Stickstoffeintrag in der Steiermark

Unter Stickstoff versteht man ein Gas, welches den größten Teil unserer Luft ausmacht: fast vier Fünftel unserer Luft besteht aus Stickstoff, nur etwa ein Fünftel davon ist Sauerstoff. In reinem Stickstoff würden wir ersticken, daher leitet sich auch der Name des Gases ab.

Reaktiver Stickstoff als Lebensgrundlage

Messung der Ammoniak-Konzentration in der Luft mittels Passivsammler
Messung der Ammoniak-Konzentration in der Luft mittels Passivsammler© Land STeiermark

Der Mensch greift im Zuge der Industrialisierung immer stärker in den natürlichen Stickstoffkreislauf ein. Durch Landwirtschaft und diverse Verbrennungsprozesse wurden und werden Stickstoffverbindungen vermehrt in die Atmosphäre eingebracht, die im Gegensatz zum Luftstickstoff von Pflanzen und anderen Organismen verstoffwechselt werden oder mit der Umgebung reagieren. Diese Stickstoffverbindungen werden als reaktive Stickstoffverbindungen bezeichnet. Die Einträge reaktiver Stickstoffverbindungen in die Umwelt tragen erheblich zum Verlust von Biodiversität bei.

Die Verfügbarkeit von reaktivem Stickstoff ist eine Lebensgrundlage. Auf natürlichem Weg erfolgt die Umwandlung des Stickstoffs aus der Atmosphäre in reaktive Verbindungen durch biologische Prozesse im Boden und durch Blitzschlag. Seit der Entwicklung des Haber-Bosch-Verfahrens (großindustrielles chemisches Verfahren zur Synthese von Ammoniak) und den damit verbundenen Zuwächsen in der Verwendung von Kunstdünger in der Landwirtschaft, hat sich der Stickstoffeintrag massiv erhöht. Dieser Anstieg führt kleinräumig und global zu problematischen Auswirkungen auf das Ökosystem.

Ammoniak Konzentrationen in der Südsteiermark

Der Stickstoffeintrag erfolgt hauptsächlich über nasse und trockene Deposition. Darunter versteht man die Ablagerung von atmosphärischen Schadstoffen. Nasse Deposition entsteht durch Niederschläge wie Regen und Schneefall, wobei dabei die anorganischen Ionen Ammonium und Nitrat zu berücksichtigen sind. Für hohe Stoffeinträge sind neben hohen Konzentrationswerten der ionischen Komponenten im Niederschlagswasser auch hohe Niederschlagsmengen verantwortlich.

Die trockene Deposition fasst den direkten Eintrag von Spurengasen und Aerosolpartikeln zusammen. Hier werden die Spurengase Ammoniak, Salpetersäure und die Stickstoffoxide wirksam, sowie die Aerosolbestandteile Nitrat und Ammonium. Dabei ist die Effizienz der Aufnahme der einzelnen Komponenten, ausgedrückt über die Depositionsgeschwindigkeit, sehr unterschiedlich. Besonders Ammoniak und Salpetersäure haben hohe Depositionsgeschwindigkeiten. Da die atmosphärische Konzentration von Ammoniak im Bereich landwirtschaftlich genutzter Gebiete erhöht ist, kommt dieser Komponente besondere Bedeutung zu. In Gebieten mit hohem Nebelaufkommen kann - insbesondere, wenn zeitgleich zu den Nebelereignissen auch höhere Windgeschwindigkeiten vorliegen - zusätzlich die Nebeldeposition wirksam werden.

Der Eintrag reaktiver Stickstoffverbindungen durch die nasse Deposition wird seit 1997 durch das WADOS-Messnetz der Steiermark erfasst. Zur trockenen Deposition gibt es hingegen keine kontinuierlichen Untersuchungen in der Steiermark. Im Rahmen des EU-LIFE Projekts PMInter wurden im Zeitraum 2010-2011 an zehn Standorten Ammoniak Konzentrationen in der Südsteiermark gemessen (Bericht LU-02-12). Durch das Umweltbundesamt erfolgten im Zeitraum 2008-2009 an fünf Standorten in der Oststeiermark derartige Messungen (UBA REP0219, 2009). Eine Ermittlung der trockenen Deposition erfolgte bislang aber nicht.

Der Schwerpunkt der Arbeiten liegt auf Gebieten in der Ost- und der Südweststeiermark:

  • Heimschuh
  • Hirnsdorf
  • Seibersdorf
  • St. Anna
  • St. Anna/Klöch

Messpunkte Heimschuh
Messpunkte Heimschuh© Land Steiermark
Messpunkte Hirnsdorf
Messpunkte Hirnsdorf© Land Steiermark
Messpunkte Seibersdorf
Messpunkte Seibersdorf© Land Steiermark
Messpunkte St.Anna
Messpunkte St.Anna© Land Steiermark
Messpunkte St.Anna/Klöch
Messpunkte St.Anna/Klöch© Land Steiermark

Abschätzung der trockenen Deposition

Ziel des Projektes ist es, aufgrund von Literaturdaten eine Abschätzung der trockenen Deposition vorzunehmen, um so die Gesamtdeposition zu bestimmen. Da aus früheren Messungen zu erwarten ist, dass der Eintrag von Ammoniak einen relevanten Anteil an der trockenen Deposition einnimmt, werden umfangreiche Passivsammlermessungen für Ammoniak durchgeführt. So können mittlere Konzentrationswerte dargestellt und für die Berechnungen verwendet werden, was die Datensicherheit erhöht.

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