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:<chem>NO3^- + 2 H -> NO2^- + H2O</chem> | :<chem>NO3^- + 2 H -> NO2^- + H2O</chem> | ||
Abbildung 1 zeigt die Vorgänge des Stickstoffkreislaufs im Boden. Der elementare Stickstoff N<sub>2</sub> der Atmosphäre kann im Boden über biologische | Abbildung 1 zeigt die Vorgänge des Stickstoffkreislaufs im Boden. Der elementare Stickstoff N<sub>2</sub> der Atmosphäre kann im Boden über biologische N<sub>2</sub>-Bindungen zu Ammoniak, Ammonium und Nitrat mineralisiert werden. Diese Verbindungen können weiter über eine Assimilation zu organischen Stickstoffverbindungen 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 N<sub>2</sub> (Denitrifikation) oder über eine weitere Nitrifikation zu Nitrat. Auch dieses kann über eine Denitrifikation wieder zu N<sub>2</sub> werden.<ref>Wisotzky, F. (2011): Angewandte Grundwasserchemie, Hydrogeologie und hydrochemische Modellierung. Springer Spektrum, Berlin, Heidelberg.</ref> | ||
[[Datei:Stickstoffkreislauf.png| <small>Abb. 1: Der Stickstoffkreislauf des Bodens und die Bildung von Nitrat und Nitrit. Hartmann, M. nach [4]</small> |mini|400x400px]] | [[Datei:Stickstoffkreislauf.png| <small>Abb. 1: Der Stickstoffkreislauf des Bodens und die Bildung von Nitrat und Nitrit. Hartmann, M. nach [4]</small> |mini|400x400px]] | ||
Nitrat und Nitrit sind sehr gut lösliche Salze und können als Anionen | Nitrat und Nitrit sind sehr gut lösliche Salze und können als Anionen leicht ausgewaschen werden und gelangen so in das Grundwasser. Dementsprechend können sie auch nicht in großer Menge vom Boden absorbiert werden. Wird über einen längeren Zeitraum mit Nitrat belastetes Trinkwasser aufgenommen, können gesundheitliche Schädigungen auftreten. Es besteht unter anderem ein erhöhtes Krebsrisiko durch die Bildung von Nitrosaminen im Körper. Nitrosamine bilden sich, wenn Nitrit (Salz der salpetrigen Säure) und Amine (organische Verbindungen) in einem sauren Milieu, wie zum Beispiel dem menschlichen Magen, miteinander reagieren.<ref name=":1" /> 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.<ref name=":1" /> 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.<ref>Umweltbundesamt (2018): FAQs zu Nitrat im Grund- und Trinkwasser | Umweltbundesamt. URL: https://www.umweltbundesamt.de/faqs-zu-nitrat-im-grund-trinkwasser#textpart-3 (Stand: 30.05.2019).</ref> | ||
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. | |||
==Risiken von Überdüngung== | ==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 | 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 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] | 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] | 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] |