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Umweltindikatoren NRW

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 45 - Stickstoff- und Säureeintrag

Einheit: [kg pro ha und Jahr] und [kmol c pro ha und Jahr]
Stand: 26.02.2019

Hintergrund / Bedeutung

Stoffeinträge durch Niederschläge überschreiten in den Wäldern von Nordrhein-Westfalen seit Jahrzehnten großräumig ökologische Wirkungsschwellen. Insbesondere die Einträge von Stickstoff und Säuren aus der Atmosphäre spielen eine bedeutende Rolle. Sie verändern nachhaltig die Stoffflüsse im Ökosystem und sind eine Ursache der Waldschäden. Die Einträge gefährden langfristig die forstwirtschaftliche Produktion, die natürliche Artenvielfalt im Wald und die Funktionsfähigkeit der Waldböden.

Der hohe Anteil an Stickstoff (Ammonium und Nitrat) im Niederschlag wird einerseits durch die intensive Tierhaltung in der Landwirtschaft und andererseits durch die Verbrennung fossiler Energieträger in Industrie und Verkehr verursacht. Ein Überangebot des eigentlich wichtigen Pflanzennährstoffs Stickstoff kann Bodenversauerung auslösen und dazu führen, dass die Waldbäume anfälliger gegenüber Schädlingen, Trockenstress und Frost werden. Der seit der Diskussion um das Waldsterben in den 1980er Jahren bekannte saure Regen wurde lange Zeit hauptsächlich durch die Anreicherung von Schwefelverbindungen in der Atmosphäre verursacht. Hierfür ist die Verbrennung schwefelhaltiger fossiler Brennstoffe verantwortlich. Die Bedeutung der Schwefeleinträge für die Bodenversauerung ist mittlerweile zurückgegangen, wohingegen die Versauerung aufgrund von Ammoniumeinträgen, die insbesondere aus der Landwirtschaft stammen, stark zugenommen hat. Die Versauerung der Böden durch den überhöhten Stickstoffeintrag hat allgemein vielfältige negative Folgen für die betroffenen Ökosysteme und wirkt sich darüber hinaus auf die Qualität des Grund- und Oberflächenwassers in bewaldeten Gebieten negativ aus.

Die Lösung dieser Probleme erfordert wegen der grenzüberschreitenden Ausbreitung luftgetragener Schadstoffe ein international abgestimmtes Vorgehen. Die Vereinbarungen der United Nations Economic Commission for Europe (CLRTAP, Göteborg Protokoll) und die daraus hervorgegangene EU-Richtlinie über nationale Emissionshöchstmengen für bestimmte Luftschadstoffe (2001/81/EG) sowie Maßnahmen zur Luftreinhaltung in anderen Bereichen lassen einen weiteren Rückgang der Einträge von Stickstoff und Säuren erwarten.

Ziele

Ziel ist es, den Stickstoff- und Säureeintrag in Waldgebieten in den nächsten Jahren zu reduzieren und unter die allgemein anerkannten, kritischen Belastungsgrenzen (sog. Critical Load für den atmosphärischen Stickstoffeintrag und den Critical Load für Säureeinträge des ICP MODELLING AND MAPPING, 2008) zu senken.

Definition

Der Indikator setzt sich aus zwei Teilindikatoren zusammen:

  1. Stickstoffeintrag: Der Teilindikator beschreibt den atmosphärischen Eintrag von Stickstoff in Waldgebiete in Nordrhein-Westfalen durch Niederschläge..
  2. Säureeintrag: Der Teilindikator beschreibt den atmosphärischen Eintrag von Säure in Waldgebiete in Nordrhein-Westfalen durch Niederschläge..

Grafische Darstellung


Abb.:
Stickstoffeintrag

2017 lag der Stickstoffeintrag in Waldgebiete bei 20,6 kg Stickstoff pro Hektar in Form von Nitrat (NO3-; 9,0 kg pro Hektar) und Ammonium (NH4+; 11,6 kg pro Hektar). Der Indikatorverlauf zeigt, dass die Stickstoffeinträge zunächst bis Ende der 1980iger Jahre zugenommen und seit Ende der 1990iger Jahre wieder abgenommen haben. Aus dem direkten Vergleich der Jahre 1983 und 2017 ergibt sich ein Rückgang der Stickstoffdeposition in den Waldgebieten um 21 %. In den letzten zehn Jahren blieben die Stickstoffeinträge in Waldgebieten jedoch auf einem konstanten Niveau.


Abb.:
Säureeintrag

2017 lagen die Einträge von Säure in die Waldgebiete bei 1,49 Keq pro Hektar. (eq steht für aquivalente Ionenladung, da Säure die Summe aller säurebildenden Stoffe in wässriger Lösung nach Umrechnung in Ladungsaquivalente zu H+ ist)

Aus dem direkten Vergleich der Jahre 1983 und 2017 ergibt sich für den Säureeintrag in Wälder ein Rückgang um 60%. In den letzten zehn Jahren konnte jedoch kein Rückgang durch die Trendanalyse belegt werden. Die Säureeinträge in Waldgebieten blieben in diesem Zeitraum auf einem konstanten Niveau.

Trotz dieser insgesamt positiven Entwicklung sind die aktuellen Stoffeinträge, insbesondere die von Stickstoffverbindungen, in den Waldgebieten Nordrhein-Westfalens noch immer zu hoch und überschreiten die ökologischen Wirkungsgrenzen.

Datenquellen, Berechnung und Einheit

Der Stoffeintrag in Wälder wird parallel auf Freiflächen und unterhalb der Baumkronen gemessen. In älteren Buchenbeständen wird auch das Stammablaufwasser erfasst. Die Eintragsraten werden aus den gemessenen Stoffkonzentrationen und Wassermengen berechnet. Für Stickstoff (NO3 und NH4) erfolgt die Angabe in Kilogramm je Hektar und Jahr. Bei der potenziellen Säuregesamtdeposition (ACpot.) wird die Einheit Kiloäquivalent je Hektar und Jahr verwendet. Die eingesetzten Mess- und Berechnungsverfahren sind national und international vergleichbar. Die Messung erfolgt gegenwärtig an fünf Waldmessstationen. Zur Berechnung des Indikatorwertes wird der Mittelwert aus den Werten der fünf Messstationen gebildet. Der Indikator erfüllt nicht die strengen Anforderungen an eine flächenhafte Repräsentanz. Durch die Verteilung der Messorte auf die großen forstlichen Wuchsgebiete und typische Einzelstandorte im Tief- und Bergland ist er aber dennoch für die Beobachtung der Entwicklung geeignet.

Weiterführende Informationen

Länderinitiative Kernindikatoren: Werte anderer Bundesländer

Informationen zum Stickstoffkreislauf und zu Ammoniak des Umweltbundesamtes

OpenData Stellung

Der Datensatz steht als OpenData unter der "Datenlizenz Deutschland Namensnennung 2.0", zur Verfügung.

 Datentabelle:

  1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990
Stickstoffeintrag 26,0 27,7 26,5 33,4 32,7 30,4 36,1 28,0
Trend (Stickstoffeintrag) --- --- --- --- --- --- --- ---
Säureeintrag - Daten 3,73 3,97 3,61 3,90 4,20 3,83 3,57 2,55
Trend (Säureeintrag) --- --- --- --- --- --- --- ---

  1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998
Stickstoffeintrag 26,9 29,6 28,8 28,2 31,8 27,5 27,8 28,1
Trend (Stickstoffeintrag) --- --- --- --- --- --- --- ---
Säureeintrag - Daten 2,61 3,01 2,67 2,42 2,81 2,46 2,54 2,66
Trend (Säureeintrag) --- --- --- --- --- --- --- ---

  1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006
Stickstoffeintrag 26,7 26,7 24,4 23,7 21,5 20,7 22,6 21,2
Trend (Stickstoffeintrag) --- --- --- --- --- --- --- ---
Säureeintrag - Daten 2,29 2,43 2,22 2,26 1,89 1,89 1,92 1,78
Trend (Säureeintrag) --- --- --- --- --- --- --- ---

  2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014
Stickstoffeintrag 22,0 18,6 20,9 22,1 21,3 20,4 18,1 18,5
Trend (Stickstoffeintrag) --- 20,2 20,2 20,2 20,1 20,1 20,1 20,1
Säureeintrag - Daten 1,79 1,46 1,69 1,70 1,76 1,64 1,40 1,47
Trend (Säureeintrag) --- 1,65 1,63 1,61 1,59 1,57 1,54 1,52

  2015 2016 2017
Stickstoffeintrag 19,5 21,0 20,6
Trend (Stickstoffeintrag) 20,0 20,0 20,0
Säureeintrag - Daten 1,53 1,44 1,49
Trend (Säureeintrag) 1,50 1,48 1,46

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