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FAQ zur Kommunalabwasserrichtlinie (KARL)

<p>Bis Ende Juli 2027 müssen alle EU-Länder die neue Kommunalabwasserrichtlinie, kurz KARL, in nationales Recht übernehmen. Die Richtlinie ist ein Meilenstein für den Gewässerschutz. Hier finden Sie Fragen und Antworten zum Thema.</p><p>Was ist die Kommunalabwasserrichtlinie und seit wann gibt es sie?</p><p>Die<a href="https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/PDF/?uri=OJ:L_202403019">EU-Richtlinie 2024/3019</a>über die Behandlung von kommunalem Abwasser (Kommunalabwasser-richtlinie - KARL) löst die seit 1991 geltende Richtlinie 91/271/EWG ab. Sie regelt, wie kommunales Abwasser gesammelt, gereinigt und in die Umwelt eingeleitet wird. Ziel der Überarbeitung der Richtlinie ist es, Gewässer zukünftig noch besser vor Verschmutzung durch Abwasser zu schützen. Mit der Überarbeitung der Richtlinie werden Probleme, wie der Eintrag von Mikroschadstoffen, die Mischwasserentlastungen aus der Kanalisation bei starkem Regen und der Energieverbrauch der Kläranlagen, besser berücksichtigt. Die überarbeitete Richtlinie wurde am 12. Dezember 2024 veröffentlicht und ist am 1. Januar 2025 in Kraft getreten. Alle EU-Länder müssen die neuen Regeln bis spätestens 31. Juli 2027 in ihr nationales Recht übernehmen.</p><p>Warum ist die neue KARL ein Meilenstein für den Gewässerschutz?</p><p>Die KARL verstärkt den Gewässerschutz durch zahlreiche Anforderungen, vor allem diese:</p><p>Welchen Mehrwert hat die KARL noch, etwa für den Gesundheits- und Klimaschutz?</p><p>Neue Vorgaben zur<strong>Überwachung bestimmter Krankheitserreger</strong>(z.B. Viren) sowie antimikrobiellen Resistenzen stärken den vorsorgenden Gesundheitsschutz. So schreibt die Richtlinie die Bereitstellung eines Systems zum ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/m?tag=Monitoring#alphabar">Monitoring</a>⁠ von Parametern mit gesundheitlicher Relevanz (z.B. SARS-CoV-2, Poliovirus, Influenzaviren, aber auch neu auftretende Erreger) sowie antimikrobieller Resistenzen im Abwasser vor. Damit kann zukünftig frühzeitig ein Rückschluss auf anstehende gesundheitliche Geschehnisse, wie den Verlauf einer Grippewelle, gezogen werden, da sich schwankende Mengen von Erregerbestandteilen in Ausscheidungen und damit immer auch im Abwasser finden und so das Infektionsgeschehen in der Bevölkerung widerspiegeln können.</p><p>Die<strong>Energieneutralität der Kläranlagen</strong>soll sowohl durch eine verbesserte Energieeffizienz als auch eine Reduzierung des Energieverbrauchs und eine Steigerung der Energieerzeugung (etwa durch Nutzung von Abwärme aus dem Abwasser, Photovoltaik auf verfügbaren Flächen auf den Kläranlagen oder die Gewinnung von Klärgas aus Klärschlamm) erreicht werden. Dazu müssen die Kläranlagen regelmäßige Energieaudits durchführen, um entsprechende Maßnahmen zu identifizieren. Zudem werden die Treibhausgasemissionen, insbesondere Methan und Lachgas, als klimarelevante Faktoren einer Kläranlage bilanziert. Daraus können ebenfalls entsprechende Maßnahmen zur Reduzierung möglicher Emissionen abgeleitet und ein aktiver Beitrag zum ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/k?tag=Klimaschutz#alphabar">Klimaschutz</a>⁠ umgesetzt werden.</p><p>Wieso ist eine weitergehende Abwasserbehandlung notwendig?</p><p>Herkömmliche Klärverfahren, vor allem die mechanisch-biologische und die chemische Behandlung, können viele Spurenstoffe nicht ausreichend entfernen. Diese Spurenstoffe gefährden Gewässerökosysteme, Trinkwasserressourcen und langfristig auch die menschliche und aquatische Gesundheit. Die vierte Reinigungsstufe ergänzt die bisherigen drei mechanisch-biologisch-chemischen Reinigungsstufen der Abwasserreinigung, zum Beispiel mit Verfahren der Aktivkohlefiltration oder Ozonung. Sie dient der gezielten Entfernung beziehungsweise Reduzierung von Spurenstoffen, die mit bisherigen Verfahren nicht ausreichend abgebaut werden, und verbessert die Gewässerqualität nachhaltig.</p><p>Da im Kommunalabwasser eine Vielzahl von Stoffströmen zusammenläuft, ist die Einführung der vierten Reinigungsstufe dort eine effiziente Maßnahme zur Reduzierung der von diesen Stoffen ausgehenden Risiken.</p><p>Entfernt eine vierte Reinigungsstufe alle Spurenstoffe?</p><p>Eine vierte Reinigungsstufe reduziert die im Abwasser vorhandenen Spurenstoffe in einem hohen Maße (insgesamt mindestens um 80 Prozent). Somit können viele, aber nicht alle Spurenstoffe stark reduziert werden. Jeder ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/s?tag=Stoff#alphabar">Stoff</a>⁠ unterliegt einer spezifischen Abbaudynamik und die Reduzierungsraten sind dementsprechend unterschiedlich. Zusätzlich ergeben sich unterschiedliche Reduzierungsraten aufgrund der eingesetzten Verfahrenstechnik (z.B. Aktivkohle oder Ozonung).</p><p>Welche Kläranlagen müssen die vierte Reinigungsstufe installieren?</p><p>Die KARL sieht Vorgaben zur Installation der vierten Reinigungsstufe für bestimmte Kläranlagen vor. Pflicht ist der Ausbau für alle Kläranlagen ab 150.000 Einwohnerwerten (EW). Für Kläranlagen unter dieser Schwelle ergibt sich die Notwendigkeit eines Ausbaus nach einer Risikobewertung. Die Methodik der Risikobewertung wird derzeit entwickelt, so dass die Anzahl der betroffenen Kläranlagen noch nicht sicher geschätzt werden kann.</p><p>Was kostet der Ausbau der vierten Reinigungsstufe?</p><p>Die konkreten Kosten sind noch nicht exakt bezifferbar. Sie hängen insbesondere von der Anzahl der auszubauenden Kläranlagen und der Risikobewertung ab. Die von der EU-Kommission verwendete Folgenabschätzung ermittelt die Kosten anhand bisher errichteter Kläranlagen sowie einer Schätzung des notwendigen Ausbaus. Die KARL sieht einen stufenweisen Ausbau der betroffenen Kläranlagen bis zum Jahr 2045 vor.</p><p>Was ist die erweiterte Herstellerverantwortung (EHV)?</p><p>In Artikel 191 Absatz 2 EU-Vertrag (AEUV) ist das ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/v?tag=Verursacherprinzip#alphabar">Verursacherprinzip</a>⁠ verankert. Dieses besagt, dass grundsätzlich derjenige, der Umweltbeeinträchtigungen verursacht (hat), für die Beseitigung oder Verringerung in die Pflicht genommen werden soll. Ziel ist es, das im EU-Vertrag verankerte Verursacherprinzip auch im Wasserrecht zu stärken und bestimmte Produkthersteller finanziell an den Kosten der Entfernung von Spurenstoffen aus dem kommunalen Abwasser zu beteiligen, wenn die von ihnen in den Produkten verwendeten Stoffe schädlich für unsere Gewässer sind. Die Herstellerverantwortung soll auch Innovationen und die Entwicklung leicht abbaubarer Stoffe fördern – vergleichbar mit den Entwicklungen bei Wasch- und Reinigungsmitteln vor 50 Jahren. Die EHV muss bis spätestens 1. Januar 2029 operabel sein.</p><p>Auf nationaler Ebene wurde die Anwendung der erweiterten Herstellerverantwortung in Deutschland bereits in der<a href="https://www.bmuv.de/fileadmin/Daten_BMU/Download_PDF/Binnengewaesser/BMUV_Wasserstrategie_bf.pdf">Nationalen Wasserstrategie</a>(NWS – 2023) gemeinsam mit unterschiedlichen Stakeholdern und allen Ressorts der Bundesregierung vereinbart. In der Strategie ist unter anderem die Forderung nach einer EHV auf EU-Ebene für eine anteilige Finanzierung enthalten (Aktion 37 der NWS).</p><p>Welche Hersteller sind von der EHV betroffen?</p><p>Artikel 9 KARL bestimmt, dass die Unternehmen, die Arzneimittel und Kosmetika in den Verkehr bringen, mindestens 80 Prozent der Kosten finanzieren, die für Errichtung und Betrieb der vierten Reinigungsstufe anfallen. Die KARL fokussiert dabei zunächst auf die Wirtschaftssektoren Pharma- und Kosmetikherstellung. Diese Regelung der Richtlinie basiert auf einer wissenschaftlichen Studie der EU-Kommission, wonach aus diesen beiden Wirtschaftszweigen 92 Prozent der Mikroschadstoffe im Abwasser enthalten sind. Die Einbeziehung weiterer Wirtschaftszweige beziehungsweise Produktgruppen ist nach der Richtlinie regelmäßig zu prüfen – zunächst bis Ende 2033 und sodann bis Ende 2040. Deutschland und andere Mitgliedstaaten der EU setzen sich dafür ein, dass diese Evaluierung frühzeitiger als in der Richtlinie vorgesehen erfolgt. Wissenschaftliche Studien, die eine andere Verteilung oder eine Zuordnung der Mikroschadstoffe zu weiteren Wirtschaftssektoren aufzeigen, liegen derzeitig allerdings nicht vor.</p><p>Die EHV gilt unabhängig davon, ob die einzelnen Komponenten der Produkte in einem Mitgliedstaat der Union oder in einem Drittland hergestellt worden sind oder ob die Hersteller über einen Sitz in der Union verfügen oder das Produkt über eine digitale Plattform in Verkehr gebracht worden ist. Eine einseitige Belastung deutscher oder europäischer Hersteller ist damit ausgeschlossen.</p><p>Die Beitragspflicht richtet sich nach der Menge und Gefährlichkeit der in Verkehr gebrachten Stoffe. Die konkrete Ausgestaltung der Berechnung der Beitragspflicht und möglicher Ausnahmen ist noch nicht abgeschlossen.</p><p>Welche Institutionen begleiten die nationale Umsetzung der KARL in Deutschland?</p><p>Bis zum 31. Juli 2027 muss die KARL in nationales Recht (Gesetz, Verordnung) umgesetzt werden. Die Herstellerverantwortung soll zum 1. Januar 2029 starten. Das Bundesumweltministerium ist, in Abstimmung mit anderen Bundesressorts, für die rechtliche Umsetzung federführend, das Umweltbundesamt (⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/u?tag=UBA#alphabar">UBA</a>⁠) unterstützt das Umweltministerium fachlich, unter anderem durch zwei Forschungsprojekte zu den technischen, rechtlichen und finanziellen Details.</p><p>Fußnoten</p><p>1Der Einwohnerwert (EW) stellt eine Rechengröße für die Abwasserreinigung dar (siehe DIN EN 1085). Er ist ein Maß für die Belastung gewerblich-industriell genutzten Abwassers mit organisch abbaubaren Stoffen - gemessen als BSB5, das angibt, welche Einwohnerzahl dieser Belastung entspricht (<a href="http://wasser-wissen.de/abwasserlexikon/e/einwohnerwert.htm">Einwohnerwert (EW)</a>).</p>

Grundlagen des Klimawandels

<p>Seit der Industrialisierung steigt die durchschnittliche globale Lufttemperatur in Bodennähe. Wissenschaftliche Forschungen belegen, dass wir Menschen für den raschen Temperaturanstieg der letzten 100 Jahre verantwortlich sind. Deshalb sprechen wir von einer anthropogenen – vom Menschen verursachten – Klimaänderung.</p><p>Durch das Verbrennen fossiler Energieträger (wie zum Beispiel Kohle, Erdöl und Erdgas) und durch großflächige Entwaldung wird Kohlendioxid (CO2) in der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/a?tag=Atmosphre#alphabar">Atmosphäre</a>⁠ angereichert. Land- und Viehwirtschaft verursachen Emissionen von Gasen wie Methan (CH4) und Distickstoffmonoxid (Lachgas, N2O). Kohlendioxid, Methan und Lachgas gehören zu den treibhauswirksamen Gasen. Eine Ansammlung dieser Gase in der Atmosphäre führt in der Tendenz zu einer Erwärmung der unteren Luftschichten.</p><p>Informationen zu den Ursachen von Klimaänderungen, zur Zunahme von Treibhausgasen in der Atmosphäre und zum ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/t?tag=Treibhauseffekt#alphabar">Treibhauseffekt</a>⁠ (natürlich und ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/a?tag=anthropogen#alphabar">anthropogen</a>⁠) finden Sie auf der Seite<strong><a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimawandel/klima-treibhauseffekt">Klima und Treibhauseffekt</a></strong>.</p><p>Wir stellen auf der Seite<strong><a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimawandel/weltklimarat-ipcc">Weltklimarat</a></strong>den Zwischenstaatlichen Ausschuss für Klimaänderungen – ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/i?tag=IPCC#alphabar">IPCC</a>⁠ (Intergovernmental Panel on Climate Change) kurz vor. Zudem gibt es eine Übersicht zu den Erkenntnissen der letzten IPCC-Sachstandsberichte. Diese Berichte widmen sich den wissenschaftlichen Grundlagen der anthropogenen (durch den Menschen verursachten) ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/k?tag=Klimanderung#alphabar">Klimaänderung</a>⁠, den beobachteten Klimaänderungen und -folgen, den Projektionen künftiger Klimaänderungen, den Maßnahmen zur Minderung der Emissionen treibhauswirksamer Gase sowie den Maßnahmen zur Anpassung an projizierte (für die Zukunft berechnete) Klimaänderungen.</p><p>Seit dem vergangenen Jahrhundert erwärmt sich das Klima, wie wir aus Beobachtungs- und Messdaten wissen. Das globale Mittel der bodennahen Lufttemperatur stieg deutlich an, Gebirgsgletscher und Schneebedeckung haben im Mittel weltweit abgenommen und Extremereignisse wie Starkniederschläge und Hitzewellen werden häufiger. Mehr zu beobachteten Klimaänderungen erfahren Sie auf der Seite<strong><a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimawandel/beobachteter-klimawandel">Beobachteter Klimawandel</a></strong>.</p><p>Die Ausmaße und Auswirkungen der zukünftigen Klimaänderungen können nur durch Modellrechnungen nachgebildet werden, da vielfältige und komplexe Wechselwirkungen berücksichtigt werden müssen. Durch die Modellierung verschiedener denkbarer Szenarien lassen sich mögliche zu erwartende Klimaänderungen für das 21. Jahrhunderts ableiten. Auf der Seite<strong><a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimawandel/zu-erwartende-klimaaenderungen-bis-2100">Zu erwartende Klimaänderungen bis 2100</a></strong>können Sie sich über mögliche Entwicklungen informieren.</p><p>Die Themen Klimawandel und Klimaänderung sind sehr komplex und uns erreichen daher regelmäßig Fragen zu grundsätzlichen Hintergründen des Klimawandels. Auf der Seite<strong><a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimawandel/haeufige-fragen-klimawandel">Häufige Fragen zum Klimawandel</a></strong>haben wir unsere Antworten auf häufig gestellt Fragen (FAQs) für Sie zusammengestellt.</p><p>Obwohl ein breiter wissenschaftlicher Konsens über die anthropogene Klimaänderung besteht, werden in der öffentlichen Diskussion immer wieder Zweifel gestreut. Über Bücher, Zeitschriften, Fernsehsendungen, das Internet und die sozialen Medien werden Informationen verbreitet, die veraltet, unvollständig, aus dem Zusammenhang gegriffen und/oder falsch sind. Auf der Seite<strong><a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimawandel/klimawandel-skeptiker">Klimawandel-Skeptiker</a></strong>setzen wir uns zunächste grundsätzlich mit Klimawandel-Skepsis auseinander und nehmen auf der Unterseite<strong><a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimawandel/klimawandel-skeptiker/antworten-des-uba-auf-populaere-skeptische">Antworten des UBA auf populäre skeptische Argumente</a></strong>skeptische Thesen genauer unter die Lupe.</p><p>Die meisten Menschen denken an eine allmähliche Erwärmung des Klimas, wenn sie den Begriff „anthropogene Klimaänderung” hören. Es ist jedoch auch möglich, dass besonders starke oder sogar abrupte Klimaänderungen einsetzen. Derartige Prozesse sind mit kritischen Schwellen im ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/k?tag=Klimasystem#alphabar">Klimasystem</a>⁠, sogenannten Kipp-Punkten, verbunden. Bereits geringe Änderungen im Klimasystem können bewirken, dass Kipp-Punkte erreicht werden, in deren Folge sich das Klima stark ändert. In unserem Hintergrundpapier<strong><a href="https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/kipppunkte-kaskadische-kippdynamiken-im-klimasystem">Kipp-Punkte im Klimasystem</a></strong>erhalten Sie dazu ausführliche Informationen.</p>

Modellentwicklung zur regionalen Vorhersage der N2O-Emissionen aus bodenchemischen und bodenphysikalischen Parametern unter spezieller Berücksichtigung des oberflächennahen N2O-Gehaltes in Böden

Bisherige Ansätze zu Modellierung von Lachgasemissionen haben noch zu keinen zufriedenstellenden Ergebnissen geführt bzw. die Validierung von Modellen steht noch aus, da u.a. die Bestimmung der Gasdiffusion im Oberboden sowie der Gasübergang in Atmosphäre schwierig bestimmbar ist. Wir stellen für diesen Schritt einen empirischen Modellansatz zur Vorhersage von Lachgasemissionen aus oberflächennahen N2O-Gehalten des Bodens vor, der im Rahmen des Projektes zu einer allgemeinen Anwendbarkeit weiterentwickelt werden soll. Hierbei werden über empirische Transferfaktoren, die in Abhängigkeit von Bodenart, Wassergehalt und Temperatur ermittelt werden, die Emissionen aus Gasgehalten im Boden berechnet. Zur einfachen Bestimmung des N2O-Gehaltes im Oberboden steht ein in unserem Hause entwickeltes neuartiges Bodenprobenahmegerät zur Verfügung. Die Einfachheit der Probenahme und gleichzeitige Erfassung von Gas im Boden sowie den steuernden Größen Nmin und DOC, erlaubt zudem ein Monitoring der Spurengasemissionen auf regionaler Ebene sowie die Validierung bestehender Modelle.

PGS: POLSTRACC / GWLCYCLE and SALSA: Teilnahme der universitären Partner an einer koordinierten Arktis Mission mit HALO

Ziel diesen Antrags ist die Teilnahme der universitären Partner an den Messungen der Kampagne PGS (POLSTRACC/ GWLCYCLE/ SALSA), die im Winter 2015/2016 durchgeführt werden sollen. An der geplanten HALO Kampagne sind die Universitäten Frankfurt, Mainz, Heidelberg und Wuppertal beteiligt. Die Universität Mainz ist kein voller Partner dieses Antrages, da es kein Projekt der Universität Mainz (AG Prof. Peter Hoor) in der letzten Phase des Schwerpunktprogramms gab. Der finanzielle Teil der geplanten Aktivitäten der Universität Mainz soll daher über die Universität Frankfurt abgewickelt werden. Der wissenschaftliche Beitrag der Universität Mainz ist allerdings in einer ähnlichen Weise dargestellt wie für die anderen universitären Partner. Das Ziel von PGS ist es, Beobachtungen einer großen Zahl verschieden langlebiger Tracer zur Verfügung zu stellen, um chemische und dynamische Fragestellungen in der UTLS zu untersuchen (POLSTRACC und SALSA) und die Bildung und Propagation von Schwerwellen in der Atmosphäre zu untersuchen. (GWLCYCLE). Die Universitäten Frankfurt und Wuppertal schlagen vor hierfür GC Messungen von verschieden langlebigen Spurengasen und von CO2 (Wuppertal) durchzuführen. Die Universität Mainz schlägt den Betrieb eines Laser Spektrometers für schnelle Messungen von N2O, CH4 und CO vor und die Universität Heidelberg plant Messungen reaktiver Chlor und Bromverbindungen mit Hilfe der DOAS Technik. Die wissenschaftlichen Studien, die mit den gewonnen Daten durchgeführt werden sollen, werden im Antrag umrissen. Es sind Studien zu Herkunft und Transport von Luftmassen in der UTLS, zu Transportzeitskalen und zum chemischen Partitionierung. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass diese wissenschaftlichen Arbeiten zwar hier umrissen werden, die Studien selbst aber aufgrund der begrenzten Personalförderung und der kurzen Laufzeit nicht Teil dieses Antrags sind. Ziel dieses Antrags ist es, die Vorbereitung und Integration der Messgeräte zu ermöglichen, die Messungen durchzuführen und die Daten für die Datenbank auszuwerten. Wir beantragen daher hier den universitären Anteil an den Missionskosten (incl. Zertifizierung der Gesamtnutzlast und der Flugkosten), die Personalmittel, Reisekosten und Verbrauchskosten für die Durchführung der Messungen.

Nachhaltige Ansätze zur Minimierung von Arsen in Trinkwasser und Reis in Vietnam

Arsen-kontaminiertes Grundwasser stellt eine große Gefahr für zig Millionen von Menschen dar, insbesondere in Süd- und Südost-Asien, durch seine Verwendung als Trinkwasser und für die Bewässerung von Reisfeldern. Das Hauptziel dieses Projekts ist es gemeinsam mit Wissenschaftlern der Stanford University die Menge an giftigem Arsen in den beiden wichtigsten Expositionsquellen, Wasser und Reis, zu reduzieren und zu bestimmen wie i) Arsen effizient mit Wasserfiltern aus dem Trinkwasser entfernt und ii) die Arsenaufnahme durch Reis während der Nasskultivierung reduziert werden kann. Im ersten Teilprojekt planen wir in Vietnam zu untersuchen, unter welchen Bedingungen Wasserfilter Arsen effizient entfernen, wie lange die Filter verwendet werden können und ob gesundheits-schädigende Konzentrationen von Nitrate in den Filtern gebildet werden. Wir werden einen visuell sichtbaren Indikator in den Filtern entwickeln, der es der breiten Bevölkerung erlaubt, ohne analytische Verfahren oder besonderen Bildungsstand zu bestimmen, wann die Effizienz des Filters aufgrund der Sättigung mit Arsen verschwindet und das Filtermaterial ersetzt werden muss. Darüber hinaus werden wir untersuchen, wie das Arsen-verschmutzte Filtermaterial ohne weitere Risiken entsorgt werden kann. Im zweiten Teilprojekt werden wir untersuchen, ob die Stimulation von nitrat-reduzierenden, eisenoxidierenden Bakterien in Reisfeldböden die Arsenaufnahme in Reis reduziert durch die Bindung von Arsen an die gebildeten Minerale. Wir werden bestimmen, wie die Zugabe definierter Mengen an Nitrat helfen kann, gleichzeitig die Arsenaufnahme in den Reis und die Emission des Treibhausgases N2O zu minimieren. Dieses Projekt wird für die Bevölkerung in Arsen-betroffenen Ländern praktische Lösungen bieten, um mögliche Schädigungen durch Arsen und Nitrat zu reduzieren und ihre Gesundheit und Lebenssituation zu verbessern.

Sauerstoffabnahme im Ozean: Implikationen für die N2O Produktion und die Atmosphäre

N2O ist ein wichtiges Treibhausgas und seine atmosphärische Lebensdauer ist ausreichend lang, um in die Stratosphäre zu gelangen wo es an ozonabbauenden photochemische Reaktionen beteiligt ist (de Bie et al. 2002). Der Ozean ist eine bedeutende Quelle von N2O und macht etwa 35% der natürlichen Quellen aus. Die mikrobielle Produktion von N2O (NH4+-Oxidation, Nitrifizierer-Denitrifikation, Denitrifikation) wird weitgehend über die Konzentration von gelöstem Sauerstoff (DO) reguliert. Unterhalb einer bestimmten, aber ungenau definierten DO-Konzentration, findet deutlich erhöhte N2O Produktion statt. Die Hinweise auf sinkende DO-Konzentrationen im Ozean häufen sich und dies wird zu einer erhöhten ozeanischen N2O Produktion und somit zu einer erhöhten N2O-Emission in die Atmosphäre führen. Bevor dies geschieht ist entscheidend, dass wir 1) die aktuellen N2O Bedingungen im Ozean identifizieren (d.h. N2O-Verteilung, Produktion und Produktionswege) und 2) bestimmen, wie sich die N2O Bedingungen unter verschiedenen Szenarien zukünftiger DO-Konzentrationen ändern werden. Für Punkt 1 werden Arbeiten im nordöstlichen tropischen Atlantik durchgeführt, da dort DO-Konzentrationen herrschen, die für den größten Teil des Ozeans charakteristisch sind. Für Punkt 2 werden wir Arbeit in zwei extremen Sauerstoffminimumzonen (OMZ) durchzuführen (im südöstlichen tropischen Pazifik und in einem low oxygen eddy im nordöstlichen tropischen Atlantik), wo die DO-Konzentrationen wesentlich niedriger sind als im Großteil des Ozeans. In beiden Regionen werden wir: 1) N2O-Konzentrationen messen; 2) del15N, del18O und 15N Site Preference von N2O messen, um die relative Bedeutung, die die verschiedenen Produktionswege von N2O an der Gesamtkonzentration haben, zu bestimmen; 3) N2O-Produktionsraten für jeden der verschiedenen Produktionswege mittels der 15N-Tracer-Technik bestimmen. Zusätzliche Molekularanalysen werden helfen, die verschiedenen N2O-produzierenden Organismen zu charakterisieren und zu quantifizieren. Um die Auswirkungen zu studieren, die eine erhöhte N2O-Produktion im Ozean (als Folge der abnehmenden DO-Konzentration) für die Atmosphäre hat, ist es wichtig, dass wir die Faktoren die den Gasaustausch von N2O beeinflussen, besser verstehen. Mittels der Eddy-Kovarianz-Technik werden wir N2O Flüsse aus dem Meer direkt messen und mit physikalischen, chemischen und biologischen Parametern vergleichen.

Treibhausgasentwicklung in Sachsen

Treibhausgas(THG)-Bilanzen bilden die Basis des quantitativen Monitorings und Controllings beim Klimaschutz. Sie geben einen Überblick über die Verteilung der Emissionen nach verschiedenen Sektoren und helfen dabei, über Jahre hinweg die langfristigen Tendenzen aufzuzeigen. In Sachsen erfolgt eine Erfassung der THG-Quellen ab 1990.

Beitrag der Landwirtschaft zu den Treibhausgas-Emissionen

<p>Die Landwirtschaft in Deutschland trägt maßgeblich zur Emission klimaschädlicher Gase bei. Dafür verantwortlich sind vor allem Methan-Emissionen aus der Tierhaltung (Fermentation und Wirtschaftsdüngermanagement von Gülle und Festmist) sowie Lachgas-Emissionen aus landwirtschaftlich genutzten Böden als Folge der Stickstoffdüngung (mineralisch und organisch).</p><p>Treibhausgas-Emissionen aus der Landwirtschaft</p><p>Das Umweltbundesamt legt im Rahmen des<a href="https://www.bmuv.de/gesetz/bundes-klimaschutzgesetz">Bundes-Klimaschutzgesetzes (KSG)</a>eine Schätzung für das Vorjahr 2024 vor. Für die Luftschadstoff-Emissionen wird keine Schätzung erstellt, dort enden die Zeitreihen beim letzten Inventarjahr 2023. Die Daten basieren auf aktuellen Zahlen zur Tierproduktion, zur Mineraldüngeranwendung sowie der Erntestatistik. Bestimmte Emissionsquellen werden zudem laut KSG der mobilen und stationären Verbrennung des landwirtschaftlichen Bereichs zugeordnet (betrifft z.B. Gewächshäuser). Dieser Bereich hat einen Anteil von rund 14 % an den Gesamt-Emissionen des Landwirtschaftssektors. Demnach stammen (unter Berücksichtigung der energiebedingten Emissionen) 76,0 % der gesamten Methan (CH4)-Emissionen und 77,3 % der Lachgas (N2O)-Emissionen in Deutschland aus der Landwirtschaft.</p><p>Im Jahr 2024 war die deutsche Landwirtschaft entsprechend einer ersten Schätzung somit insgesamt für 53,7 Millionen Tonnen (Mio. t) Kohlendioxid (CO2)-Äquivalente verantwortlich (siehe Abb. „Treibhausgas-Emissionen der Landwirtschaft nach Kategorien“). Das entspricht 8,2 % der gesamten ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/t?tag=Treibhausgas#alphabar">Treibhausgas</a>⁠-Emissionen (THG-Emissionen) des Jahres. Diese Werte erhöhen sich auf 62,1 Millionen Tonnen (Mio. t) Kohlendioxid (CO2)-Äquivalente bzw. 9,6 % Anteil an den Gesamt-Emissionen, wenn die Emissionsquellen der mobilen und stationären Verbrennung mit berücksichtigt werden.</p><p>In den folgenden Absätzen werden die Emissionsquellen der mobilen und stationären Verbrennung des landwirtschaftlichen Sektors nicht berücksichtigt.</p><p>Den Hauptanteil an THG-Emissionen innerhalb des Landwirtschaftssektors machen die Methan-Emissionen mit 62,1 % im Schätzjahr 2024 aus. Sie entstehen bei Verdauungsprozessen, aus der Behandlung von Wirtschaftsdünger sowie durch Lagerungsprozesse von Gärresten aus nachwachsenden Rohstoffen (NaWaRo) der Biogasanlagen. Lachgas-Emissionen kommen anteilig zu 33,4 % vor und entstehen hauptsächlich bei der Ausbringung von mineralischen und organischen Düngern auf landwirtschaftlichen Böden, beim Wirtschaftsdüngermanagement sowie aus Lagerungsprozessen von Gärresten. Durch eine flächendeckende Zunahme der Biogas-Anlagen seit 1994 haben die Emissionen in diesem Bereich ebenfalls kontinuierlich zugenommen. Nur einen kleinen Anteil (4,5 %) machen die Kohlendioxid-Emissionen aus der Kalkung, der Anwendung als Mineraldünger in Form von Harnstoff sowie CO2aus anderen kohlenstoffhaltigen Düngern aus. Die CO2-Emissionen entsprechen hier einem Anteil von weniger als einem halben Prozent an den Gesamt-THG-Emissionen (ohne ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/l?tag=LULUCF#alphabar">LULUCF</a>⁠) und sind daher als vernachlässigbar anzusehen (siehe Abb. „Anteile der Treibhausgase an den Emissionen der Landwirtschaft 2024“).</p><p>Klimagase aus der Viehhaltung</p><p>Das klimawirksame Spurengas Methan entsteht während des Verdauungsvorgangs (Fermentation) bei Wiederkäuern (wie z.B. Rindern und Schafen) sowie bei der Lagerung von Wirtschaftsdüngern (Festmist, Gülle). Im Jahr 2023 machten die Methan-Emissionen aus der Fermentation anteilig 76,7 % der Methan-Emissionen des Landwirtschaftsbereichs aus und waren nahezu vollständig auf die Rinder- und Milchkuhhaltung (93 %) zurückzuführen. Aus dem Wirtschaftsdüngermanagement stammten hingegen nur 18,8&nbsp;% der Methan-Emissionen. Der größte Anteil des Methans aus Wirtschaftsdünger geht auf die Exkremente von Rindern und Schweinen zurück. Emissionen von anderen Tiergruppen (wie z.B. Geflügel, Esel und Pferde) sind dagegen vernachlässigbar. Der verbleibende Anteil (4,5 %) der Methan-Emissionen entstammte aus der Lagerung von Gärresten nachwachsender Rohstoffe (NawaRo) der Biogasanlagen. Insgesamt sind die aus der Tierhaltung resultierenden Methan-Emissionen im Sektor Landwirtschaft zwischen 1990 (45,8 Mio. t CO2-Äquivalente) und 2024 (33,2 Mio. t CO2-Äquivalente) um etwa 27,5&nbsp;% zurückgegangen.</p><p>Wirtschaftsdünger aus der Einstreuhaltung (Festmist) ist gleichzeitig auch Quelle des klimawirksamen Lachgases (Distickstoffoxid, N2O) und seiner Vorläufersubstanzen (Stickoxide, NOxund Stickstoff, N2). Dieser Bereich trägt zu 16,2&nbsp;% an den Lachgas-Emissionen der Landwirtschaft bei. Die Lachgas-Emissionen aus dem Bereich Wirtschaftsdünger (inklusive Wirtschaftsdünger-Gärreste) nahmen zwischen 1990 und 2024 um rund 34,2 % ab (siehe Tab. „Emissionen von Treibhausgasen aus der Tierhaltung“). Zu den tierbedingten Emissionen gehören ebenfalls die Lachgas-Emissionen der Ausscheidung beim Weidegang sowie aus der Ausbringung von Wirtschaftsdünger auf die Felder. Diese werden aber in der Emissionsberichterstattung in der Kategorie „landwirtschaftliche Böden“ bilanziert.</p><p>Somit lassen sich in 2024 rund 34,9 Mio. t CO2-Äquivalente direkte THG-Emissionen (das sind 64,5 % der Emissionen der Landwirtschaft und 5,4 % an den Gesamt-Emissionen Deutschlands) allein auf die Tierhaltung zurückführen. Hierbei bleiben die indirekten Emissionen aus der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/d?tag=Deposition#alphabar">Deposition</a>⁠ unberücksichtigt.</p><p></p><p>Klimagase aus landwirtschaftlich genutzten Böden</p><p>Auch Böden sind Emissionsquellen von klimarelevanten Gasen. Neben der erhöhten Kohlendioxid (CO2)-Freisetzung infolge von<a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/klima/treibhausgas-emissionen-in-deutschland/emissionen-der-landnutzung-aenderung">Landnutzung und Landnutzungsänderungen</a>(Umbruch von Grünland- und Niedermoorstandorten) sowie der CO2-Freisetzung durch die Anwendung von Harnstoffdünger und der Kalkung von Böden handelt es sich hauptsächlich um Lachgas-Emissionen. Mikrobielle Umsetzungen (sog. Nitrifikation und Denitrifikation) von Stickstoffverbindungen führen zu Lachgas-Emissionen aus Böden. Sie entstehen durch Bodenbearbeitung sowie vornehmlich aus der Umsetzung von mineralischen Düngern und organischen Materialien (d.h. Ausbringung von Wirtschaftsdünger und beim Weidegang, Klärschlamm, Gärresten aus NaWaRo sowie der Umsetzung von Ernterückständen). Insgesamt wurden 2024 15,1 Mio. t CO2-Äquivalente Lachgas durch die Bewirtschaftung landwirt­schaftlicher Böden emittiert.</p><p>Es werden direkte und indirekte Emissionen unterschieden:</p><p>Die<strong>direkten Emissionen</strong>stickstoffhaltiger klimarelevanter Gase (Lachgas und Stickoxide, siehe Tab. „Emissionen stickstoffhaltiger Treibhausgase und Ammoniak aus landwirtschaftlich genutzten Böden“) stammen überwiegend aus der Düngung mit mineralischen Stickstoffdüngern und den zuvor genannten organischen Materialien sowie aus der Bewirtschaftung organischer Böden. Diese Emissionen machen mit 46 kt bzw. 12,3 Mio. t CO2-Äquivalenten den Hauptanteil (51,9 %) an den gesamten Lachgasemissionen aus.</p><p>Quellen für<strong>indirekte Lachgas-Emissione</strong>n sind die atmosphärische ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/d?tag=Deposition#alphabar">Deposition</a>⁠ von reaktiven Stickstoffverbindungen aus landwirtschaftlichen Quellen sowie die Lachgas-Emissionen aus Oberflächenabfluss und Auswaschung von gedüngten Flächen. Indirekte Lachgas-Emissionen belasten vor allem natürliche oder naturnahe Ökosysteme, die nicht unter landwirtschaftlicher Nutzung stehen.</p><p>Im Zeitraum 1990 bis 2024 nahmen die Lachgas-Emissionen aus landwirtschaftlichen Böden um 24 % ab.</p><p>Gründe für die Emissionsentwicklung</p><p>Neben den deutlichen Emissionsrückgängen in den ersten Jahren nach der deutschen Wiedervereinigung vor allem durch die Verringerung der Tierbestände und den strukturellen Umbau in den neuen Bundesländern, gingen die THG-Emissionen erst wieder ab 2017 deutlich zurück. Die Folgen der extremen ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/d?tag=Drre#alphabar">Dürre</a>⁠ im Jahr 2018 waren neben hohen Ernteertragseinbußen und geringerem Mineraldüngereinsatz auch die erschwerte Futterversorgung der Tiere, die zu einer Reduzierung der Tierbestände (insbesondere bei der Rinderhaltung aber seit 2021 auch bei den Schweinebeständen) beigetragen haben dürfte. Wie erwartet setzt sich der abnehmende Trend fort bedingt durch die anhaltend schwierige wirtschaftliche Lage vieler landwirtschaftlicher Betriebe vor dem Hintergrund stark gestiegener Energie-, Düngemittel- und Futterkosten und damit höherer Produktionskosten.</p><p>Maßnahmen in der Landwirtschaft zur Senkung der Treibhausgas-Emissionen</p><p>Das von der Bundesregierung in 2019 verabschiedete und 2021 und 2024 novellierte<a href="https://www.bmuv.de/gesetz/bundes-klimaschutzgesetz">Bundes-Klimaschutzgesetz</a>legt für 2024 für den Landwirtschaftssektor eine Höchstmenge von 67 Mio. t CO2-Äquivalente fest, welche mit 62&nbsp;Mio. t CO2-Äquivalente unterschritten wurde.</p><p>Weiterführende Informationen zur Senkung der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/t?tag=Treibhausgas#alphabar">Treibhausgas</a>⁠-Emissionen finden Sie auf den Themenseiten<a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/landwirtschaft/umweltbelastungen-der-landwirtschaft/ammoniak-geruch-staub">„Ammoniak, Geruch und Staub“</a>,<a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/landwirtschaft/umweltbelastungen-der-landwirtschaft/lachgas-methan">„Lachgas und Methan“</a>und<a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/landwirtschaft/umweltbelastungen-der-landwirtschaft/stickstoff">„Stickstoff“</a>.</p>

Holocene total nitrous oxide flux based on the composite nitrous oxide concentration data

The N2O emissions were estimated by calculating the change in total N2O flux. The total N2O global flux (TgN/yr) was calculated by clubbing the new SPICE core N2O data (Azharuddin et al, 2023) with the existing data from EPICA Dome C (EDC), Dronning Maud Land (EDML) (Flückiger et al., 2002; Schilt et al., 2010), Talos Dome Ice (TALDICE), North Greenland Ice Core Project (NGRIP) (Fischer et al., 2019), Law Dome (Rubino et al., 2019) and Styx and NEEM (Ryu et al., 2020) ice cores using a two-box model. The model assumed the stratosphere and troposphere as individual boxes where the stratospheric N2O destruction and troposphere-stratosphere N2O exchange were well constrained.

Bodenkarte von Niedersachsen 1 : 50 000 - Denitrifizierungspotential des Bodens

Das Denitrifikationspotenzial beschreibt die Fähigkeit des Bodens durch mikrobielle Umsetzungen und unter anaeroben Bedingungen einen Teil des Nitrats wieder in Luftstickstoff (z.T. Lachgas) umzusetzen. Voraussetzungen für den Nitratabbau sind die Präsenz von Nitrat, die Abwesenheit von Sauerstoff und die Anwesenheit von oxidierbarer organischer Materie. Das Denitrifikationspotenzial wird auf Grundlage der niedersachsenweiten Bodenkarte (BK50, Gehrt et al 2021) abgeleitet und gilt bis zu einer Tiefe von zwei Metern. Die Methodik ist im Geobericht 19 (Bug et al. 2020) dargestellt. Jedem Bodentyp ist in Abhängigkeit vom Grund- bzw. Stauwassereinfluss eine Denitrifikationsstufe mit einer mittleren, jährlichen Rate zugeordnet. Insgesamt gibt es fünf Denitrifikationsstufen, die durch mittlere Denitrifikationsraten von 5, 20, 40, 60 und 100 kg N/ha*a (in torfhaltigen Substraten bei hohem Grundwasserstand 150 kg N/ha*a) gekennzeichnet sind. Die niedrigsten Denitrifikationsraten weisen gering humose Standorte auf, bei denen ganzjährig eine Wassersättigung des Bodenkörpers ausgeschlossen wird. Mit Zunahme des Humusgehalts oder durch das Auftreten von temporärer Nässe bei Grund- oder Stauwassereinfluss steigt das Denitrifikationspotenzial der Böden. Die zweite Denitrifikationsstufe steht für eine mittlere Denitrifikationsrate von 20 kg N/ha*a. Grundsätzlich ist mit den höchsten Denitrifikationsraten zu rechnen, sobald Grundwasser in humus- oder schwefelhaltigen Bodenschichten steht. Bei der Denitrifikationsstufe 5 (>> 150 kg N/ha*a) kann die Denitrifikationsrate bis 3 000 kg N/ha*a betragen. Solche Raten sind vor allem in Niedermooren und humusreichen Böden zu finden, bei denen die Grundwasseroberfläche ganzjährig bei = 6 dm u. GOK im Torfkörper ansteht. Da bei der Denitrifikation organische Substanz in wassergesättigten Bodenschichten abgebaut wird, ist vor allem für mineralische Horizonte anzunehmen, dass die Denitrifikationsrate im Laufe der Jahrzehnte und Jahrhunderte abnimmt. Auch Grundwasserabsenkungen können die Denitrifikationsleistung in der Bodenzone eines Standortes deutlich herabsetzen (Wienhaus et al., 2008). Referenzen: BUG, J., HEUMANN, S., MÜLLER, U. & WALDECK, A. (2020): Auswertungsmethoden im Bodenschutz - Dokumentation zur Methodenbank des Niedersächsischen Bodeninformationssystems (NIBIS®). – GeoBerichte 19: 383 S. Hannover: LBEG GEHRT, E., BENNE, I., EVERTSBUSCH, S., KRÜGER, K. & LANGNER, S. (2021): Erläuterung zur BK 50 von Niedersachsen. – GeoBerichte 40: 282 S., 125 Abb., 100 Tab.; Hannover (LBEG). WIENHAUS, S.,HÖPER, H., EISELE, M.,MEESENBURG, H. & SCHÄFER,W. (2008): Nutzung bodenkundlich- hydrogeologischer Informationen zur Ausweisung von Zielgebieten für den Grundwasserschutz - Ergebnisse eines Modellprojektes (NOLIMP) zur Umsetzung der EG-Wasserrahmenrichtlinie. – GeoBerichte 9: 56 S., 13 Abb., 5 Tab., Anh.; Hannover (LBEG).

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