zu sichten und die wesentlichen für die Fragestellung relevanten Aussagen als Wissensbasis für die notwendigen methodischen Empfehlungen zusammenzustellen. Dies betrifft beispielsweise die empirischen Erkenntnisse über Wirkungen von Stickstoffeinträgen auf Pflanzen, den Stand der Technik der Luftschadstoff-Ausbreitungs- und Depositionsberechnung für N-haltige Spurenstoff- 1

2 Emissionen von Kraftfahrzeugen oder die verfügbaren Datenquellen für die Bestimmung der Hintergrundbelastung eines Standortes mit Stickstoffeinträgen. Eine umfangreiche Literaturrecherche erfolgte auch zur Ermittlung und Einstufung möglicher Schadensbegrenzungsund Kohärenzmaßnahmen. Aus der verfügbaren Wissensbasis und den praktischen Erfahrungen der Forschungsnehmer mit FFH-Verträglichkeitsprüfungen wurden methodische Empfehlungen als Fachkonventionsvorschläge abgeleitet und zur Diskussion gestellt. Zur Konventionsbildung wurden im FE- Vorhaben zahlreiche Expertengespräche durchgeführt. Neben regelmäßigen Treffen des Fachbetreuerkreises zum FE-Vorhaben wurden zwei Sitzungen eines projektbegleitenden Arbeitskreises sowie ein zweitägiges Expertengespräch mit ausgewählten externen Wissenschaftlern und Fachleuten aus der Genehmigungspraxis durchgeführt. Für die Bestimmung von repräsentativen Wirkreichweiten potenziell relevanter Stickstoffeinträge wurden exemplarische Ausbreitungsrechnungen und Depositionsmodellierungen mit dem Ausbreitungsmodell LASAT durchgeführt und Nachweisgrenze von Immissionsmessungen recherchiert. Für die Konkretisierung der Empfindlichkeit von FFH-relevanten Vegetationsbeständen gegenüber Stickstoffeintrag wurde eine Modellierung von Critical Loads für eine große Zahl der in Deutschland vorkommenden FFH-Lebensraumtypen und Anhang II-Arten mit ihren verschiedenen Standortausprägungen und Vegetationstypen durchgeführt. Grundsätzlich wird zwischen dynamischen und steady state-modellen unterschieden. Im durchgeführten FE-Vorhaben wurde eine Modellkombination aus dem weitgehend standardisierten SMB- Modell (Simple Mass Balance) gemäß Handbuch des ICP Modelling & Mapping (siehe und dem vegetationskundlichen BERN-Modell der Firma ÖKO- DATA (Bioindikative Ermittlung von Regenerationspotenzialen Natürlicher Ökosysteme) zugrunde gelegt. Durch den Vergleich der Modellergebnisse mit den empirischen Critical Loads konnten Schwächen der empirischen Critical Loads identifiziert, aber auch Korrekturen an der Modellierung vorgenommen werden. 3. Ergebnisse Im FE-Vorhaben wird dargelegt, dass FFH-spezifische Critical Loads für eutrophierenden und versauernden Stickstoffeintrag einen geeigneten Beurteilungsmaßstab für die FFH- Verträglichkeitsprüfung darstellen. Um die Prüfung der FFH-Verträglichkeit anhand des Maßstabs FFH-spezifischer Critical Loads durchführen zu können, müssen folgende Kernfragen beantwortet werden, zu denen das FE-Vorhaben Empfehlungen gibt: Wie hoch ist die Hintergrundbelastung mit Stickstoffeinträgen im FFH-Gebiet? 2

3 Wie hoch ist die vorhabensbedingte Zusatzbelastung mit Stickstoffeinträgen im FFH- Gebiet? Wie lässt sich ein FFH- und standorttyp- sowie vegetationstypspezifischer Critical Load bestimmen? Was sind Fälle mit irrelevanter oder bagatellhafter Zusatzbelastung? Welche Maßnahmen können der Schadensbegrenzung oder dem Ausgleich potenziell erheblichen Beeinträchtigungen im Rahmen der Kohärenzsicherung dienen? Für die Ermittlung der vorhabensbedingten Zusatzbelastung spielen im Nahbereich eines Vorhabens ausschließlich trockene N-Depositionen eine Rolle. Diese können unter Berücksichtigung stoff- und oberflächenspezifischer Depositionsgeschwindigkeiten im Rahmen üblicher Luftschadstoff-Ausbreitungsmodelle berechnet werden. Für die Depositionsgeschwindigkeiten gelten derzeit als Standard die Angaben der VDI-Richtlinie 3782, Blatt 5. Repräsentative Beispielrechnungen im FE-Vorhaben für Gelände mit Neigungen kleiner 1% und für ausgewählte Verkehrssituationen zeigen, dass relevante Stickstoffeinträge >0,3 kg N ha -1 a -1 bis maximal etwa 800 m Entfernung vom Straßenrand auftreten. Zur Ermittlung der bestehenden Hintergrundbelastung bildet ein bundesweiter UBA- Datensatz für das Jahr 2007, der seit April 2011 im Internet frei verfügbar ist, den aktuell besten wissenschaftlichen Kenntnisstand ab ( Dieser Datensatz enthält flächendeckend Angaben zur Hintergrundbelastung mit Stickstoffeintrag unter Berücksichtigung nasser und trockener Deposition für Deutschland in einem Raster von 1 x 1 km, differenziert nach Landnutzungsklassen. Die dem genannten UBA-Datensatz zugrunde liegende räumliche Auflösung der Emissionsdaten von 7 x 8 km² führt allerdings dazu, dass sich einzelquellspezifische Nahdepositionen, die einen Gradienten deutlich unterhalb der Größenordnung von 7 km aufweisen, nicht abbilden und im Einzelfall zusätzlich zu betrachten sind, soweit sie für die Bewertung relevant sein können. Für die Beurteilung von Beeinträchtigungen wird als Grundsatz unterstellt, dass bei einer Überschreitung des maßgeblichen FFH-spezifischen Critical Loads in der Gesamtbelastung ein begründetes Risiko besteht, dass erhebliche Beeinträchtigungen durch Stickstoffeintrag kurz-, mittel- oder langfristig auftreten. Dies setzt eine fachlich fundierte standort- sowie vegetationstypspezifische Bestimmung des relevanten Critical Loads zur Beschreibung der Empfindlichkeit des betroffenen Lebensraumes voraus. Nur wenn dies nicht möglich ist, ist die Erheblichkeitsprüfung mit anderen Mitteln einzelfallbezogen durchzuführen. Zur Bestimmung konkreter Critical Loads für Stickstoffeintrag und Versauerung stehen empirische Daten aus Feld- und Laboruntersuchungen auf der einen Seite und Modellierungsmethoden auf der anderen Seite zur Verfügung. 3

4 Tabelle 1: LRT Critical Load-Spannen für FFH-Lebensraumtypen als Ergebnis einer standort- /vegetationstypspezifischen Modellierung mit SMB/BERN LRT-Beschreibung von 2120 Weißdünen mit Strandhafer (Ammophilia arenaria) Festliegende Küstendünen mit krautiger Vegetation (Graudünen) Entkalkte Dünen mit Empetrum nigrum Festliegende entkalkte Dünen der atlantischen Zone (Calluno-Ulicetea) Dünen mit Hippophaë rhamnoides Dünen mit Salix repens ssp. argentea (Salicion arenariae) Bewaldete Dünen der atlantischen, kontinentalen und borealen Region Trockene Sandheiden mit Calluna und Genista Trockene Sandheiden mit Calluna und Empetrum nigrum Dünen mit offenen Grasflächen mit Corynephorus und Agrostis Feuchte Heiden des nordatlantischen Raumes mit Erica tetralix Trockene europäische Heiden Alpine und boreale Heiden Buschvegetation mit Pinus mugo und Rhododendron hirsutum (Mugo- Rhododendretum hirsuti) Stabile xerothermophile Formationen von Buxus sempervirens an Felsabhängen (Berberidion p.p.) bis Formationen von Juniperus communis auf Kalkheiden und -rasen Lückige basophile oder Kalk-Pionierrasen (Alysso-Sedion albi) Trockene, kalkreiche Sandrasen Naturnahe Kalk-Trockenrasen und deren Verbuschungsstadien (Festuco- Brometalia) (* besondere Bestände mit bemerkenswerten Orchideen) Naturnahe Kalk-Trockenrasen und deren Verbuschungsstadien (Festuco- Brometalia) (* besondere Bestände mit bemerkenswerten Orchideen) Naturnahe Kalk-Trockenrasen und deren Verbuschungsstadien (Festuco- Brometalia) (* besondere Bestände mit bemerkenswerten Orchideen) Artenreiche montane Borstgrasrasen (und submontan auf dem europäischen Festland) auf Silikatböden Subpannonische Steppen-Trockenrasen Pfeifengraswiesen auf kalkreichem Boden, torfigen und tonig-schluffigen Böden (Molinion caeruleae) Feuchte Hochstaudenfluren der planaren und montanen bis alpinen Stufe Feuchte Hochstaudenfluren der planaren und montanen bis alpinen Stufe Brenndolden-Auenwiesen (Cnidion dubii) Magere Flachland-Mähwiesen (Alopecurus pratensis, Sanguisorba officinalis) Berg-Mähwiesen Lebende Hochmoore Noch renaturierungsfähige degradierte Hochmoore Übergangs- und Schwingrasenmoore Torfmoor-Schlenken (Rhynchosporion) Silikatschutthalden der montanen bis nivalen Stufe (Androsacetalia alpinae und Galeopsietalia ladani) Kalk- und Kalkschieferschutthalden der montanen bis alpinen Stufe (Thlaspietea rotundifolii)

5 LRT LRT-Beschreibung von 8150 Kieselhaltige Schutthalden der Berglagen Mitteleuropas Kalkhaltige Schutthalden der collinen bis montanen Stufe Mitteleuropas Kalkfelsen mit Felsspaltenvegetation Silikatfelsen mit Felsspaltenvegetation Silikatfelsen mit Pioniervegetation des Sedo-Scleranthion oder des Sedo albi- Veronicion dillenii bis Hainsimsen-Buchenwald (Luzulo-Fagetum) Atlantischer, saurer Buchenwald mit Unterholz aus Stechpalme und gelegentlich Eibe (Quercion robori-petraeae oder Ilici-Fagenion) Waldmeister-Buchenwald (Asperulo-Fagetum) Mitteleuropäischer subalpiner Buchenwald mit Ahorn und Rumex arifolius Mitteleuropäischer Orchideen-Kalk-Buchenwald (Cephalanthero-Fagion) Subatlantischer oder mitteleuropäischer Stieleichenwald oder Eichen- Hainbuchenwald (Carpinion betuli) Labkraut-Eichen-Hainbuchenwald Galio-Carpinetum Schlucht- und Hangmischwälder Tilio-Acerion Alte bodensaure Eichenwälder auf Sandebenen mit Quercus robur D0 Moorwälder E0 91F0 Auenwälder mit Alnus glutinosa und Fraxinus excelsior (Alno-Padion, Alnion incanae, Salicion albae) Hartholzauenwälder mit Quercus robur, Ulmus laevis, Ulmus minor, Fraxinus excelsior oder Fraxinus angustifolia (Ulmenion minoris) G0 Pannonische Wälder mit Quercus petraea und Carpinus betulus T0 Mitteleuropäische Flechten-Kiefernwälder U0 Kiefernwälder der sarmatischen Steppe Montane bis alpine bodensaure Fichtenwälder (Vaccinio-Piceetea) Alpiner Lärchen- und/oder Arvenwald Bergkiefern-(oder Spirken-)Wälder (*auf Gips- oder Kalksubstrat) Im durchgeführten FE-Vorhaben wurde das Ziel verfolgt, für eine große Anzahl von Vegetationsgesellschaften und Standortfaktorenkombinationen (Bodenform, Ausgangsgestein, Klimatyp, Säure-Basen-Status u.a.), die bei der Vielzahl von FFH-Lebensraumtypen vorkommen können, zu modellieren, um die in der europäischen Liste der empirischen Critical Loads enthaltenen Unschärfen zu verringern. Damit soll die Möglichkeit geschaffen werden, zukünftig ohne aufwändige Modellierung im Einzelfall einen für den jeweiligen Standort möglichst angemessenen Critical Load zu ermitteln. Durch den Vergleich der Modellergebnisse mit den empirischen Critical Loads konnten Schwächen der empirischen Critical Loads identifiziert, aber auch Korrekturen an der Modellierung vorgenommen werden. Tabelle 1 zeigt das Ergebnis der Modellierung in zusammengefasster Form. 5

6 Abbildung 1: Prüfschema zur Erheblichkeitsbeurteilung von Stickstoffeinträgen auf der Grundlage von Critical Loads Für die Beurteilung erheblicher Beeinträchtigungen wird das in Abbildung 1 dargestellte Prüfschema vorgeschlagen. Als unteres Abschneidekriterium für die Zusatzbelastung wird ein Depositionswert von 0,3 kg N ha -1 a -1 gesetzt 1. Die zusätzliche Menge an vorhabensbedingten Stickstoffeinträgen ist bis zu dieser Schwelle weder durch Messungen empirisch nachweisbar noch wirkungsseitig relevant und damit nach den Maßstäben der 1 Absolute Abschneideschwelle in Abhängigkeit der technischen Nachweisgrenze (für die Messung von Immissionskonzentrationen von NO X und NH 3 ) sowie aus Erkenntnissen der Nachweisbarkeit auf der Wirkungsseite 6

7 praktischen Vernunft und der Verhältnismäßigkeit irrelevant. Das Abschneidekriterium soll für jedes einzelne Vorhaben gelten. Liegen die vorhabensbedingten Zusatzbelastungen oberhalb von 0,3 kg N ha -1 a -1, so soll die Schwelle von 3 % des maßgeblichen Critical Loads als Bagatellschwelle gelten 2. Zusatzbelastungen durch ein oder mehrere kumulativ zusammenwirkende Vorhaben, die zusammen mehr als 3 % des Critical Loads in ein FFH-Gebiet eintragen, können erhebliche Beeinträchtigungen auslösen, wenn gleichzeitig die Gesamtbelastung den Critical Load überschreitet und die betroffene Fläche eine bestimmte Größenordnung erreicht. Im FE-Bericht sind weitere Bewertungsschemata enthalten, die im Sinne von Prüfschritt 5 entsprechende Bagatellflächen-Schwellenwerte vorschlagen. Auf vorhabensbedingten Stickstoffeintrag kann auf unterschiedliche Weise mit Schadensbegrenzungsmaßnahmen reagiert werden. Es muss dabei sichergestellt werden, dass die Funktionalität der betroffenen Lebensraumflächen ohne zeitliche Funktionslücke erhalten bleibt, ein räumlich-funktionaler Zusammenhang zwischen be- und entlasteten Flächen besteht und be- und entlastete Flächen vergleichbare Qualität aufweisen. Im FE-Bericht werden differenzierte Empfehlungen insbesondere zu den Möglichkeiten des Austrags von Nährstoffen durch optimierte biotopverträgliche Nutzung gegeben. 4. Folgerungen für die Praxis Die Ergebnisse des FE-Vorhabens können als Fachkonventionsvorschläge unmittelbar in der Praxis angewandt werden. Dies führt zu einer Vereinheitlichung der praktischen Vorgehensweise und zu einer Steigerung der Rechtssicherheit in einzelnen Genehmigungsverfahren. Um den Konventionscharakter der methodischen Empfehlungen zu verfestigen, ist zu empfehlen, den im Rahmen des FE-Vorhabens vorgelegten Leitfadenentwurf in einem erweiterten Fachexpertengremium zu diskutieren und als Leitfaden offiziell zu veröffentlichen. Dies entbindet allerdings nicht von der Notwendigkeit, die methodischen Empfehlungen auch darüber hinaus regelmäßig auf ihre Aktualität hin zu überprüfen, da sich der wissenschaftliche Kenntnisstand in den behandelten Fachgebieten derzeit relativ schnell weiterentwickelt. 2 Relative Bagatellschwelle in Abhängigkeit der LRT- und standortspezifischen N-Empfindlichkeit. In der Rechtssprechung auch als Irrelevanzschwelle bezeichnet. 7