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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“.

Manual on Methodologies and Criteria for Modelling and Mapping Critical Loads and Levels and Air Pollution Effects, Risks, and Trends - Update 2024

This report is an important collection of tools used in the framework of the Geneva Convention on Long-Range Transboundary Air Pollution (CLRTAP). Thus, it provides for example a scientific basis on the application of critical levels and loads, their interrelationships, and the consequences for abatement. After the transfer of the Coordination Center for Effects from the Netherlands to Germany this edition is published by the German Environment Agency (UBA). With this edition recent technical updates where transferred in the document. The changes of chapter 3 from the Ammonia-workshop decided 2023 have been incorperated.The information on backgrounddatabase (BGDB) (5.2) and the new receptor map were implemented in chapter 5.6.

Pilotstudien zur Eignung der Bioindikation mit Moosen zur Erfassung der atmosphärischen Deposition persistenter organischer Schadstoffe sowie Mikroplastik

Im Rahmen des internationalen Moosmonitorings 2020/2021 (ICP Vegetation, Genfer Luftreinhaltekonvention) wurden an 25 Standorten in Deutschland Moosproben genommen und im Labor analysiert. Erstmals wurde neben langlebigen organischen Schadstoffen (POPs), Schwermetallen und reaktiven Stickstoffverbindungen auch Mikroplastik in den Proben untersucht. Die Ergebnisse werden genutzt, um die räumliche Verteilung der atmosphärischen Belastung und zeitliche Entwicklungen im Eintrag von Luftschadstoffen in Ökosysteme zu beobachten und zu bewerten. Veröffentlicht in Texte | 02/2025.

National emissions reported to the Convention on Long-range Transboundary Air Pollution (LRTAP Convention), v1.0, 2025

This metadata refer to the data on emissions of air pollutants submitted to the LRTAP Convention and copied to EEA. Data compiled are annual national total and sectoral emissions of air pollutants and associated activity data reported by EEA member and cooperating countries. Data are available for download in the UNECE/EMEP Nomenclature for Reporting (NFR19) format used by countries. A consolidated dataset for all countries in the NFR19 format and consistent with the European Union's air pollutant emission inventory submission to the LRTAP Convention is also provided.

National emissions reported to the Convention on Long-range Transboundary Air Pollution (LRTAP Convention)

Data compiled are annual national total and sectoral emissions of air pollutants and associated activity data reported by EEA member and cooperating countries. Data are available for download in the UNECE/EMEP Nomenclature for Reporting (NFR14) format used by countries. A consolidated dataset for all countries in the NFR14 format and consistent with the European Union's air pollutant emission inventory submission to the LRTAP Convention is also provided.

Pilotstudien zur Eignung der Bioindikation mit Moosen zur Erfassung der atmosphärischen Deposition persistenter organischer Schadstoffe sowie Mikroplastik

Im Rahmen des internationalen Moosmonitorings 2020/2021 (ICP Vegetation, Genfer Luftreinhaltekonvention) wurden an 25 Standorten in Deutschland Moosproben genommen und im Labor analysiert. Erstmals wurde neben langlebigen organischen Schadstoffen (POPs), Schwermetallen und reaktiven Stickstoffverbindungen auch Mikroplastik in den Proben untersucht. Die Ergebnisse werden genutzt, um die räumliche Verteilung der atmosphärischen Belastung und zeitliche Entwicklungen im Eintrag von Luftschadstoffen in Ökosysteme zu beobachten und zu bewerten.

Luftmessnetz des Umweltbundesamts

Im Rahmen des Genfer Luftreinhalteabkommens unterhält das Umweltbundesamt sieben eigene Messstationen, die Informationen zu weiträumig über die Luft transportierten Schadstoffen sammeln. Die Daten dienen der Überwachung der Luftqualität in Deutschland, fließen in internationalen Datenzentren zusammen und werden als Grundlage für Computermodelle genutzt.

Pilotstudien zur Eignung der Bioindikation mit Moosen zur Erfassung der atmosphärischen Deposition persistenter organischer Schadstoffe sowie Mikroplastik

Im Rahmen des internationalen Moosmonitorings 2020/2021 (ICP Vegetation, Genfer Luftreinhaltekonvention) wurden an 25 Standorten in Deutschland Moosproben genommen und im Labor analysiert. Erstmals wurde neben langlebigen organischen Schadstoffen (POPs), Schwermetallen und reaktiven Stickstoffverbindungen auch Mikroplastik in den Proben untersucht. Die Ergebnisse werden genutzt, um die räumliche Verteilung der atmosphärischen Belastung und zeitliche Entwicklungen im Eintrag von Luftschadstoffen in Ökosysteme zu beobachten und zu bewerten.

Manual on Methodologies and Criteria for Modelling and Mapping Critical Loads and Levels and Air Pollution Effects, Risks, and Trends - Update 2024

This report is an important collection of tools used in the framework of the Geneva Convention on Long-Range Transboundary Air Pollution (CLRTAP). Thus, it provides for example a scientific basis on the application of critical levels and loads, their interrelationships, and the consequences for abatement. After the transfer of the Coordination Center for Effects from the Netherlands to Germany this edition is published by the German Environment Agency (⁠ UBA ⁠). With this edition recent technical updates where transferred in the document. The changes of chapter 3 from the Ammonia-workshop decided 2023 have been incorperated.The information on backgrounddatabase (BGDB) (5.2) and the new receptor map were implemented in chapter 5.6. Veröffentlicht in Texte | 123/2024.

Stoffeinträge aus der Atmosphäre in die Ostsee

Die Ostsee wurde im Jahr 2020 deutlich weniger aus der Atmosphäre mit Cadmium, Benzo[a]pyren und Stickstoffverbindungen belastet als im Jahr 1990. Messungen an der UBA-Luftmessstelle Zingst Messungen an der ⁠ UBA ⁠-Luftmessstelle Zingst an der Ostseeküste zeigen einen Rückgang der nassen Depositionen der Schwermetalle Blei, Cadmium, Quecksilber seit Ende der 1990er Jahren (siehe Abb. „Nasse Depositionen von Quecksilber (Hg), Kobalt (Co), Cadmium (Cd), Arsen (As) und Chrom (Cr) an der UBA-Luftmessstelle Zingst“ und Abb. „Nasse Depositionen von Vanadium (V), Nickel (Ni), Blei (Pb) und Mangan (Mn) an der UBA-Luftmessstelle Zingst“). Als nasse ⁠ Deposition ⁠ werden die Stoffeinträge mit nassen Niederschlägen wie Regen und Schnee bezeichnet. Die Messungen an der UBA-Luftmessstelle Zingst zeigen auch einen Rückgang der nassen Depositionen der Organochlorpestizide g-Hexachlorcyclohexan und a-Hexachlorcyclohexan. Dort sank die nasse Deposition des Insektizids ⁠ Lindan ⁠ (g-Hexachlorcyclohexan) von 2000 bis 2020 um über 90 % (siehe Abb. „Nasse Depositionen ausgewählter POPs für die UBA-Luftmessstelle Zingst“), während bei den Depositionen der polyzyklischen Aromaten (⁠ PAK ⁠) Benzo[a]anthracen, Benzo[a]pyren, Dibenz[ah]anthracen und Indeno[1,2,3-cd]pyren eine Zunahme bzw. ein seitwärts Trend erkennbar ist. Dies ist im Einklang mit leicht ansteigenden ⁠ PAK ⁠-Emissionen in Deutschland im gleichen Zeitraum. Nasse Depositionen von Quecksilber, Kobalt, Cadmium, Arsen und Chrom an der Luftmessstelle Zingst Quelle: Luftmessnetz des Umweltbundesamtes Diagramm als PDF Nasse Depositionen von Vanadium, Nickel, Blei und Mangan an der Luftmessstelle Zingst Quelle: Luftmessnetz des Umweltbundesamtes Diagramm als PDF Nasse Depositionen ausgewählter POPs für die UBA-Luftmessstelle Zingst Quelle: Luftmessnetz des Umweltbundesamtes Diagramm als PDF Weniger Schadstoffe aus der Luft Modellrechnungen zur Abschätzung der Stoffeinträge aus der ⁠ Atmosphäre ⁠ in die Ostsee wurden im Rahmen von EMEP , dem Europäischen Beobachtungs- und Auswerteprogramm der Genfer Luftreinhaltekonvention der ⁠ UN ⁠/ECE, exemplarisch in 2022 für ausgewählte Stoffe durchgeführt. Die modellierten Depositionen für das Schwermetall Cadmium, für den polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoff Benzo[a]pyren sowie für Stickstoff werden hier vorgestellt. Die Modellierung ergab, dass zwischen den Jahren 1990 und 2020 die Ablagerungen der untersuchten Schadstoffe aus der Luft besonders deutlich zurückgingen: Die jährliche ⁠ Deposition ⁠ von Benzo[a]pyren verringerte auf etwa 66 % der Deposition von 1990 (siehe Abb. „Entwicklung der Gesamtdepositionen von Benzo[a]pyren in die Ostsee“). Bei den Schwermetallen nahm die Deposition von Cadmium im Zeitraum 1990 – 2020 um etwa 79 % ab (siehe Abb. „Entwicklung der Gesamtdepositionen von Cadmium in die Ostsee“). Die Stickstoffeinträge aus der Atmosphäre in die Ostsee werden auch im Rahmen von HELCOM (Baltic Marine Environment Protection Commission), einer zwischenstaatlichen Kommission zum Schutz der Meeresumwelt im Ostseeraum untersucht und in regelmäßig erscheinenden Berichten veröffentlicht. Dabei zeigte sich eine Verringerung im Zeitraum 1990 bis 2021 um etwa 50 %. Dies war auf den Rückgang des Eintrags von Stickstoffverbindungen, die hauptsächlich durch Verbrennungsprozesse (z. B. Verkehr, Kraftwerke) in die Atmosphäre gelangten (oxidierter Stickstoff, N ox ) zurückzuführen (Rückgang von N ox um 56 %), während der Eintrag von Stickstoffverbindungen, die hauptsächlich aus der Landwirtschaft stammten (reduzierter Stickstoff, N red ) eine geringere Abnahme zeigte (siehe Abb. „Entwicklung der Gesamtdepositionen von Stickstoff in die Ostsee“). Entwicklung der Gesamtdepositionen von Benzo[a]pyren ... in die Ostsee Quelle: EMEP Diagramm als PDF Entwicklung der Gesamtdepositionen von Cadmium in die Ostsee Quelle: EMEP Diagramm als PDF Entwicklung der Gesamtdepositionen von Stickstoff in die Ostsee Quelle: EMEP Diagramm als PDF Messen und Modellieren zur Abschätzung der Stoffeinträge Abschätzungen der Stoffeinträge aus der ⁠ Atmosphäre ⁠ in die Ostsee stützen sich auf Messungen der ⁠ Deposition ⁠ ausgewählter Substanzen an Küstenstationen sowie auf Berechnungen mit speziellen atmosphärischen Chemie-Transportmodellen. Solche Modellierungen werden zum Beispiel im Rahmen von EMEP , also dem Europäischen Beobachtungs- und Auswerteprogramm der Genfer Luftreinhaltekonvention der ⁠ UN ⁠/ECE, durchgeführt. Für diesen Artikel wurden die Ergebnisse der EMEP-Modellrechnungen für den Zeitraum von 1990 bis 2020 bzw. 2021 verwendet. Datenquellen: UN/ECE EMEP, Ergebnisse der Modellierung ( https://www.emep.int/ ). Die Berechnungen wurden von den EMEP-Datenzentren ⁠ MSC ⁠-E und MSC-W mit Unterstützung der Meeresschutzkommission HELCOM ( https://helcom.fi/ ) durchgeführt. Cadmium EMEP MSC-E ( http://www.msc-east.org/ ), Stand: 07.11.2024; HELCOM ( https://emep.int/publ/helcom/2022/ ), Stand: 07.11.2024 BaP EMEP MSC-E ( http://www.msc-east.org/ ), Stand: 07.11.2024; HELCOM ( https://emep.int/publ/helcom/2022/ ), Stand: 07.11.2024 Stickstoff EMEP MSC-E ( http://www.msc-east.org/ ), Stand: 07.11.2024; HELCOM ( https://emep.int/publ/helcom/2023/ ), Stand: 07.11.2024

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