Wirkung von Stickstoff-Einträgen auf die Umwelt. Situation in NRW. Dominik Frieling

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1 Wirkung von Stickstoff-Einträgen auf die Umwelt Situation in NRW Dominik Frieling Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz NRW Fachbereich 34

2 Wirkung von Stickstoff-Einträgen auf die Umwelt Situation in NRW 1. Übersicht Stickstoff-Flüsse 2. Gasförmige Stickstoff-Emissionen aus der Landwirtschaft und Eintrag in naturnahe Ökosysteme 3. Nitrat-Eintrag in Grund- und Oberflächengewässer 4. Stickstoff-Reduktionsziele

3 Stickstoff-Flüsse in Deutschland UBA, 2011

4 Stickstoffbilanzsalden für Deutschland kg N / ha LF Überschuss GESAMT-Bilanz Überschuss FLÄCHEN-Bilanz GESAMT-Bilanz gleitendes Mittel Ziel (Nationale Nachhaltigkeitsstrategie): N-Gesamtbilanzüberschuss < 80 kg N/ha 0 Datenquelle: Bach & Frede, 2003; BMEL, 2014

5 kg N/ ha LF Überschuss der Stickstoff-Flächenbilanz in Deutschland Quelle: LIKI - Länderinitiative Kernindikatoren

6 Überschuss der Stickstoff-Flächenbilanz N-Flächenbilanz 2010

7 Wo bleiben die Bilanzüberschüsse? Quelle: Chemievorlesung Uni Kiel

8 Emissionen von reaktivem Stickstoff in die Umwelt Luft Wasser Gesamt [Gg N a-1] NO x NH 3 N 2 O NO 3 - und NH 4 + Summe Anteil [%] Landwirtschaft % Verkehr % Industrie / Energie % Abwasser / Oberflächenablauf % Summe % Anteil [%] 26% 30% 7% 36% 100% 64% 36% 100% UBA, Anteil der wichtigsten reaktiven N- Verbindungen und Emittentengruppen an den mittleren jährlichen Gesamtemissionen in Gg N/ Jahr ( )

9 Emissionen von reaktivem Stickstoff in die Umwelt Luft Wasser Gesamt [Gg N a-1] NO x NH 3 N 2 O NO 3 - und NH 4 + Summe Anteil [%] Landwirtschaft % Verkehr % Industrie / Energie % Abwasser / Oberflächenablauf 44% NH3 Stickstoff-Emissionen aus der Landwirtschaft % Summe N2O % 3% NOx Anteil [%] 26% 30% 7% 36% 100% Wasserpfad: NO3 und NH4 44% 9% 64% 36% 100% UBA, Anteil der wichtigsten reaktiven N- Verbindungen und Emittentengruppen an den mittleren jährlichen Gesamtemissionen in Gg N/ Jahr ( )

10 Wo bleiben die Bilanzüberschüsse? Quelle: Chemievorlesung Uni Kiel

11 Lachgas-Emissionen in Deutschland 77 % der deutschen Lachgasemissionen stammen aus der Landwirtschaft (2012) N 2 O ist als Treibhausgas 300 mal schädlicher als CO 2 Lachgas macht in NRW gut die Hälfte der THG-Emissionen aus der Landwirtschaft aus UBA, 2014: Nationale Trendtabellen für die deutsche Berichterstattung atmosphärischer Emissionen

12 Ammoniak-Emissionen in Deutschland 94 % der Ammoniak-Emissionen aus der Landwirtschaft (2012) Davon rund 80 bis 90 % aus Tierproduktion und Wirtschaftsdüngeranwendung Direkte Ammoniak-Wirkungen: giftig; Grundlage für sekundäre Aerosole (Feinstaub) UBA, 2014: Nationale Trendtabellen für die deutsche Berichterstattung atmosphärischer Emissionen

13 60 50 Gasförmige Emissionen von reaktivem Stickstoff aus der Landwirtschaft in NRW NO-Stickstoff N2O-Stickstoff NH3-Stickstoff 40 kg N/ ha LF Alle Emissionen bezogen auf die landwirtschaftlich genutzte Fläche 2010 ( ha) 10 0 Grundlage: Nationaler Inventarbericht zum Deutschen Treibhausgasinventar

14 NH3 Emission Ausbreitung in der Atmosphäre gasförmiges NH3 Reaktionen in der Atmosphäre NH4+ haltige Partikel Weiträumiger Transport von Partikeln in der Atmosphäre Nasse Deposition von NH4+ und NH3 Trockene Deposition NH3 Quellen Naturnahe Ökosysteme

15 NH3 Emission Ausbreitung in der Atmosphäre gasförmiges NH3 Reaktionen in der Atmosphäre Trockene Deposition NH4+ haltige Partikel Weiträumiger Transport von Partikeln in der Atmosphäre Nasse Deposition von NH4+ und NH3 Gasförmige N-Emissionen in Deutschland zu ca. 57 % aus der Landwirtschaft Außerdem: Verkehr und Industrie/Energie (v.a. NOx) Verfrachtung aus dem Ausland (in NRW v.a. aus NL) und ins Ausland NH3 Quellen Naturnahe Ökosysteme

16 Boden Wirkungen von Stickstoffeinträgen auf natürliche/naturnahe Ökosysteme Nährstoffanreicherung, -ungleichgewichte: N-Überschuss, Auswaschung von Mg 2+, Ca 2+ etc. Versauerung (NH 4+ NO H + ; NH 3 NO 3- + H + ) Ökosystem (oligotrophe Habitate): Nährstoffanreicherung geänderte Konkurrenzverhältnisse Artenverschiebung zugunsten schnell wachsender Arten Artenverlust ( Vergrasung ) Abnahme der Biodiversität

17 Wirkungen von Stickstoffeinträgen auf natürliche/naturnahe Ökosysteme Wald mit standorttypischer Vegetation Wald mit Stickstoffzeigern Fotos: J. Schäpers, LANUV

18 Stickstoff- und Säure-Eintrag in Waldgebieten in NRW Stickstoff [NH4-N + NO3-N] ha-1 a-1 5 kg N pro Hektar und Jahr Säure AC pot [kmolc ha-1 a-1] kmolc ha-1 a LANUV 2014: Umweltindikatoren NRW

19 Stickstoff-Vorbelastung in NRW Hoch: 53 kg N/ (ha * a) Niedrig: 19 kg N/ (ha* a) Critical Loads für Stickstoff-Einträge in empfindlichen Lebensräumen: 5 bis 20 kg N / ha und Jahr z.t. nur 5 bis 10 kg N / ha und Jahr großräumig überschritten z.t. um den Faktor 2 oder 3! UBA, 2014: Depositionsdaten für das Jahr Landnutzungsklasse Laubwald

20 Wo bleiben die Bilanzüberschüsse? Quelle: Chemievorlesung Uni Kiel

21 Nitratkonzentration im Grundwasser in NRW Konzentration [mg/l] * LANUV 2014: Umweltindikatoren NRW Max. 77 landeseigene Grundwassermessstellen *2012: Wert wegen Datenausfällen nicht repräsentativ

22 Nitrat im Grundwasser Oberer Grundwasserleiter LANUV, 2014

23 Nitrat-Belastung des Grundwassers Chemischer Zustand des Grundwassers Nitrat LANUV, 2014

24 Stickstoff in der Umwelt: Politische Ziele zur Minderung der Überschüsse - 1 Stickstoffüberschuss (Gesamtbilanz): Senkung auf 80 kg N/ha LF bis 2010 [Nachhaltigkeitsstrategie (2002), Biodiversitätsstrategie (2007)] Weitere Reduzierung bis 2015 [Biodiversitätsstrategie (2007)] Lachgas-Emissionen Reduzierung von Treibhausgasemissionen um 40 % bis 2020, u.a. N 2 O. [Selbstverpflichtung im Rahmen des Kyoto-Protokolls] Ammoniak-Emissionen Begrenzung auf 550 kt/a ab 2011 [NEC-Richtlinie und 39. BImSchV (2010)] Critical Loads Flächendeckende Einhaltung der Belastungsgrenzen (Critical Loads) für eutrophierende Stickstoffeinträge [Biodiversitätsstrategie (2007)]

25 Stickstoff in der Umwelt: Politische Ziele zur Minderung der Überschüsse - 2 Stickstoff-Eintrag in Nord- und Ostsee [OSPAR / HELCOM; WRRL; EU- Meeresstrategierahmenrichtlinie] bis 2020 eine Nordsee ohne Beeinträchtigung durch vom Menschen verursachte Eutrophierung Grundwasser und Oberflächengewässer [EU-Wasserrahmenrichtlinie, EG- Nitratrichtlinie, Oberflächengewässerverordnung] Herstellung bzw. Sicherung eines guten Zustands von Grund- und Oberflächengewässer bis 2015 (z.b. < 50 mg Nitrat/l) Diffuse stoffliche Belastungen reduzieren

26 Danke für Ihre Aufmerksamkeit! und für Fragen und Diskussion! Dominik.Frieling(at)lanuv.nrw.de