The introduction of reactive nitrogen into the environment affects the air and groundwater quality, the good condition of land and marine ecosystems, as well as climate and biodiversity. Reducing nitrogen emissions is therefore a key task of environmental policy. The report shows the relevant sources, sinks and flows of the nitrogen cycle in Germany. A total of around 150 flows of ammonia, nitrogen oxides, nitrous oxide and nitrate between soil, plants, animals, food and feed, industrial products etc. are quantified. Based on that strategies for reducing nitrogen emissions can be developed and the impact of measures can be assessed. Veröffentlicht in Texte | 65/2020.
Nitrogen emissions in the form of nitrogen oxides (NOX) or ammonia (NH3) contribute to the formation of groundlevel ozone and secondary fine particulates, which, together with nitrogen dioxide, are major air pollutants with significant impacts on human health. In addition, ammonia and ground-level ozone cause damage to crops and natural ecosystems. Excess reactive nitrogen lost to the environment disrupts natural cycles and results in eutrophication and acidification of ecosystems, which are among the leading causes of biodiversity loss. The release of reactive nitrogen also jeopardizes groundwater quality. Furthermore, the increased nitrogen availability in ecosystems as well as the application of fertilizers lead to emissions of nitrous oxide which is increasingly contributing to climate change. Veröffentlicht in Fact Sheet.
Der Eintrag von reaktivem Stickstoff in die Umwelt beeinträchtigt die Luft- und Grundwasserqualität, den guten Zustand von Land- und Meeresökosystemen, sowie das Klima und die Biodiversität . Die Verminderung von Stickstoffemissionen ist daher eine zentrale Aufgabe der Umweltpolitik. Im Bericht werden die relevanten Quellen, Senken und Flüsse des Stickstoffkreislaufs in Deutschland dargestellt. Insgesamt werden rund 150 Flüsse von Ammoniak, Stickstoffoxiden, Lachgas und Nitrat zwischen Boden, Pflanzen, Tieren, Nahrungs- und Futtermitteln, Industrieprodukten usw. quantifiziert. Damit können Strategien zu Minderung von Stickstoffemissionen entwickelt und die Wirkung von Maßnahmen abgeschätzt werden. Veröffentlicht in Texte | 64/2020.
Fluxes of reactive nitrogen compounds1 caused or massively changed by human activity constitute a cross-cutting problem in environmental protection. The intensification of the nitrogen cycle makes it possible to supply a growing world population with protein-rich food, but has considerable adverse effects on the environment and human health. Veröffentlicht in Hintergrundpapier.
This paper examines the potential synergies between German nitrogen and green-house gas (GHG) mitigation policies in the agricultural sector. Agricultural practices aimed at reducing air (ammonia) and water (nitrates) pollution can have beneficial effects on GHG mitigation (nitrous oxide and methane) taking into consideration the nitrogen cycle and biogeochemical pathways. This study reviews the effect of nitrogen practices on GHG emission based on the IPCC guidelines and the UNECE Guidance document on integrated sustainable nitrogen management, and identifies win-win practices. The report gives an overview on available mitigation measures and assessed their impact on N-based and methane emissions. Veröffentlicht in Texte | 110/2024.
Reaktiver Stickstoff im Übermaß beeinträchtigt die Luft- und Grundwasserqualität, den guten Zustand von Land- und Meeresökosystemen, sowie das Klima und die Biodiversität . Verschiedene Wirtschafts- und Konsumbereiche setzen unterschiedliche Stickstoffverbindungen frei, die über den Stickstoffkreislauf miteinander verbunden sind. Um das öffentliche Bewusstsein für diese komplexe Problemsituation und die Sensibilität und für dringende politische Maßnahmen zu stärken, wurde erstmals ein wirkungsorientiertes integriertes Ziel für Stickstoff entwickelt. Ziel ist es, die Stickstofffreisetzung in Deutschland auf 1.000 kt N a-1 zu begrenzen. Gegenüber der Referenzsituation im Jahr 2015 muss die jährliche Gesamtfreisetzung an reaktivem Stickstoff in Deutschland um rund ein Drittel reduziert werden. Veröffentlicht in Texte | 96/2020.
Die durch den Menschen verursachten und massiv veränderten Flüsse reaktiver Stickstoffverbindungen1 sind ein Querschnittsproblem des Umweltschutzes. Die Intensivierung des Stickstoffkreislaufes ermöglicht zwar eine eiweißreiche Ernährung einer wachsenden Weltbevölkerung, entfaltet aber erhebliche nachteilige Wirkungen auf die Umwelt und die menschliche Gesundheit. Veröffentlicht in Hintergrundpapier.
Emissionen reaktiven Stickstoffs als Ammoniak, Lachgas, Nitrat und Stickstoffoxid beeinträchtigen Umwelt, Klima und Gesundheit. Mit einer aufeinander abgestimmten Analyse von sektorübergreifenden Maßnahmen- und Instrumentenoptionen lassen sich negative Wechselwirkungen vermeiden und die Kosteneffizienz von Maßnahmenpaketen steigern. Mit dem Projekt wurde ein umfassender Katalog entwickelt, mit dem sich Maßnahmenoptionen nach einheitlichen Kriterien und Bewertungsstufen auswählen lassen. Erstmals für Deutschland wurde auch eine Kosten-Nutzen-Analyse des Stickstoffkreislaufs vorgelegt, die anzeigt, dass die mit Stickstoffemissionen verbundenen Umwelt- und Gesundheitskosten den ökonomischen Nutzen in Landwirtschaft übersteigen. Veröffentlicht in Texte | 78/2021.
Nitrogen emissions in the form of nitrogen oxides (NOX) or ammonia (NH3) contribute to the formation of groundlevel ozone and secondary fine particulates, which, together with nitrogen dioxide, are major air pollutants with significant impacts on human health. In addition, ammonia and ground-level ozone cause damage to crops and natural ecosystems. Excess reactive nitrogen lost to the environment disrupts natural cycles and results in eutrophication and acidification of ecosystems, which are among the leading causes of biodiversity loss. The release of reactive nitrogen also jeopardizes groundwater quality. Furthermore, the increased nitrogen availability in ecosystems as well as the application of fertilizers lead to emissions of nitrous oxide which is increasingly contributing to climate change.
Überschreitung der Belastungsgrenzen für Eutrophierung Nährstoffeinträge (vor allem Stickstoff) aus der Luft belasten Land-Ökosysteme und gefährden die biologische Vielfalt. Zur Bewertung dieser Belastung stellt man ökosystemspezifische Belastungsgrenzen (Critical Loads) den aktuellen Stoffeinträgen aus der Luft gegenüber. Trotz rückläufiger Stickstoffbelastungen in Deutschland besteht weiterhin Handlungsbedarf – vor allem bei den Ammoniak-Emissionen. Situation in Deutschland Im Jahr 2019 (letzte verfügbare Daten) wurden die ökologischen Belastungsgrenzen für Eutrophierung durch Stickstoff in Deutschland auf 69 % der Flächen empfindlicher Ökosysteme überschritten (siehe Karte „Überschreitung des Critical Load für Eutrophierung durch die Stickstoffeinträge im Jahr 2019“). Die zur Flächenstatistik dieser Überschreitung herangezogenen Ökosystemtypen stammen aus dem CORINE-Landbedeckungsdatensatz von 2012 und bilden vor allem Waldökosysteme ab (ca. 96 %). Besonders drastisch sind die Überschreitungen in Teilen Nordwestdeutschlands. Aufgrund der dort ansässigen Landwirtschaft und intensiv betriebenen Tierhaltung ist der Stickstoffeintrag dort besonders hoch. So sind etwa zwei Drittel der Stickstoffeinträge auf Ammoniakemissionen zurückzuführen. Im Rahmen eines UBA -Vorhabens zur Modellierung der Stickstoffdeposition (PINETI-4, Abschlussbericht in prep.) konnte die Entwicklung der Belastung methodisch konsistent für eine lange Zeitreihe (2000 bis 2019) rückgerechnet werden. Die nationalen Zeitreihendaten zeigen, dass der Anteil der Flächen in Deutschland, auf denen die ökologischen Belastungsgrenzen überschritten wurden, von 84 % im Jahr 2000 auf 69 % im Jahr 2019 zurückging (siehe Abb. „Anteil der Fläche empfindlicher Land-Ökosysteme mit Überschreitung der Belastungsgrenzen für Eutrophierung“). Die Abnahme der Belastungen spiegelt größtenteils den Rückgang der Emissionen durch Luftreinhaltemaßnahmen wider. Karte: Überschreitung des Critical Load für Eutrophierung durch Stickstoffeinträge im Jahr 2019 Quelle: Kranenburg et al. (2024) Flächenanteil empfindlicher Land-Ökosysteme mit Überschreitung der Belastungsgrenzen Eutrophierung Quelle: Kranenburg et al. (2024) Diagramm als PDF Diagramm als Excel mit Daten Handlungsbedarf trotz sinkender Stickstoffeinträge Auch in den nächsten Jahren ist wegen der bisher nur unwesentlich abnehmenden Ammoniak-Emissionen – vornehmlich aus der Tierhaltung – mit einer weiträumigen Eutrophierung naturnaher Ökosysteme zu rechnen. Bei der Minderung von diffusen Stickstoffemissionen in die Luft besteht daher erheblicher Handlungsbedarf. Was sind ökologische Belastungsgrenzen für Eutrophierung? Zur Bewertung der Stoffeinträge werden ökologische Belastungsgrenzen ( Critical Loads ) ermittelt. Nach heutigem Stand des Wissens ist bei deren Einhaltung nicht mit schädlichen Wirkungen auf Struktur und Funktion eines Ökosystems zu rechnen. Ökologische Belastungsgrenzen sind somit ein Maß für die Empfindlichkeit eines Ökosystems und erlauben eine räumlich differenzierte Gegenüberstellung der Belastbarkeit eines Ökosystems mit aktuellen atmosphärischen Stoffeinträgen. Das dadurch angezeigte Risiko bedeutet nicht, dass in dem betrachteten Jahr tatsächlich schädliche chemische Kennwerte erreicht oder biologische Wirkungen sichtbar sind. Es kann Jahrzehnte dauern, bis Ökosysteme auf Überschreitungen der ökologischen Belastungsgrenzen reagieren. Im Rückschluss ist auch die Erholung des Ökosystems auf vorindustrielles Niveau sehr langwierig, wenn nicht sogar eine irreversible Schädigung des Ökosystems vorliegt. Beide Prozesse sind abhängig von Stoffeintragsraten, meteorologischen und anderen Randbedingungen sowie von chemischen Ökosystemeigenschaften. Daher sind absolute Schadprognosen mittels der Überschreitungen der ökologischen Belastungsgrenzen prinzipiell nicht möglich. Stickstoffdepositionen – ein Treiber des Biodiversitätsverlusts Ein übermäßiger atmosphärischer Eintrag ( Deposition ) von Nährstoffen (vor allem Stickstoff) und deren Anreicherung in Land-Ökosystemen kann auf lange Sicht Ökosysteme stark beeinträchtigen. So kann es zu chronischen Schäden der Ökosystemfunktionen (wie der Primärproduktivität und des Stickstoffkreislaufs) kommen. Auch Veränderungen des Pflanzenwachstums und der Artenzusammensetzung zugunsten stickstoffliebender Arten ( Eutrophierung ) können hervorrufen werden. Außerdem wird die Anfälligkeit vieler Pflanzen gegenüber Frost, Dürre und Schädlingsbefall erhöht. Atmosphärische Einträge führen zu einer weiträumigen Angleichung der Stickstoffkonzentrationen im Boden auf einem nährstoffreichen Niveau. Die derzeit hohen Stickstoffeinträge in natürliche und naturnahe Land-Ökosysteme sind eine Folge menschlicher Aktivitäten, wie Landwirtschaft oder Verbrennungsprozesse. Diese sind mit hohen Emissionen von chemisch und biologisch wirksamen (reaktiven) Stickstoffverbindungen in die Luft verbunden. Aus der Atmosphäre werden diese Stickstoffverbindungen über Regen, Schnee, Nebel, Raureif, Gase und trockene Partikel wieder in Land-Ökosysteme eingetragen. Die resultierende Überdüngung ist eine der Hauptursachen für den Rückgang der Biodiversität . Fast die Hälfte der in der Roten Liste für Deutschland aufgeführten Farn- und Blütenpflanzen sind durch Stickstoffeinträge gefährdet. Ziele und Maßnahmen zur Verringerung der Stickstoffeinträge Ein langfristiges Ziel der Europäischen Union (EU) und der Genfer Luftreinhaltekonvention ( UNECE Convention on Long-Range Transboundary Air Pollution, CLRTAP) ist die dauerhafte und vollständige Unterschreitung der ökologischen Belastungsgrenzen für Eutrophierung . International wurden deshalb in der sog. neuen NEC-Richtlinie ( Richtlinie (EU) 2016/2284 vom 14.12.2016) für alle Mitgliedstaaten weitere Minderungen der Emission von reaktiven Stickstoffverbindungen (NH x , Stickstoffoxide (NO x )) vereinbart, die bis 2030 erreicht werden müssen. Für Deutschland ergeben sich folgende nationale Emissionsminderungsverpflichtungen für Stickstoff für das Jahr 2030 und darüber hinaus im Vergleich zum Basisjahr 2005: Ammoniak (NH 3 ): minus 29 % Stickstoffoxide (NO x ): minus 65 % (siehe auch „Emissionen von Luftschadstoffen“ ). Konkrete nationale Maßnahmen, die zum Erreichen der oben genannten Minderungsverpflichtungen geeignet sind, werden derzeit in einem Nationalen Luftreinhalteprogramm zusammengestellt. Maßnahmen zur Begrenzung der negativen Auswirkungen des reaktiven Stickstoffs, zu denen auch die Eutrophierung von Ökosystemen zählt, sind in der Veröffentlichung des Umweltbundesamtes "Reaktiver Stickstoff in Deutschland" enthalten. Auch das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit ( BMU ) verfolgt den Ansatz einer nationalen Stickstoffminderungsstrategie . Weitere Informationen bietet auch das Sondergutachten des SRU „Stickstoff: Lösungen für ein drängendes Umweltproblem“ . Hintergrundwissen zur Modellierung von atmosphärischen Stoffeinträgen bietet der Bericht zum Forschungsvorhaben „PINETI-4: Modelling and assessment of acidifying and eutrophying atmospheric deposition to terrestrial ecosystems“.
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