Belastung durch Luftverunreinigungen in Deutschland
Anhand der Depositionsmessungen lassen sich die Stoffeinträge auf den Level-II-Flächen bestimmen. Dabei werden zahlreiche Substanzen analysiert, wobei Schwefel- und Stickstoffverbindungen als Hauptverursacher von Eutrophierung und Versauerung eine besondere Bedeutung zukommt. Im Folgenden werden aktuelle Eintragsraten dieser Stoffe mit der Situation vor zehn Jahren vergleichend dargestellt.
Stickstoff
Stickstoff ist ein bedeutender Pflanzennährstoff, dessen Verfügbarkeit in Ökosystemen durch anthropogen bedingte Einträge in den letzten Jahrzehnten deutlich angestiegen ist. Diese Nährstoffanreicherung hat zu Veränderungen in Wäldern geführt, wie beispielsweise zu Nährstoffungleichgewichten bei der Baumernährung und zur Verdrängung von Pflanzenarten, die an nährstoffarme Bedingungen angepasst sind. Neben dieser eutrophierenden Wirkung tragen Stickstoffverbindungen auch zur Versauerung der Böden bei. Bei den Stickstoffeinträgen unterscheiden die Analysen im Rahmen des Level-II-Programms in reduzierte Stickstoffverbindungen (Ammonium) und oxidierte Stickstoffverbindungen (Nitrat). Die mittlere Deposition von Ammoniumstickstoff (N-NH4) hat sich in den letzten 10 Jahren kaum geändert. Im Bestand lag sie 2012-14 wie bereits 2002-04 unverändert bei ca. 9 kg/(ha*a) [1], wobei auf einzelnen Flächen wesentlich höhere Werte (bis zu 16 kg/(ha*a)) erreicht wurden. Die mittlere Depositionsrate auf den Freiflächen ist von 5 kg/(ha*a) (2002-04) auf 4 kg/(ha*a) (2012-14) leicht zurückgegangen und ist nur etwa halb so groß wie die Deposition im Bestand. Ammoniumstickstoff stammt hauptsächlich aus der Intensivlandwirtschaft und Messstandorte in landwirtschaftlich geprägten Regionen zeigen entsprechend höhere Konzentrationen (wie beispielsweise die Untersuchungsfläche im Landkreis Kleve im Nordwesten Nordrhein-Westfalens). Die relativ konstanten Depositionsraten korrespondieren mit der seit über 20 Jahren annähernd gleichbleibenden Gesamtemissionsmenge von Ammonium bzw. Ammoniak (NH3) in Deutschland [2].
Im Gegensatz zu Ammoniumstickstoff resultiert Nitratstickstoff (N-NO3) hauptsächlich aus den Emissionen von Straßenverkehr und Industrie. Die mittlere Depositionsrate im Bestand ist in den letzten 10 Jahren von 9 kg/(ha*a) (2002-04) auf 8 kg/(ha*a) (2012-14) geringfügig gesunken. Auf den Freiflächen hat sich die Deposition von Nitratstickstoff ebenfalls um 1 kg/(ha*a) auf etwa 4 kg/(ha*a) verringert. Dieser leichte Rückgang entspricht einer langsamen aber kontinuierlichen Reduktion der NOx-Emissionen, die unter anderem durch schärfere Emissionsstandards für Kraftfahrzeuge und Industrieanlagen erreicht wurde [2]. In der Summe überschreiten die Stickstoffeinträge jedoch in vielen Gebieten die langfristig für das Ökosystem Wald verträglichen Belastungsgrenzen (Critical Loads) [2]. Die räumliche Verteilung der Stickstoff-Depositionsmengen in den Jahren 2002-04 sowie 2012-14 ist in den Abbildungen 1 bis 4 aufgezeigt.
Schwefel
Schwefelverbindungen waren in den letzten Jahrzehnten die wesentliche Komponente von Säureeinträgen in Wälder. Im Gegensatz zum Stickstoff sind die Sulfatschwefeleinträge (S-SO4) in der Vergleichsperiode deutlich zurückgegangen. Während die mittlere Deposition in den Jahren 2002-04 im Bestand noch 9 kg/(ha*a) betrug, hat sie sich im Zeitraum 2012-14 auf etwa 5 kg/(ha*a) fast halbiert. Auf der Freifläche ging die Schwefeldeposition von 5 kg/(ha*a) auf etwa 3 kg/(ha*a) zurück. Hohe Stofffrachten über 12 kg/(ha*a) werden nur noch in Sachsen in Grenznähe zu Tschechien regelmäßig gemessen (vgl. Abbildungen 5 und 6). Im Zeitraum 2002-04 traten jedoch in dieser Region noch deutlich höhere Werte bis 28 kg/(ha*a) auf. Die Belastungsgrenze für Bodenversauerung wird noch auf einem Drittel der Fläche Deutschlands überschritten. Der mittlere Gesamtsäureeintrag lag in der Periode 2012-14 bei 1,1 keq potenzieller Säure pro Jahr und Hektar. Die hier angegebenen Mengen stammen im Wesentlichen aus anthropogenen Emissionen, beinhalten jedoch auch einen geringen Anteil aus natürlichen Quellen (nicht seesalzkorrigiert) und bilden damit den gesamten ökosystemaren Eintrag ab.
[1] Um die Vergleichbarkeit der mittleren Depositionsraten zwischen den Altdaten und den aktuellen Daten zu gewährleisten, wurden in die Berechnung nur Flächen einbezogen, für die Messungen aus beiden Zeiträumen vorhanden sind (55 Freifläche, 56 Bestandsflächen).