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Immissions- und Strahlenschutz (GB 2)

• Überwachung der Radioaktivität in der Umwelt nach dem Strahlenschutzvorsorgegesetz für den Freistaat Sachsen • Überwachung der anlagenbezogenen Radioaktivität nach dem Atomgesetz am Forschungsstandort Rossendorf • Überwachung von Lebensmitteln (u. a. Amtshilfe für die Landesuntersuchungsanstalt für das Gesundheits- und Veterinärwesen Sachsen) • Betrieb der Radonberatungsstelle • Überwachung der anlagenbezogenen Radioaktivität nach der Verordnung zur Gewährleistung von Atomsicherheit und Strahlenschutz an den Standorten der Wismut GmbH • Überwachung der anlagenbezogenen Radioaktivität an den Altstandorten des Uranerzbergbaus • Aufsichtliche Messungen nach der Strahlenschutzverordnung inkl. Sicherheitstechnisch bedeutsame Ereignisse und Nukleare Nachsorge • Der Geschäftsbereich ist akkreditiert nach ISO 17025 für alle relevanten Prüfverfahren im Bereich Immission und Emission. Fachbereich 20 - Zentrale Aufgaben • Probenentnahmen und Feldmessungen (ohne Messungen und Probenentnahmen im Rahmen der Radonberatung) u. a. Probenentnahmen aus Fließgewässern, Messung der nuklidspezifischen Gammaortsdosisleistung • Organisation und Logistik für die von externen Probenehmern gewonnenen und dem Geschäftsbereich 2 zu übergebenden Proben. Betrieb der Landesdatenzentrale und der Datenbank zur Umweltradioaktivität im Freistaat Sachsen • Unterstützung der beiden Landesmessstellen bei der Einführung und Pflege radiochemischer Verfahren Fachbereiche 21, 22 - Erste und Zweite Landesmessstelle für Umweltradioaktivität Laboranalysen • nach dem Strahlenschutzvorsorgegesetz • zur Überwachung der Wismut-Standorte • zur Überwachung des Forschungsstandort Rossendorf • zur Überwachung der Altstandorte des Uranbergbaus • zur Lebensmittelüberwachung • zu den aufsichtlichen Kontrolltätigkeiten des Sächsischen Landesamtes für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie und des Sächsischen Staatsministeriums für Umwelt und Landwirtschaft u. a. in den Medien Wasser, Boden, Luft, Nahrungs- und Futtermittel. Analysierte Parameter: u. a. gamma- und alphastrahlende Radionuklide (z. B. Cäsium-137, Cobalt-60, Kalium-40, Uran-238); Strontium-90; Radium-226 und Radium-228). Fachbereich 23 - Immissionsmessungen Kontinuierliche Überwachung der Luftqualität durch Betrieb des stationären Luftmessnetzes des Freistaates (Online-Betrieb von 30 stationären Messstationen mit Übergabe der Messdaten ins Internet): • Laufende Messung der Luftgüteparameter SO2, NOx, Ozon, Benzol, Toluol, Xylole, Schwebstaub, Ruß • Gewinnung meteorologischer Daten zur Einschätzung der Luftgüteparameter • Sammlung von Schwebstaub (PM 10- und PM 2,5-Fraktionen) und Sedimentationsstaub zur analytischen Bestimmung von Schwermetallen, polyzyklischen Kohlenwasserstoffen (PAK) und Ruß • Absicherung der Messdatenverarbeitung und Kommunikation • Betreiben einer Messnetzzentrale, Plausibilitätskontrolle der Daten und deren Übergabe an das Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie und an die Öffentlichkeit • Absicherung und Überwachung der vorgegebenen Qualitätsstandards bei den Messungen durch den Betrieb eines Referenz- und Kalibrierlabors • Sicherung der Verfügbarkeit aller Messdaten zu > 95% • Weiterentwicklung des Luftmessnetzes entsprechend den gesetzlichen Anforderungen • Betreuung eines Depositionsmessnetzes (Niederschlag) mit zehn Messstellen • Betrieb von drei verkehrsnahen Sondermessstellen an hoch belasteten Straßen • Durchführung von Sondermessungen mit Immissionsmesswagen und mobilen Containern • Betrieb von Partikelmesssystemen im Submikronbereich (Zählung ultrafeiner Partikel) in Dresden • Betrieb von Verkehrszähleinrichtungen und Übernahmen dieser Verkehrszähldaten sowie von Pegelmessstellen der Städte in den Datenbestand des Luftmessnetzes Fachbereich 24 - Emissionsmessungen, Referenz- und Kalibrierlabor Der Fachbereich befasst sich mit der Durchführung von Emissionsmessungen an ausgewählten Anlagen aus besonderem Anlass im Auftrag des LfULG. Beispiele: • Emissionsmessungen an Blockheizkraftwerken in der Landwirtschaft (Geruch, Stickoxide, Gesamtkohlenstoff und Formaldehyd). • Ermittlung der Stickstoff-Deposition aus Tierhaltungsanlagen für Geflügel und Rinder (Emissionsmessungen von Ammoniak, Lachgas, Methan, Wasser, Kohlendioxid, Feuchte, Temperatur und Luftströmung , Ammoniak-Immissionsmessung mit DOAS-Trassenmesssystem). • Untersuchung von Emissionen aus holzgefeuerten Kleinfeuerungsanlagen zur Abschätzung von Auswirkungen der novellierten 1. BImSchV. • Unterstützung des LfULG bei der Überwachung bekannt gegebener Messstellen nach § 26 BImSchG.

MINCA - MItigation der StickstoffbelastuNg auf der CAtchment-Skala

Die Intensivierung der Landwirtschaft und insbesondere der Einsatz von Düngemitteln ist der Schlüssel zur Ernährungssicherung einer wachsenden Weltbevölkerung. Der im Dünger enthaltene Stickstoff geht jedoch nicht nur in die pflanzliche Biomasse ein und wird schließlich geerntet, sondern wird auch als reaktiver Stickstoff (Nr) über verschiedene gasförmige und hydrologische Pfade in die Umwelt abgegeben. Dies führt zu gravierenden Umweltproblemen wie Eutrophierung, Treibhausgasemissionen oder Grundwasserverschmutzung. Wir gehen davon aus, dass wissenschaftlich fundierte Stickstoffminderungsstrategien es ermöglichen, die N2O- und NH3-Emissionen zu reduzieren und die NO3-Einträge in die Gewässer zu verringern, während die Erträge erhalten bleiben. Ziel des MINCA-Projekts ist daher die Etablierung eines gekoppelten, prozessbasierten hydro-biogeochemischen Modells zur Identifizierung von Feldbewirtschaftungsstrategien zu nutzen, die es ermöglichen, den Nr-Überschuss zu reduzieren und damit die N-Belastung in landwirtschaftlich dominierten Landschaften zu mindern. Unser besonderes Interesse gilt den Nr-Umwandlungsmechanismen an den Schnittstellen von Feldern, Grundwasser, Uferzone und Bächen. Um das derzeit begrenzte Verständnisses der zeitlichen und räumlichen hydro-biogeochemischen Flüsse bei der Nr-Transformation in der Landschaft zu überwinden, werden wir innovative Feldexperimente mit einem prozessbasierten Modellierungsansatz kombinieren. Der N-Zyklus in hydro-biogeochemischen Modellen ist jedoch komplex und die Validierung der zugrunde liegenden Prozesse datenintensiv. Die Messungen werden daher auf vier verschiedenen landwirtschaftlichen-, einem Grünland- und einem Waldgebiet durchgeführt. MINCA besteht aus vier eng miteinander verbundenen Arbeitspaketen (WP). In WP1 werden bereits laufende Messung der Wasser- und Stickstoffflüsse im Vollnkirchener Bach Studiengebiet beschrieben. Die bereits relativ umfangreichen kontinuierlichen Messungen, z.B. N2O-Emissionen, Bodenfeuchte, Abfluss und Gewässerqualität, sollen durch weitere Messungen wie NO3-Auswaschung und -Konzentrationen, saisonale Blattflächenindices, Erträge, Biomasse und deren C- und N-Gehalt ergänzt werden. Zusätzlich werden 15N2O und 15NO3 Isotopomer in Feldkampagnen gemessen. Komplexe Messungen für Modellversuche in WP1, modellbasierte hochskalierungs-Methoden im Rahmen von WP2 und Parameterreduktion, Unsicherheitsanalyse und Prozessplausibilitätsprüfung von WP3 erlauben es uns zu erkennen, wann und wo N-Belastung in der Landschaft auftreten. Dieses vertiefte Wissen wird die Grundlage für die Entwicklung von wissenschaftlich fundierten Mitigationsszenarien im WP4 bilden. Das gekoppelte Modell wird im Echtzeit-Modus ausgeführt, um die vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft erstrebten Zielwerte von reduziertem Nr-Überschuss zu erreichen. Maßgeschneiderte in-situ-Experimente zu N2O-Emissionen und NO3-Auswaschung werden die Wirksamkeit des Minderungspotenzials aufzeigen.

Waldzustand: Kronenverlichtung

<p>Wälder sind Lebensraum für Pflanzen und Tiere, filtern Schadstoffe aus der Luft, schützen vor Erosion und Lawinen, wirken regulierend im Wasserhaushalt, dienen dem Menschen als Ort für Erholung und liefern den Rohstoff Holz. Diese vielfältigen Funktionen im Naturhaushalt und für den Menschen können nur gesunde Wälder erfüllen. Die Kronenverlichtung zeigt den Gesundheitszustand von Waldbäumen an.</p><p>Ergebnisse der Waldzustandserhebung</p><p>Die Abbildung „Entwicklung der mittleren Kronenverlichtung“ zeigt die ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/m?tag=mittlere_Kronenverlichtung#alphabar">mittlere Kronenverlichtung</a>⁠ für die vier Hauptbaumarten (Fichte, Kiefer, Buche, Eiche) in deutschen Wäldern sowie für die Kategorie „Gesamt/alle Baumarten“. Diese erfasst neben den Hauptbaumarten auch andere Laub- und Nadelbaumarten. Je kleiner die Werte für die Kronenverlichtung ausfallen – also je belaubter oder benadelter die Baumkronen – desto besser ist der Kronenzustand. Während bei den meisten Baumarten in den Jahren von 1990 bis 2017 überwiegend kein klarer Trend der Verbesserung oder Verschlechterung des Kronenzustands zu erkennen war, erhöhte sich die Kronenverlichtung in den Folgenjahren bis 2020 deutlich und ist auch aktuell auf einem vergleichbar hohen Niveau. Im Jahr 2024 lag die mittlere Kronenverlichtung der Buche bei 29&nbsp;%; bei der Eiche bei 29&nbsp;%. Die Fichte wies eine mittlere Kronenverlichtung von 27&nbsp;% auf. Die Kiefer ist seit Beginn der 1990er Jahre die Hauptbaumart mit der geringsten Kronenverlichtung. Die mittlere Kronenverlichtung der Kiefer betrug im Jahr 2024 rund 23&nbsp;%. Weitere Informationen zur Kronenverlichtung und zum Waldzustand finden Sie in den vom Bundesministerium für Landwirtschaft, Ernährung und Heimat (⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/b?tag=BMLEH#alphabar">BMLEH</a>⁠) veröffentlichten Themenseite zur<a href="https://www.bmleh.de/DE/themen/wald/wald-in-deutschland/waldzustandserhebung.html">Waldzustandserhebung</a>(WZE).</p><p>Im Jahr 2020 erreichte die Kategorie „Gesamt/alle Baumarten“ den bislang höchsten Wert für die mittlere Kronenverlichtung seit Beginn der Erhebung im Jahr 1984. Durch die feuchtere ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/w?tag=Witterung#alphabar">Witterung</a>⁠ des Jahres 2021 hat sich der Zustand der Kategorie „Gesamt/alle Baumarten“ leicht verbessert. Es ist jedoch nicht von einer generellen Erholung auszugehen, da die Waldökosysteme vielerorts langfristig geschädigt sind. Die mittlere Kronenverlichtung der Laubbäume liegt aktuell innerhalb der Schwankungsbreite der letzten 20 Jahre. Bei den Arten Kiefer und Fichte hat die mittlere Kronenverlichtung seit 2017 stark zugenommen.</p><p>Die in einigen Regionen Deutschlands eingetretenen schweren Waldschäden durch ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/d?tag=Drre#alphabar">Dürre</a>⁠ und Schädlingsbefall werden durch den ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/i?tag=Indikator#alphabar">Indikator</a>⁠ „mittlere Kronenverlichtung“ nicht abgebildet. Die noch nie so hohen Absterberaten der Fichte im Jahr 2020, wie in den<a href="https://www.bmleh.de/SharedDocs/Downloads/DE/_Wald/ergebnisse-waldzustandserhebung-2020.html">Ergebnissen der Waldzustandserhebung 2020</a>dokumentiert, gaben jedoch einen Hinweis darauf.</p><p>Ursachen der Kronenverlichtung als Wirkungskomplex</p><p>Generell lassen sich die Kronenverlichtung und andere Schadsymptome an Waldbäumen nicht eindeutig auf einzelne Einflussfaktoren zurückführen. Es ist davon auszugehen, dass immer verschiedene abiotische und biotische, also vom Menschen verursachte und natürliche Faktoren als Schadursachen zusammenwirken. Wichtige Einflussgrößen sind:</p><p>Die einzelnen Faktoren wirken nicht unabhängig voneinander: So können zu hohe Stickstoffeinträge das Wachstum von Bäumen fördern, aber auch die Anfälligkeit gegenüber Witterungsextremen sowie Insekten- und Krankheitsbefall erhöhen. Auch der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/k?tag=Klimawandel#alphabar">Klimawandel</a>⁠ dürfte die Wirkung der einzelnen Faktoren beeinflussen.</p><p>Methodik der Waldzustandsbewertung</p><p>Die Bundesländer erheben jährlich den Waldzustand auf einem systematischen Stichprobennetz im Raster von 16 × 16 Quadratkilometer. Das Thünen-Institut für Waldökosysteme berechnet daraus das Ergebnis für Deutschland insgesamt. Um den Gesundheitszustand der einbezogenen Probebäume zu bewerten, schätzen Forstexperten vom Boden aus die Nadel- oder Blattverluste als Abweichungen von voll belaubten Baumkronen ein. Die ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/m?tag=mittlere_Kronenverlichtung#alphabar">mittlere Kronenverlichtung</a>⁠ ist der gewichtete Mittelwert der in 5-Prozent-Stufen geschätzten Kronenverlichtung aller Probebäume. Daneben werden weitere Schadsymptome erfasst. Die Erhebung erfolgt nach dem bundesweit abgestimmten<a href="https://literatur.thuenen.de/digbib_extern/dn059504.pdf">Leitfaden</a>zur Waldzustandserhebung.</p><p>Ein Teil der Daten wird an das Internationale Kooperativprogramm zur Bewertung und Überwachung der Wirkung von Luftschadstoffen auf Wälder (ICP Forests) der Wirtschaftskommission für Europa der Vereinten Nationen (⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/u?tag=UNECE#alphabar">UNECE</a>⁠) übermittelt. Das dafür europaweit abgestimmte Erhebungsverfahren wird in Teil IV des<a href="https://www.icp-forests.net/monitoring-and-research/icp-forests-manual">Methodenhandbuchs</a>des ICP Forests näher beschrieben.</p>

Nitratkonzentration im Sickerwasser 2014-2016 (Modellergebnis), 100 x 100 m-Raster NRW

Bezugszeitraum 2014-2016, berechnet durch Forschungszentrum Jülich (Stand 2018), Die Karte der Nitratkonzentration im Sickerwasser 2014-2016 ist ein im Rahmen des Koope-rationsprojekts GROWA+NRW2021 erstelltes Berechnungsergebnis der Modellkette RAUMIS-mGROWA-DENUZ-WEKU. Grundlage für die enthaltenen Ergebniswerte sind die flächendifferenzierten Werte des verlagerbaren Stickstoffgehalts im Boden, die Denitrifikati-onsbedingungen der Böden, die nutzbare Feldkapazität des effektiven Wurzelraumes auf Basis der Bodeneinheiten der BK50 (Stand 2016) sowie die auf Basis des Wasserhaushalts-modells mGROWA berechnete Sickerwasserrate. Als Zwischenergebnis wurde aus der Si-ckerwasserrate und der nFKWe die Verweilzeit im Boden berechnet. Mit Hilfe des reaktiven Transportmodells DENUZ wurden ausgehend von den flächendifferenzierten Werten des ver-lagerbaren Stickstoffgehalts im Boden, der Denitrifikationsbedingungen der Böden und der Verweilzeit des Sickerwassers im Boden der Nitratabbau im Boden berechnet. Zu dem aus der Differenz aus verlagerbarer N-Menge im Boden und Nitratabbau im Boden berechneten Stickstoffaustrag aus dem Boden werden zusätzlich N-Einträge aus Kleinkläranlagen sowie aus urbanen Quellen addiert. Die so gebildete Summe wurde nachfolgend über die Sicker-wasserrate und entsprechende Faktoren in die Nitratkonzentration im Sickerwasser umge-rechnet. Die in der Karte dargestellten Werte können für das Grundwasser als potentielle Nitrateintrags¬konzentration angesehen werden, sofern im entsprechenden Gebiet Grundwasser neu gebil¬det wird und ein Nitratabbau in den Grundwasserdeckschichten unwahrscheinlich ist. Auf Flä¬chen bzw. in Gebieten mit überwiegendem Direktabflussanteil wird die entsprechende Nitrat¬fracht direkt in die Oberflächengewässer eingetragen. Eine detaillierte Beschreibung der Methodik enthält: LANUK (2021): Kooperationsprojekt GROWA+ NRW 2021 Teil VII - Minderungsbedarf der Stickstoffeinträge zur Erreichung der Ziele für das Grundwasser und für den Meeresschutz. LANUK-Fachbericht 110, Landesamt für Natur, Umwelt und Klima Nordrhein-Westfalen, Recklinghausen 2021. https://www.lanuk.nrw.de/fileadmin/lanuvpubl/3_fachberichte/30110h.pdf

Umweltindikatoren NRW

Die Umweltindikatoren des LANUK sind Mess- und Kennzahlen, mit denen sowohl die aktuelle Umweltsituation als auch Entwicklungstrends übersichtlich dargestellt und bewertet werden können. Durch Umweltindikatoren werden komplexe Aspekte, wie z. B. die Luftqualität, die Gewässergüte , der Energie- und Rohstoffverbrauch oder die Inanspruchnahme von Freiflächen messbar. Eine Beschreibung des Umweltzustandes durch Umweltindikatoren erhebt nicht den Anspruch, ein vollständiges Bild zu zeichnen. Vielmehr sollen relevante Teilaspekte hervorgehoben werden, deren Zustand und Entwicklung von besonderem Interesse ist. Entsprechend dem Erhebungsturnus wird auf Basis der jeweils verfügbaren Daten der Indikatorensatz im Internet einmal im Jahr aktualisiert. Im Datensatz sind Zeitreihendaten zu den folgenden NRWUmweltindikatoren enthalten: -Treibhausgasemissionen -Erneuerbare Energien bei Primärenergie- und Bruttostromverbrauch -Kraft-Wärme-Kopplung bei Nettostromerzeugung -Primär- und Endenergieverbrauch -Energieproduktivität -Rohstoffverbrauch und Rohstoffproduktivität -Stickstoffoxidemissionen -Stickstoffdioxidkonzentration im städtischen Hintergrund -Ozonkonzentration im städtischen Hintergrund -Feinstaubkonzentration im städtischen Hintergrund -Lärmbelastung -Haushaltsabfälle und Verwertung -Flächenverbrauch -Schwermetalleintrag an ländlichen Stationen -Ökologischer Zustand der oberirdischen Fließgewässer -Nitratkonzentration im Grundwasser -Gefährdete Arten -Naturschutzflächen -Laub-/Nadelbaumanteil -Waldzustand -Stickstoff- und Säureeintrag -Ökologische Landwirtschaft -Landwirtschaftsflächen mit hohem Naturwert -Stickstoff-Flächenbilanz (Stickstoff-Überschuss der landwirtschaftlich genutzten Fläche)

Messung und Modellierung der N2O- und N2-Bildung durch Denitrifikation in der Drainzone zur standortspezifischen Abschätzung des Nitratabbaus in der ungesättigten Sickerwasserzone unterhalb des Wurzelraumes

Das Ziel dieses Verbundvorhabens ist die quantitative Bestimmung der Minderung von Nitrateinträgen in das Grundwasser durch den Abbau von Nitrat zu N2O und N2 durch Denitrifikation in der Drainzone. Dazu wird die Denitrifikation in Proben aus der Drainzone in Abhängigkeit wichtiger Bodeneigenschaften gemessen und ein Modell entwickelt und parametrisiert. Dazu werden typische Standorte in Deutschland mit unterschiedlich mächtigen Drainzonen untersucht. Die modellhafte Beschreibung wird auch eine standortspezifische Bewertung des Nitratabbaus ermöglichen. Damit wird das Verbundvorhaben unsere Kenntnisse über den Nitratabbau und die N2O und N2 Produktion im Unterboden, speziell aus der Drainzone erweitern und damit die Grundlage zu einem Landmanagement legen, das die Umsätze von Nitrat in dieser Zone berücksichtigt.

Überschreitung der Belastungsgrenzen für Eutrophierung

<p>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.</p><p>Situation in Deutschland</p><p>Im Jahr 2019 (letzte verfügbare Daten) wurden die ökologischen Belastungsgrenzen für ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/e?tag=Eutrophierung#alphabar">Eutrophierung</a>⁠ 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.</p><p>Im Rahmen eines ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/u?tag=UBA#alphabar">UBA</a>⁠-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.</p><p>Handlungsbedarf trotz sinkender Stickstoffeinträge</p><p>Auch in den nächsten Jahren ist wegen der bisher nur unwesentlich abnehmenden<a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/luft/luftschadstoff-emissionen-in-deutschland/ammoniak-emissionen">Ammoniak-Emissionen</a>– vornehmlich aus der Tierhaltung – mit einer weiträumigen ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/e?tag=Eutrophierung#alphabar">Eutrophierung</a>⁠ naturnaher Ökosysteme zu rechnen. Bei der Minderung von diffusen Stickstoffemissionen in die Luft besteht daher erheblicher Handlungsbedarf.</p><p>Was sind ökologische Belastungsgrenzen für Eutrophierung?</p><p>Zur Bewertung der Stoffeinträge werden ökologische Belastungsgrenzen (⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/c?tag=Critical_Loads#alphabar">Critical Loads</a>⁠) ermittelt. Nach heutigem Stand des Wissens ist bei deren Einhaltung nicht mit schädlichen Wirkungen auf Struktur und Funktion eines Ökosystems zu rechnen. ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/%C3%B6?tag=kologische_Belastungsgrenzen#alphabar">Ökologische Belastungsgrenzen</a>⁠ sind somit ein Maß für die Empfindlichkeit eines Ökosystems und erlauben eine räumlich differenzierte Gegenüberstellung der Belastbarkeit eines Ökosystems mit aktuellen atmosphärischen Stoffeinträgen.</p><p>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.</p><p>Stickstoffdepositionen – ein Treiber des Biodiversitätsverlusts</p><p>Ein übermäßiger atmosphärischer Eintrag (⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/d?tag=Deposition#alphabar">Deposition</a>⁠) 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 (⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/e?tag=Eutrophierung#alphabar">Eutrophierung</a>⁠) können hervorrufen werden. Außerdem wird die Anfälligkeit vieler Pflanzen gegenüber Frost, ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/d?tag=Drre#alphabar">Dürre</a>⁠ und Schädlingsbefall erhöht.</p><p>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 ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/a?tag=Atmosphre#alphabar">Atmosphäre</a>⁠ 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 ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/b?tag=Biodiversitt#alphabar">Biodiversität</a>⁠. Fast die Hälfte der in der Roten Liste für Deutschland aufgeführten Farn- und Blütenpflanzen sind durch Stickstoffeinträge gefährdet.</p><p>Ziele und Maßnahmen zur Verringerung der Stickstoffeinträge</p><p>Ein langfristiges Ziel der Europäischen Union (EU) und der Genfer Luftreinhaltekonvention (⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/u?tag=UNECE#alphabar">UNECE</a>⁠ Convention on Long-Range Transboundary Air Pollution, CLRTAP) ist die dauerhafte und vollständige Unterschreitung der ökologischen Belastungsgrenzen für ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/e?tag=Eutrophierung#alphabar">Eutrophierung</a>⁠. International wurden deshalb in der sog. neuen ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/n?tag=NEC-Richtlinie#alphabar">NEC-Richtlinie</a>⁠ (<a href="https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/?qid=1542011736987&amp;uri=CELEX:32016L2284">Richtlinie (EU) 2016/2284</a>vom 14.12.2016) für alle Mitgliedstaaten weitere Minderungen der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/e?tag=Emission#alphabar">Emission</a>⁠ von reaktiven Stickstoffverbindungen (NHx, Stickstoffoxide (NOx)) 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:</p><p>(siehe auch<a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/luft/emissionen-von-luftschadstoffen">„Emissionen von Luftschadstoffen“</a>).<br>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 nationalenStickstoffminderungsstrategie. Weitere Informationen bietet auch das Sondergutachten des SRU„Stickstoff: Lösungen für ein drängendes Umweltproblem“. Hintergrundwissen zur Modellierung von atmosphärischen Stoffeinträgen bietet derBerichtzum Forschungsvorhaben „PINETI-4: Modelling and assessment of acidifying and eutrophying atmospheric deposition to terrestrial ecosystems“.

Überschreitung der Belastungsgrenzen für Versauerung

<p>Die versauernden Schwefel- und Stickstoffeinträge aus der Luft in Land-Ökosysteme haben in den letzten Jahren stark abgenommen. Zur Bewertung dieser Belastung stellt man ökosystemspezifische Belastungsgrenzen (Critical Loads) den aktuellen Stoffeinträgen aus der Luft gegenüber. Ammoniumstickstoffeinträge aus der Landwirtschaft sind mittlerweile die Hauptursache für Versauerung.</p><p>Situation in Deutschland 2019</p><p>Der Anteil der Flächen, auf denen die kritischen Eintragsraten für ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/v?tag=Versauerung#alphabar">Versauerung</a>⁠ deutlich bis sehr deutlich überschritten wurden, nahm zwischen 2005 und 2019 von 58 auf 26 % ab. Die Abnahme der Belastungen spiegelt den Rückgang der Emissionen in Folge von Luftreinhaltemaßnahmen wider (siehe Abb. „Flächenanteile mit Überschreitung der Belastungsgrenzen für Versauerung“). Besonders Einträge versauernder Schwefelverbindungen haben deutlich abgenommen. Für versauernde Stickstoffeinträge ist eine so deutliche Abnahme hingegen nicht zu verzeichnen. Sie sind hauptverantwortlich für die andauernden Überschreitungen der ökologischen Belastungsgrenzen (⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/c?tag=Critical_Loads#alphabar">Critical Loads</a>⁠) für Versauerung in Deutschland (siehe Karte „Überschreitung des Critical Load für Versauerung durch Schwefel- und Stickstoffeinträge im Jahr 2019“).</p><p>Bis Mitte der 1990er Jahre waren die Einträge versauernder Stoffe und die Überschreitungen der ökologischen Belastungsgrenzen in verursachernahen Waldgebieten Thüringens und Sachsens am höchsten. Inzwischen werden die Extremwerte im norddeutschen Tiefland auf empfindlichen Böden als Folge hoher Einträge von Ammoniumstickstoff aus landwirtschaftlichen Quellen, vor allem aus der Intensivtierhaltung, erreicht. In diesen Regionen werden auch die ökologischen Belastungsgrenzen für ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/e?tag=Eutrophierung#alphabar">Eutrophierung</a>⁠ am stärksten überschritten.</p><p>Im Rahmen eines ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/u?tag=UBA#alphabar">UBA</a>⁠-Vorhabens zur Modellierung der Stickstoffablagerung (PINETI-4, Abschlussbericht in prep.) konnte die Entwicklung der Belastung methodisch konsistent für eine lange Zeitreihe (2000-2019) rückgerechnet werden.</p><p>Was sind ökologische Belastungsgrenzen für Versauerung?</p><p>⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/%C3%B6?tag=kologische_Belastungsgrenzen#alphabar">Ökologische Belastungsgrenzen</a>⁠ (⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/c?tag=Critical_Loads#alphabar">Critical Loads</a>⁠) für ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/v?tag=Versauerung#alphabar">Versauerung</a>⁠ sind kritische Belastungsraten für luftgetragene Stickstoff- und Schwefeleinträge. Nach heutigem Stand des Wissens ist bei deren Einhaltung nicht mit schädlichen Wirkungen auf Struktur und Funktion eines Ökosystems zu rechnen. Betrachtet werden meist empfindliche Ökosysteme wie Wälder, Heiden, Moore und angrenzende Systeme (zum Beispiel Oberflächengewässer und Grundwasser). Ökologische Belastungsgrenzen sind somit ein Maß für die Empfindlichkeit eines Ökosystems und erlauben eine räumlich differenzierte Gegenüberstellung der Belastbarkeit eines Ökosystems mit aktuellen Luftschadstoffeinträgen.</p><p>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. Dies ist abhängig von Stoffeintragsraten, meteorologischen und anderen Randbedingungen sowie (bio)chemischen Ökosystemeigenschaften.</p><p>Folgen der Versauerung</p><p>Die Einträge versauernd wirkender Schwefel- und Stickstoffverbindungen aus der Luft führen bei Überschreitung der Pufferkapazität des Bodens zu einer Auswaschung basischer Kationen (Calcium, Magnesium, Kalium und Natrium) und zu Nährstoffungleichgewichten. Hierdurch verändern sie neben anderen chemischen Parametern auch die Nährstoffverfügbarkeit im Boden. Zusätzlich werden Bodenorganismen und die Bodenstruktur negativ beeinflusst. Ein lange anhaltender Säurestress führt über unausgewogene Ernährung zur Minderung der Vitalität von Pflanzen. Dies kann unter anderem zu einer Verschiebung der Artenzusammensetzung oder zu eingeschränkten Abwehrkräften gegenüber sekundären Stressfaktoren (zum Beispiel ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/d?tag=Drre#alphabar">Dürre</a>⁠, Frost, Herbivorie) führen. Viele Ökosystemfunktionen können dann nur noch eingeschränkt erfüllt werden.</p><p>Die atmosphärischen Einträge führen weiterhin zu einer weiträumigen Angleichung der Bodenverhältnisse auf einem ungünstigen, versauerten Niveau. Die ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/v?tag=Versauerung#alphabar">Versauerung</a>⁠ der Böden kann wiederum die Artenzusammensetzung von Pflanzengesellschaften verändern: Auf neutrale Bodenverhältnisse angewiesene Pflanzenarten und Pflanzengesellschaften werden von im sauren Milieu konkurrenzstärkeren Arten und Gesellschaften verdrängt. Da viele Tierarten auf bestimmte Pflanzenarten spezialisiert sind, wird durch die Versauerung auch die ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/f?tag=Fauna#alphabar">Fauna</a>⁠ beeinflusst: indirekt (über Verschiebung der Pflanzenartenzusammensetzung) und direkt (durch das geänderte Milieu; beispielsweise können Regenwürmer in versauerten Böden mit pH unter 4 nicht mehr existieren).</p><p>Strategien zur Emissionsminderung</p><p>Der möglichst umfassende und langfristige Schutz der Ökosysteme vor ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/v?tag=Versauerung#alphabar">Versauerung</a>⁠ ist weiterhin ein wichtiges politisches Ziel. International wurden deshalb in der sogenannten neuen ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/n?tag=NEC-Richtlinie#alphabar">NEC-Richtlinie</a>⁠ (<a href="https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/?qid=1542011736987&amp;uri=CELEX:32016L2284">Richtlinie (EU) 2016/2284</a>vom 14.12.2016) für alle Mitgliedstaaten weitere Minderungsverpflichtungen der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/e?tag=Emission#alphabar">Emission</a>⁠ von Schwefel- und Stickstoff (SO2, NHx, NOx) vereinbart, die bis 2030 erreicht werden müssen. Für Deutschland ergeben sich folgende nationale Reduktionsziele für das Jahr 2030 und darüber hinaus im Vergleich zum Basisjahr 2005:<br>•&nbsp;&nbsp;&nbsp; Ammoniak (NH3): minus 29 %•&nbsp;&nbsp;&nbsp; Stickstoffoxide (NOx): minus 65 %•&nbsp;&nbsp;&nbsp; Schwefeldioxid (SO2): minus 58 %(siehe auch„Emissionen von Luftschadstoffen“).Konkrete nationale Maßnahmen, zur Erreichung der oben genannten Ziele werden derzeit in einem Nationalen Luftreinhalteprogramm zusammengestellt. Maßnahmen zur Minderung der negativen Auswirkungen von reaktivem Stickstoff, zu denen auch die Versauerung von Ökosystemen zählt, sind in der Veröffentlichung des Umweltbundesamtes"Stickstoff - Element mit Wirkung"enthalten. Auch das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (⁠BMU⁠) verfolgt den Ansatz einer nationalenStickstoffminderungsstrategie. Weitere Informationen bietet auch das Sondergutachten des SRU"Stickstoff: Lösungen für ein drängendes Umweltproblem". Hintergrundwissen zur Modellierung von atmosphärischen Stoffeinträgen bietet derBerichtzum Forschungsvorhaben „PINETI-4: Modelling and assessment of acidifying and eutrophying atmospheric deposition to terrestrial ecosystems“.

Entwicklung des Eintrages von Nitrat, Nitrit und Ammonium unter sandigen landwirtschaftlichen Nutzflächen - Langzeitstudie Landkreis Gifhorn

Im Projekt erfolgt eine Langzeitbeobachtung des Eintrages von Nitrat, Nitrit und Ammonium in das sich unter landwirtschaftlichen Nutzflächen befindliche Grundwasser. Dazu werden im Landkreis Gifhorn seit 1989 ausgewählte Beregnungsbrunnen beprobt. Diese Erhebungen werden ergänzt durch eine Auswertung der beim Gesundheitsamt des Landkreises Gifhorn vorliegenden Daten zur Trinkwasserüberwachung. Herangezogen werden auch die Grundwasser-Überwachungsdaten aus den im Landkreis Gifhorn verbreitet anzutreffenden Trinkwasserschutzgebieten. Mit dem Projekt soll insbesondere der Fragestellung nachgegangen werden, in wieweit bei Böden mit hohem Nährstoffauswaschungspotential Stickstoffeinträge langfristig in immer tiefere Grundwasserbereiche verlagert werden. Da aus tieferen Grundwasserleitern in der Regel auch die öffentliche Trinkwasserversorgung gespeist wird, ist diese Fragestellung von besonderer Relevanz. Wegen des Vorhandenseins vielfach sandiger Böden in Kombination mit verbreitet intensiver Landwirtschaft und mit einer i.d.R. auf den landwirtschaftlichen Nutzflächen gegebenen Grundwasserneubildung, kann im Landkreis Gifhorn von einem insgesamt hohem Nährstoffauswaschungspotential ausgegangen werden. Das Untersuchungsgebiet Landkreis Gifhorn eignet sich daher gut als 'worst case'.

Messung und Modellierung der N2O- und N2-Bildung durch Denitrifikation in der Drainzone zur standortspezifischen Abschätzung des Nitratabbaus in der ungesättigten Sickerwasserzone unterhalb des Wurzelraumes, Messung und Modellierung der N2O- und N2-Bildung durch Denitrifikation in der Drainzone zur standortspezifischen Abschätzung des Nitratabbaus in der ungesättigten Sickerwasserzone unterhalb des Wurzelraumes

Das Ziel dieses Verbundvorhabens ist die quantitative Bestimmung der Minderung von Nitrateinträgen in das Grundwasser durch den Abbau von Nitrat zu N2O und N2 durch Denitrifikation in der Drainzone. Dazu wird die Denitrifikation in Proben aus der Drainzone in Abhängigkeit wichtiger Bodeneigenschaften gemessen und ein Modell entwickelt und parametrisiert. Dazu werden typische Standorte in Deutschland mit unterschiedlich mächtigen Drainzonen untersucht. Die modellhafte Beschreibung wird auch eine standortspezifische Bewertung des Nitratabbaus ermöglichen. Damit wird das Verbundvorhaben unsere Kenntnisse über den Nitratabbau und die N2O und N2 Produktion im Unterboden, speziell aus der Drainzone erweitern und damit die Grundlage zu einem Landmanagement legen, das die Umsätze von Nitrat in dieser Zone berücksichtigt.

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