Ergebnisse - Eutrophierung und Versauerung

Niederschlagsuntersuchungen

Aus den Ammonium (NH₄⁺)- und Nitrat (NO₃^-)-Gehalten im Niederschlagswasser der elektrischen Bulk-Sammler lässt sich der Gesamt-Stickstoffeintrag der gelösten Anteile berechnen. Er wird als Kilogramm Stickstoff pro Hektar und Jahr (kg*ha^-1*a^-1) angegeben. Die drei säurebildenden Komponenten Sulfat (SO₄^2-), Nitrat und Ammonium werden zum Säureeintrag zusammengefasst. Er wird als Kiloäquivalent pro Hektar und Jahr (keq*ha^-1*a^-1) dargestellt. Seit 2012 werden die Stoffeinträge aus den elektrisch betriebenen Bulk-Sammlern ausgewertet. Die ganzjährige Temperierung vermindert das Risiko, dass es während der wärmeren Jahreszeit zu Stickstoffverlusten kommt, gewährleistet im Winter das Abtauen von Schnee im Auffangtrichter und verhindert das Einfrieren von Probenwasser im Zulauf und in der Sammelflasche.

Zeitreihe des Stickstoffeintrags im Niederschlag an ausgewählten Messstellen seit 1994

Liniengrafik zum Stickstoffeintrag

Nach den Spitzeneinträgen Mitte der 1990er Jahre sank der Stickstoffeintrag erst ab 2003 auf ein Niveau um 10kg*ha^-1*a^-1. Während der Nitrat-Anteil seit 2003 bei Werten deutlich unter 5kg*ha^-1*a^-1 angekommen ist und innerhalb der letzten 10 Untersuchungsjahre einen signifikant abnehmenden Trend bildet, verzeichnet der Ammonium-Stickstoff nach einer kurzen stabilen Phase in den Jahren 2008 bis 2012 mit Werten um 5kg*ha^-1*a^-1 wieder einen leichten Anstieg mit zunehmendem Trend (Irrtumswahrscheinlichkeit jeweils < 5 %). Im Jahr 2019 bzw. 2020 lagen die durchschnittlichen Werte für Ammonium-Stickstoff bei 7 bzw. 6kg*ha^-1*a^-1, für Nitrat-Stickstoff bei 3 bzw. 2kg*ha^-1*a^-1. Für den Gesamtstickstoff ist aufgrund der unterschiedlichen Entwicklung bei Nitrat und Ammonium kein signifikant abnehmender Trend mehr abzulesen.

Liniengrafik zum Säureeintrag

Der Gesamteintrag der Säurebildner Ammonium, Nitrat und Sulfat in der nassen Deposition der E-Bulks hat seit Beginn der Messungen abgenommen. Eine Ursache dafür sind die seit Mitte der 1990er Jahre gesunkenen Sulfat-Einträge. Die aus Ammonium gebildete Säure ist in den vergangenen Jahren jedoch leicht angestiegen, so dass sich der 10-Jahres-Trend seit 2011 für den Gesamt-Säureeintrag nicht eindeutig in eine bestimmte Richtung entwickelt.

Aus den Stoffeinträgen aller Messstellen werden Übersichtskarten mit den aktuellen Jahreswerten erstellt.

• Bayernkarte mit den Messstationen - Gesamtsäureintrag 2020 - JPG
• Bayernkarte mit den Messstationen - Sulfateinträge 2020 - JPG
• Bayernkarte mit den Messstationen - Gesamtstickstoffeintrag 2020 - JPG
• Bayernkarte mit den Messstationen - Stickstoffeintrag aus Ammonium und Nitrat 2020 - JPG

Ammoniak-Immissionsmessungen

Der Gehalt gasförmigen Ammoniaks (NH₃) in der Luft wird seit 2006 an verschiedenen Messstellen in Bayern bestimmt. In umfassenden Auswertungen wurden die Ergebnisse fortlaufend in LfU-Berichten dargestellt.

• Ammoniak-Immissionsmessungen in Bayern 2006 - 2012
• Ammoniak-Immissionsmessungen in Bayern 2013 - 2014
• Ammoniak-Immissionsmessungen in Bayern 2015 - 2017

Seit 2011 werden die NH₃-Messungen im ländlichen Hintergrund an den immissionsökologischen Dauerbeobachtungsstationen betrieben. Die Umgebung der Standorte ist entweder naturnah oder landwirtschaftlich geprägt (Feld- und Grünlandwirtschaft). 2016 wurde mit Messungen an einer verkehrsnahen Station in der Innenstadt von Ansbach begonnen. Ammoniak zählt zu den wichtigsten Luftschadstoffen, die Ökosysteme belasten. Er entsteht bei der landwirtschaftlichen Tierhaltung und durch den Einsatz von Kunstdünger aber auch im Straßenverkehr bei der Reduktion von Stickstoffoxiden im Katalysator von Benzinmotoren und bei der Entstickung in Dieselmotoren. Über die Luft wird er auch in weit entfernte Gebiete transportiert. Für empfindliche Ökosysteme, die wenig Stickstoff brauchen, gilt als Jahresmittelwert zum Schutz der Vegetation ein Orientierungswert der LAI (Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Immissionsschutz) von 10µg NH₃ *m^-3. Dieser Wert wird an allen Standorten eingehalten. Nach Empfehlung der Genfer Luftreinhaltekonvention sollten jedoch strengere Werte von 1 bis 4µg NH₃*m^-3 eingeführt werden.

Grafik der Jahresmittelwerte der Ammoniak-Konzentrationsmessungen

Die Umgebung der Standorte hat maßgeblichen Einfluss auf die Untersuchungsergebnisse. In naturnahen Gebieten ohne oder mit nur extensiver Bewirtschaftung lagen die Jahresmittelwerte 2011 bis 2020 im Bereich von 0,5 bis 2,5µg NH₃ *m^-3, in Gebieten mit überwiegend Feldwirtschaft zwischen 2,0 und 3,7µg NH₃ *m^-3, in Gebieten intensiver Grünlandbewirtschaftung zwischen 4,7 und 6,3µg NH₃ *m^-3. Am verkehrsnahen Standort schwankten die Ammoniakkonzentrationen der letzten drei Messjahre zwischen 3,7 und 5,5µg NH₃ *m^-3. Die Zeitreihen an den naturnahen und landwirtschaftlich extensiv oder durch Feldwirtschaft bearbeiteten Standorten verlaufen in verschiedenen Konzentrationshöhen nahezu parallel. Sie sind durch einen leichten Anstieg der Messwerte seit 2016 gekennzeichnet. Ihre Ammoniak-Immissionen zeigen eher die überregionale Belastung, die durch den Ferntransport des Ammoniaks über größere Strecken beeinflusst ist. Bei Standorten mit Ammoniakquellen in unmittelbarer Nähe, wie Gülleausbringung im Grünland und Straßenverkehr sind die Jahresmittelwerte überwiegend von der standorttypischen Umgebung bestimmt.

Die Jahresmittel der quellnahen Standorte können erheblich schwanken, je nachdem wie hoch die einzelnen Spitzenwerte sind, die während des Jahresverlaufs auftreten. Diese erhöhten Werte kommen in der Regel ab Ende Februar bis Mitte November vor allem dort vor, wo in der Umgebung intensive Grünlandwirtschaft mit Gülleausbringung betrieben wird.

Grafik der Ammoniak-Konzentrationsmessungen im Jahresverlauf

Der Einfluss der Düngetätigkeiten prägt die Lage an den Messstellen mit einem deutlichen Jahresgang. NH₃ Spitzenwerte im Frühjahr, Frühsommer und Spätherbst sind an Messstellen in landwirtschaftlicher Umgebung am besten zu erkennen und wirken sich durch den Lufttransport des Ammoniaks sogar noch an den naturnahen Standorten aus. Die mittleren Höchstwerte der Jahre 2011 bis 2020 lagen an den Standorten mit Grünlandumgebung bei 8,2µg NH₃ *m^-3 im Frühjahr und 8,3µg NH₃ *m^-3 im November und an Standorten mit Feldwirtschaft bei 4,9µg NH₃ *m^-3 im Frühjahr. Nach unten gestaffelt werden im naturnahen Bereich mit extensiver Bewirtschaftung Spitzenwerte im Frühjahr von 2,4µg NH₃ *m^-3 gemessen, während ganz ohne landwirtschaftlichen Einfluss die Messwerte auf niedrigstes Niveau absinken. In der düngefreien Zeit von Dezember bis Februar werden auch in landwirtschaftlicher Umgebung NH₃-Konzentrationen unter 2 µg NH₃ *m^-3 eingehalten. Am städtischen Standort werden in den Wintermonaten ebenfalls die geringsten Konzentrationen gemessen, die Maxima im Frühjahr und Sommer. Obwohl hier in unmittelbarer Nähe zur Emissionsquelle Straße gemessen wird, überlagert die weiträumige Hintergrundbelastung den Jahresverlauf. Dies lässt sich auch an anderen verkehrsintensiven Standorten zeigen. Welchen Einfluss der Lockdown aufgrund der Corona-Pandemie auf die NH3-Immissionen hatte, lässt sich erst nach Auswertung der späteren Untersuchungsjahre bewerten.

Ammoniakkonzentration an verkehrsnahen Messstellen im Jahresverlauf 2020