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Eutrophierende Stickstoffeinträge

Diagramm

Grafik: BfN 2014, Daten: BVL 2013

Kurzfassung

Indikator "Eutrophierende Stickstoffeinträge"
Themenfelder der NBSB 3.1 Flächendeckende diffuse Stoffeinträge, C 10 Versauerung und Eutrophierung
DefinitionDer Indikator gibt Auskunft über Beeinträchtigungen der biologischen Vielfalt aufgrund von Überschreitungen der Belastungsgrenzen durch eutrophierende Stickstoffeinträge.
Gemessene oder beobachtete GrößeFlächenanteil ohne Überschreitungen ökosystemspezifischer Belastungsgrenzen für eutrophierende Stickstoffeinträge (Critical Loads of Nutrient Nitrogen).
Letzter berichteter Wert27 % (Stand: 2010)
Ziel/ZielwertFlächendeckende Einhaltung der Belastungsgrenzen für empfindliche Ökosysteme bis zum Jahr 2020.
StatusMinus minusDer aktuelle Wert liegt noch sehr weit vom Zielbereich entfernt (Zielerreichungsgrad < 50 %).
Trendn.v.
KernaussageIm Jahr 2010 wurden auf 27 % der bewerteten Flächen empfindlicher Ökosysteme die Belastungsgrenzen nicht überschritten. Um die Belastungsgrenzen bis zum Jahr 2020 flächendeckend einzuhalten, sind künftig große Anstrengungen erforderlich, insbesondere eine deutliche und dauerhafte Reduktion der Ammoniakemissionen aus der Landwirtschaft.
IndikatorensystemKIS, SEBI

Einführung

Stickstoffemissionen aus der Industrie gelangen in die Luft und reichern sich in Ökosystemen an. © Kandis / photocase.com
Foto einer Industrieanlage mit Schornsteinen und Kühlturm, aus denen Abgase in die Atmosphäre gelangen

Reaktive Stickstoffverbindungen gelangen aus verschiedenen Quellen der Industrie, des Verkehrs, der Haushalte und der Landwirtschaft in die Atmosphäre. Über nasse Deposition (Regen, Schnee), feuchte Deposition (Nebel, Raureif) oder trockene Deposition (Gase, Partikel) werden sie in Ökosysteme eingetragen. Hier wirken sie als Nährstoffe, deren Anreicherung (Eutrophierung) insbesondere Pflanzen und Tiere in Lebensräumen beeinträchtigt, die von Natur aus nährstoffarm sind. Als Folge der Eutrophierung können z. B an Magerstandorte angepasste Pflanzen durch nährstoffliebende Arten verdrängt werden. Indirekt können hiervon auch viele Tierarten betroffen sein, die an bestimmte Pflanzenarten gebunden sind. Die biologische Vielfalt kann auf diese Weise nicht nur in terrestrischen, sondern auch in aquatischen Ökosystemen geschädigt werden, da überschüssige Stickstoffverbindungen durch Ausspülung in die Gewässer gelangen.

„Mehr als die Hälfte der Gefäßpflanzen ist nur unter nährstoffarmen Bedingungen konkurrenzfähig und damit durch hohe Stickstoffeintragsraten in ihrem Bestand gefährdet.“ (BMU 2007: 80)

Stoffliche Einträge haben erhebliche Auswirkungen auf die biologische Vielfalt, da sie die Lebens- und Standortbedingungen verändern (BMU 2007: 80).

Weltweit wird in Zukunft eine steigende Belastung durch eutrophierende Stickstoffeinträge erwartet (MEA 2005: 8 ff).

Ökosystemspezifische Belastungsgrenzen für den Eintrag von Schad- oder Nährstoffen über die Atmosphäre werden international als Critical Loads (CL) bezeichnet. Werden diese Belastungsgrenzen eingehalten, sind nach heutigem Wissen weder akut noch langfristig Schädigungen der betroffenen Ökosysteme zu erwarten. Es kann Jahrzehnte dauern, bis Ökosysteme sichtbar geschädigt werden, und umgekehrt ebenso lange, bis sie sich von langjährigen Überschreitungen wieder erholen. Da Stoffe in der Atmosphäre weiträumig und grenzüberschreitend verfrachtet werden, gibt es verschiedene Vereinbarungen auf internationaler Ebene mit dem Ziel, die ausgestoßenen Schadstoffmengen zu vermindern. Das Göteborg-Protokoll der Genfer Luftreinhaltekonvention legt nationale Höchstmengen der Emission u. a. von Ammoniak und Stickstoffoxiden fest, die seit dem Jahr 2010 einzuhalten sind, und verpflichtet die Staaten, bis zum Jahr 2020 die Emissionen weiter zu vermindern. Auf europäischer Ebene legt die NEC-Richtlinie (National Emission Ceilings Directive) der EU die seit dem Jahr 2010 einzuhaltenden Höchstmengen der Emission für jeden Mitgliedsstaat fest. Derzeit wird eine Nachfolgerichtlinie verhandelt, die Minderungsverpflichtungen bis zum Jahr 2030 enthalten soll.


Definition

Der Indikator bilanziert den Anteil der bewerteten Flächen empfindlicher Ökosysteme (u. a. nährstoffarme Wälder, Heiden und Moore) ohne Überschreitungen ökosystemspezifischer Belastungsgrenzen für eutrophierende luftgetragene Stickstoffeinträge (Critical Loads of Nutrient Nitrogen).

Ökosystemspezifische Belastungsgrenzen geben an, welche Menge eines Stoffes pro Fläche und Zeitspanne nach aktuellem Wissensstand in einem bestimmten Ökosystem deponiert werden kann, ohne dass auf lange Sicht Schäden auftreten. Stoffeinträge dürfen also langfristig gerade noch so hoch sein, dass die Stoffe durch interne Prozesse gespeichert oder aufgenommen werden können bzw. in unbedenklicher Größe wieder aus dem System herausgelangen. Dabei sind zeitweilige Abweichungen von einem Gleichgewichtszustand zwischen Ein- und Austrägen tolerierbar, solange das System aus sich selbst heraus regenerationsfähig bleibt.

Entsprechend der Zielsetzung der Nationalen Strategie zur biologischen Vielfalt wird bis zum Jahr 2020 eine flächendeckende Einhaltung der Belastungsgrenzen für eutrophierende Stickstoffeinträge in empfindlichen Ökosystemen angestrebt.

Die Nationale Strategie zur biologischen Vielfalt legt als Ziel für flächendeckende diffuse Stoffeinträge fest: „Bis zum Jahre 2020 werden die Belastungswerte (critical loads und levels) für Versauerung, Schwermetall- und Nährstoffeinträge (Eutrophierung) und für Ozon eingehalten, so dass auch empfindliche Ökosysteme nachhaltig geschützt sind.“ (BMU 2007: 54)


Aufbau

Als empfindliche Ökosysteme in Hinblick auf eutrophierende Stickstoffeinträge gelten u. a. folgende Typen der Landnutzung: nährstoffarme Wiesen und Weiden, Laub-, Nadel- und Mischwälder, natürliches Grünland, Heiden und Moorheiden, Sümpfe und Torfmoore. Um die spezifischen Belastungsgrenzen für diese Ökosystemtypen festzulegen, werden u. a. die Vegetationszusammensetzung, die Gesteinsart und der Bodenchemismus berücksichtigt. Folgende Daten werden herangezogen, um die Belastungsgrenzen für eutrophierende Stickstoffeinträge zu ermitteln:

  • Bodenübersichtskarte Deutschlands (BÜK 1000) und nutzungsdifferenzierte BÜK,
  • Karte der mittleren jährlichen Sickerwasserrate aus dem Boden,
  • Karte der Landnutzungsverteilung (Corine Land Cover 2000),
  • Klimadaten Deutschlands.

Räumlich aufgelöste Belastungsgrenzen für eutrophierende Stickstoffeinträge berechnet das Nationale Programmzentrum des Internationalen Kooperativprogramms „Modelling & Mapping“ (ICP M & M) der Genfer Luftreinhaltekonvention im Auftrag des Umweltbundesamtes (UBA). Auf Basis aktueller Emissions- und Meteorologiedaten ermittelt das European Monitoring and Evaluation Programme (EMEP) mit Hilfe von Modellierungen für ganz Europa in einem 50 km x 50 km Gitternetz die zeitliche und räumliche Verteilung von Schad- bzw. Nährstoffeinträgen. Durch Abgleich der Daten zu Belastungsgrenzen und Einträgen ermittelt das Europäische Programmzentrum des ICP M & M (Coordination Center for Effects) die Flächen empfindlicher Ökosysteme, auf denen eine Überschreitung der Belastungsgrenzen berechnet wird.

Das Umweltbundesamt  lässt die Überschreitungen der Belastungsgrenzen für eutrophierende Stickstoffverbindungen auch mit Hilfe einer im Vergleich zur EMEP-Methode feiner aufgelösten Modellierung der Schadstoffeinträge für Deutschland berechnen. Bei der Eintragsmodellierung gibt es jedoch regelmäßig methodische Änderungen, um neue Erkenntnisse oder genauere Daten zu berücksichtigen und die Qualität der Modellierungen zu verbessern. Bei den nationalen Berechnungen der atmosphärischen Einträge konnten solche methodischen Weiterentwicklungen bisher nicht durch Rückrechnungen auf die gesamte Zeitreihe übertragen werden, so dass kein methodisch konsistenter Datensatz von 1990 bis 2010 zur Verfügung steht. Bei den Modellierungen im Rahmen von EMEP werden methodische Umstellungen stets auch rückwirkend auf die gesamte Zeitreihe angewendet. Aus diesen Gründen wurde die Datengrundlage des Indikators auf Modellierungen von EMEP umgestellt.


Aussage

Überschreitungen der Belastungsgrenzen durch lang anhaltende sowie aktuelle Einträge von Stickstoffverbindungen zeigen die Möglichkeit von Schäden in den betroffenen empfindlichen Ökosystemen an. Werden auf bestimmten Flächen Überschreitungen ermittelt, bedeutet dies nicht, dass im betrachteten Jahr biologische Wirkungen sichtbar oder Schädigungen tatsächlich festgestellt wurden. Dies ist u. a. dadurch begründet, dass negative Auswirkungen mit großer zeitlicher Verzögerung eintreten können.

Der Anteil der Flächen ohne modellierte Überschreitungen der Belastungsgrenzen für eutrophierende Stickstoffverbindungen ist seit dem Jahr 1990 stetig angestiegen und lag im Jahr 2010 bei 27 %. Ein Eutrophierungsrisiko besteht somit noch immer auf fast Dreiviertel der betrachteten Fläche. Während der Ausstoß eutrophierender Stickstoffverbindungen aus Verkehr und Industrie deutlich abgenommen hat, weisen die Ammoniakemissionen aus der Landwirtschaft nur einen sehr schwachen Abwärtstrend auf. Insgesamt ist die Hintergrundbelastung mit eutrophierenden atmosphärischen Stickstoffverbindungen immer noch viel zu hoch. Die durch nationale und internationale Luftreinhaltemaßnahmen erreichten Verbesserungen in Hinblick auf Eutrophierungen sind im Vergleich zu den Erfolgen bei versauernden Einträgen bisher gering.

Um dem Ziel, die Belastungsgrenzen bis zum Jahr 2020 flächendeckend einzuhalten, deutlich näher zu kommen, sind künftig große Anstrengungen erforderlich. Insbesondere die Ammoniakemissionen, die zu ca. 95 % aus der Landwirtschaft stammen, müssen weiter reduziert werden. Dies kann u. a. durch emissionsarme Verfahren bei der Ausbringung und Lagerung von Wirtschaftsdüngern und der Anwendung von Gärresten sowie in der Mineraldüngung und ggf. durch angepasste, stickstoffreduzierte Fütterungsverfahren erreicht werden.

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Weitere Informationen

Der Indikator gibt Auskunft über Beeinträchtigungen der biologischen Vielfalt aufgrund von Überschreitungen der Belastungsgrenzen durch eutrophierende Stickstoffeinträge.