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Überdüngung

7.136 Bytes hinzugefügt, 13:25, 9. Aug. 2020
Nitrat und Nitrit
: <chem>2 NO2^- + O2 -> 2 NO3^-</chem>
Es ist aber auch möglich, dass unter anaeroben Bedingungen (anaerobe Reduktion) Nitrat von Mikroorganismen wieder zu Nitrit reduziert wird. (Denitrifikation von Nitrat zu Nitrit)
: <chem>NO3^- + 2 H -> NO2^- + H2O</chem>
 
Abbildung 1 zeigt die Vorgänge des Stickstoffkreislaufs im Boden. Der elementare Stickstoff N2 der Atmosphäre kann im Boden über biologische N2-Bindungen zu Ammoniak, Ammonium und Nitrat mineralisiert werden. Diese Verbindungen können weiter über eine Assimilation zu organischen Stickstoff¬verbindungen umgewandelt werden, und dieser Prozess ist durch Mineralisierung umkehrbar. Außerdem kann das Nitrat wieder zu Ammoniak und Ammonium reagieren. Über die Nitrifikation, bei der das Ausgangsprodukt oxidiert wird, können Ammoniak und Ammonium zu Nitrit werden. Das Nitrit reagiert dann entweder wieder zu N2 (Denitrifikation) oder über eine weitere Nitrifikation zu Nitrat. Auch dieses kann über eine Denitrifikation wieder zu N2 werden.[4]
 
[[Datei:WGII AR5 Fig4-10.jpg| <small>Abb. 1: Übersicht der potentiellen Einflüsse und Rückkopplungsmechanismen durch eine nach Norden gerichtete Verschiebung der borealen Ökozone, angetrieben durch den Klimawandel. Die von Erdsystemmodellen projizierte Verschiebung der arktischen Vegetation nach Norden wird durch aktuelle Beobachtungen gestützt wird. Die mit der Verlagerung des Bioms einhergehende Veränderung der Vegetation, befördert durch eine Intensivierung des Feuerregimes, wird die Oberflächenenergiebudgets, die Netto-Kohlenstoffbilanz des Ökosystems, das Auftauen des Permafrosts und die Methanemissionen verändert und durch eine Netto-Rückkopplung zu einer zusätzlichen Klimaveränderungen führen.</small> |mini|400x400px]]
 
Nitrat und Nitrit sind sehr gut lösliche Salze und können als Anionen nicht in großen Mengen vom Boden absorbiert werden. Dadurch können sie leicht ausgewaschen werden und gelangen so in das Grundwasser. Wird über einen längeren Zeitraum mit Nitrat belastetes Trinkwasser aufge¬nommen, können gesundheitliche Schädigungen auftreten. Es besteht ein erhöhtes Krebsrisiko durch die Bildung von Nitrosaminen im Körper. Nitrosamine bilden sich, wenn Nitrit (Salze der salpetrigen Säure) und Amine (organische Verbindungen) in einem sauren Milieu, wie zum Beispiel dem menschlichen Magen, miteinander reagieren. [3]
Ein weiteres Problem ist die Methämoglobinämie, und als Folge die so genannte Blausucht. Das mit der Nahrung aufgenommene Nitrit oxidiert das Fe(II) des Hämoglobin (Blutfarbstoff) zu Fe(III) und stört so den Sauerstofftransport im Körper. Für Erwachsene stellt dies keine große Bedrohung dar, da sie über körpereigene Enzyme verfügen, die diesen Prozess umkehren können. Bei Säuglingen ist die Enzymaktivität geringer und die Haut der betroffenen Säuglinge beginnt sich blau zu färben, es kommt zu Atemnot, die zu einem inneren Ersticken und schließlich zum Tode führen kann. [3] Der europaweit einheitliche Grenzwert von 50 mg Nitrat pro Liter Wasser wurde vor allem zum Schutz von Säuglingen festgelegt, da diese besonders anfällig gegenüber hohen Nitratbelastungen im Trinkwasser sind. [5]
 
 
==Risiken von Überdüngung==
Ein übermäßiger Eintrag von in Düngemitteln enthaltenen reaktiven Stickstoffverbindungen, wie Nitrat, Nitrit, Ammoniak oder Lachgas in die Umwelt kann in verschiedenen Umweltbereichen zu negativen Auswirkungen führen. Die Funktionen und Dienstleistungen von Ökosystemen werden durch sie destabilisiert, es kann zum Verlust der biologischen Artenvielfalt im Wasser und auf dem Land kommen, der Klimawandel wird beschleunigt, sie haben negativen Einfluss auf die Qualität von Luft und Wasser, führen zu einer Versauerung des Bodens und sie gefährden die menschliche Gesundheit wie in Kapitel 3.2 beschrieben. [2], [5]
Ein Eintrag von Stickstoffverbindungen in Oberflächengewässer hat ein höheres Angebot an Nährstoffen zur Folge und führt so zu einer Eutrophierung. Unter einer Eutrophierung versteht man ein beschleunigtes Wachstum von Algen und anderen höheren Pflanzenformen. Dies kann zu einem erheblichen Sauerstoffmangel innerhalb des Gewässers und einer lebensfeindlichen Umgebung für Tiere und anderen Pflanzen führen. Letztendlich sind die Funktion und die Dienstleistungen des Gewässers für den Menschen gestört und es kommt zu einem Verlust von Biodiversität. [6]
Die in der Landwirtschaft verwendeten reaktiven Stickstoffverbindungen können bei einem Überschuss durch Überdüngung leicht durch Ausgasung in die Atmosphäre oder durch Auswaschung in das Grundwasser gelangen. In der Luft stellt Stickstoffdioxid NO2 ein Problem dar, denn es kann zu gesundheitlichen Problemen, wie einer Reizung der Atemwege führen und trägt zur Bildung sekundärer Feinstaube bei, die ebenfalls gesundheitsschädlich sind. Zudem gelangt überschüssiger Stickstoff in Form von Nitrat und Nitrit in das Grundwasser. Da das Trinkwasser in Deutschland hauptsächlich aus dem Grundwasser gewonnen wird, stellt dies eine besondere Gefährdung dar. Als Folge der hohen Belastungen des Grundwassers mussten Wasserversorger bereits Wasservorkommen aufgeben und neue tiefere Grundwasservorkommen erschließen. Dies verursacht zusätzliche Kosten und durch die Verschmutzung des Grundwasserkörpers steht weniger Trinkwasser zur Verfügung. [5]
Ein weiteres Problem stellt die Freisetzung von Lachgas in die Atmosphäre dar. Lachgas ist ein Treibhausgas, das 265-mal wirksamer als Kohlenstoffdioxid (CO2) ist. Das aufgrund land-wirtschaftlicher Nutzung zusätzlich ausgestoßene Lachgas ist Bestandteil des anthropogen bedingten Klimawandels und trägt so zur Erwärmung auf der Erde bei. [7]
 
 
==Aktuelle Lage==
In der Landwirtschaft werden verschiedene stickstoffhaltige Düngemittel verwendet, deren Bestandteile bei einem Überschuss durch verschiedene chemische Reaktionen (Nitri-, Denitrifikation, Mineralisierung und biologische N2-Bindung) im Boden zu Nitrat und Nitrit umgewandelt werden können. Diese leicht löslichen Salze können über Sickerwasser in das Grundwasser oder andere Ökosysteme gelangen. Dort schaden sie bei einem Überschuss nicht nur der Umwelt, sondern können bei einem regel- und übermäßigen Konsum auch eine gesundheitsschädigende Wirkung auf den Menschen, vor allem auf Kleinkinder und Säuglinge, haben. Dieses Problem betrifft aktuell nicht nur Deutschland, sondern ist in der gesamten EU zu einem ernstzunehmenden Thema geworden. Der Nutzungskonflikt zwischen den Wasser-versorgern, die das Trinkwasser in Deutschland fast ausschließlich aus dem Grundwasser gewinnen, und dem intensiven Einsatz von Düngemitteln in der Landwirtschaft, um mehr Nah-rungsmittel zu produzieren, ist so aktuell wie nie. Die EU hat bereits verschiedene Maßnahmen ergriffen, die ihre Mitgliedsstaaten dazu verpflichtet, den Nitrateintrag in das Grundwasser durch die Landwirtschaft zu verringern, doch für die Zukunft muss eine wichtige Entscheidung getroffen werden. Entweder für eine weiterhin gesicherte Trinkwasserversorgung mit unbedenklichem und einwandfreiem Wasser oder für eine weitere Ertragssteigerung der Nahrungsmittelproduktion durch immer mehr Einsatz von Düngemitteln in der Landwirtschaft.
 
 
==Literatur==
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==Einzelnachweise==
<references />
 
 
==AutorInnen==
{{Autor|1=M. Hartmann, P. Maly
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[[Kategorie:Böden]]
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