Fluch und Segen der Stickstoffdüngung

Transkript

1 Amber Stakeholder Konferenz am im IOW Fluch und Segen der Stickstoffdüngung Maren Voß, Frederike Korth, Joachim Dippner

2 Globaler Anstieg der Weltbevölkerung und Düngerverbrauch Weltbevölkerung (Miollionen) Weltbevölkerung % der Weltbevölkerung ernährt durch Haber-Bosch N Düngerverbrauch (Tg N) Düngerverbrauch, Fleischproduktion, Nox Emission, Nr Produktion 48% der Weltbevölkerung leben mit Hilfe des industriell fixierten Stickstoffs

3 3,2 Mio t N werden allein in Deutschland in den Kreislauf gebracht (das sind ca. 3% der globalen Menge) Davon 1,8 Mio t als Dünger das sind Bahnwaggons und damit ein Zug von 2300km Länge Düngerverbrauch

4 Stickstofffixierung ist ein natürlicher Prozess... und essentiell für die Stickstoffversorgung der Pflanzen im Wasser und an Land Wasser Land N 2 Biomasse Blaualgen Cyanobakterien Leguminosen O 2

5 Stickstofffixierung natürlich < 50% künstlich >50% Wasser Land N 2 Blaualgen Cyanobakterien Leguminosen + Werk bei Leuna ca Photo aus: Wikipedia Bundesarchiv Somit hat sich der Eintrag reaktiven Stickstoffs (= Ammonium NH 4, Nitrat NO 3 ) in die Umwelt mehr als verdoppelt

6 Segen des fixierten Stickstoffs: Ausgangsprodukt für viele Anwendungen Nylon Acrylfasern Plastik Isolierstoffe Elektronik Bausteine Gold mining Zusatzstoffe für Tiernahrung Herbizide Viele Arzneistoffe Vermeidung von NOx Emissionen aus Abgasen Kühlmittel Metallurgie und Brandverhinderer

7 Reaktiver Stickstoff verteilt sich auf alle Ökosysteme Stickstoff Kaskade Land Luft Küstenmeere

8 Räumliche und zeitliche Skalen der Verteilung Räumliche Skalen Lokal Regional Regional Regional Regional Global Global Stunden Tage Wochen Jahre Jahrhunderte Luftqualität/ Sichtverhältnisse Akute Atemwegerkrankungen Kaskade Deposition: Ökosysteme, Biodiversität Chronische Atemwegerkrankungen Wasser Qualität und Grundwasserbelastung Änderung in der Vegetation; Bodenqualität; Nährstoffressourcen Waldökosysteme Aufnahme von Kohlenstoff (CO 2 ) Klimawandel

9 Unkontrollierte Verbreitung von reaktivem Stickstoff durch Produktion und Vertrieb landwirtschaftlicher Produkte Globale Handelswege Globale Handelswege Atmosphäre NH 3 N 2 O NO x N 2 NH 3 N 2 O NO x N 2 Landwirtschaft N Eintrag: Dünger N-Fixierung Getreideanbau Niederschläge Futter Gülle Tierzucht N Austrag: Milch Fleisch Getreide Eier NH 4+ NO 3- DON N part. NH 4+ NO 3- DON N part. Grundwasser und andere Gewässer

10 N Verteilung durch die N Kaskade Herstellung und Gebrauch des Kunstdüngers erfolgen an Land, aber Die Verteilung des reaktiven Stickstoffs (N r ) durch : die Luft Böden und Grundwasser die Flüsse bis ins Meer und durch die globale Wirtschaft und ihre Handelswege

11 Tierzuchtanlagen bringen Ammoniak in der Luft NH 3

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13 Auswirkungen hoher Nr Einträge im Umkreis einer großen Tierzuchtanlange in England => Verlust von Biodiversität

14 Gefährdung des Grundwassers Grundwässer sind schon jetzt in hohem Maße nitratbelastet Umweltbundesamt 2007

15 Nitratausträge bei Dummerstorf Nitratkonzentration (mg l -1 ) Stark belastet Trinkwasser Mäßig belastet I Drainage II Graben III Bach Tiemeyer, Kahle, Lennartz, Agricultural Water Managment 2006

16 Uferrandstreifen reduzieren die N Einträge in Gewässer erheblich Natürlicher Uferrandstreifen 7 m Uferrandstreifen 1 m Uferrandstreifen NO 3 N 2 Fotos von S. Schönemann

17 Flussfrachten z.b. der Oder enthalten Nitrat, aber auch organischen gelösten Stickstoff im Mittel 32% der Einträge AMBER hat gezeigt, dass diese Verbindungen für das Plankton verfügbar sind und das Wachstum steigern.

18 Sauerstoffmangel im Küstenvorfeld der Ostsee Innere Boddengewässer nur kurzzeitige Beobachtungen Baltic Sea and hypoxic coastal sites Conley at al. EST 2011

19 Funktionen der Küstenvorfelder der Ostsee gehen verloren N-Kreislauf Land N 2 Werk bei Leuna ca Abbau NH 4 + Photo aus: Wikipedia Bundesarchiv Leguminosen Nitrifizierung N 2 Denitrifizierung NO 3 Hier wird N r in N 2 zurückverwandelt!

20 Funktionen der Küstenvorfelder der Ostsee N-Kreislauf Land Anreicherung NH + N 2 4 Werk bei Leuna ca Photo aus: Wikipedia Bundesarchiv Leguminosen Ohne Sauerstoff keine Denitrifizierung

21 Zusammenfassung Stickstoffdünger ernährt die Weltbevölkerung, ein großer Anteil jedoch verteilt sich unkontrolliert und schädigt die Umwelt durch: Überdüngung von Gewässern, Grundwasser und Küstengewässern Entstehung Sauerstoffmangel Verlust an Denitrifizierungsleistung Verlust an Biodiversität an Land und im Meer

22 Unberührte Landschaft in Nordschweden Tourismus Danke für Ihre Aufmerksamkeit Landwirtschaft und Erholung in Norddeutschland und Ihr Interesse Ostseepipeline Blaualgenblüte Spiegel-on-line

23 Historie der Produktion reaktiven Stickstoffs N r Zuviel N verändert alle Stoffkreisläufe weltweit Weltbevölkerung in Milliarden Die Welt leidet Hunger Entdeckung der industriellen N Fixierung Warnung vor zuviel N Eintrag Summe Haber Bosch Leguminosen Fossile Brennstoffe Produktion von Nr (Tg N /Jahr)

24 Historie der Produktion reaktiven Stickstoffs N r Gruber&Galloway (2008) Weltbevölkerung in Milliarden Sir W. Crookes (1898) Haber Bosch (1918) C. Delwich (1970) Summe Haber Bosch Leguminosen Fossile Brennstoffe Produktion von Nr (Tg N /Jahr)