Stickstoffkreislauf – Erklärung, Definition & Landwirtschaft

In der Natur existiert ein natürlicher Stickstoffkreislauf, der durch anthropogene Aktivitäten gestört wird. Dies verursacht negative Umwelt-Folgen.

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Nitrogen N7 - Stickstoff
Hi-Res Images ofChemical Elements, CC BY 3.0, via Wikimedia Commons

Über Sauerstoff reden alle. Jeder weiß, wie wichtig er ist. Als Grundlage für die Existenz eines jeden Lebewesens dient der unentbehrliche Sauerstoff. Das trifft auch zu. Niemand leugnet diesen Sachverhalt. Übrigens gilt dasselbe für Wasser. Doch in der Landwirtschaft verlassen sich Lebensmittelhersteller auf eine weitere Substanz: mineralische sowie organische Stickstoffdünger, um ihre Erträge zu steigern. Allerdings spielt ein sorgfältiger und bedarfsgerechter Einsatz eine wichtige Rolle. Sofern keine korrekte Dosierung des Stickstoffs erfolgt, resultieren aus der fehlerhaften Nutzung negative Folgen. Insbesondere Stickstoffüberschüsse verursachen eine KlimaerwärmungWasserverschmutzung, Luftverschmutzung oder eine Beeinträchtigung der Biodiversität. Darüber hinaus existiert in der Natur ein natürlicher Stickstoffkreislauf, der durch anthropogene Aktivitäten gestört wird. Dies verursacht wiederum ebenfalls negative Folgen. (vgl. umweltbundesamt.de ; britannica.com – Zugriff am 22.7.2022)

Wie sich der Stickstoffkreislauf zusammensetzt und welche Bedeutung er für das Ökosystem hat

Beim Stickstoffkreislauf handelt es sich um einen biogeochemischen Prozess. Er entnimmt das Element Stickstoff aus dem Blauen Planeten und wandelt es in aktive chemische Formen um. Somit können es Organismen im gesamten Ökosystem nutzen, ehe sie das Element an ihre Quellen zurückgeben.

Aufgrund der erwähnten chemischen Umwandlung erfolgt eine Umverteilung des Stickstoffs zwischen den Organismen, die im Ökosystem leben und der Umwelt. Demzufolge nutzen Organismen den Stickstoff, der in der Natur vorkommt, während sich die Stickstoffmenge in der Umwelt nicht ändert. Allerdings bleibt das nicht immer so. So wie sich das Klima ändert – aufgrund menschlichen Handelns – ändert sich die Zusammensetzung des Ökosystems aufgrund des Stickstoffkreislaufs.

Anthropogene Aktivitäten haben in den letzten Jahrhunderten den Stickstoffgehalt erhöht – zum Leidwesen der drei Säulen der Nachhaltigkeit. Denn – wie bereits erwähnt – stört der unnatürliche Stickstoffeintrag den globalen Stickstoffkreislauf, weil er sich negativ auf sämtliche Ökosysteme und das Weltklima auswirkt. Doch um all die Zusammenhänge zu verstehen, ist es wichtig zu wissen, was genau Stickstoff ist. (vgl. conductscience.com – Zugriff am 2.8.2022)

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Stickstoff Definition

Die chemische Abkürzung für Stickstoff lautet N (Nitrogen). Es ist ein grundlegendes Element des Lebens und fungiert als funktionelle Gruppe in zahlreichen Biomolekülen wie Nukleinsäuren, Proteinen sowie Cholorophyllen. In unterschiedlichen chemischen Formen sowie Redoxzuständen kommt es vor. Sofern es sich um lebendige Organismen handelt, kommt Stickstoff in Form des organischen Stickstoffs als R-NH3 vor.

Allerdings stammt der größte Stickstoff aus organischen Quellen. Geringe Mengen sind in unterschiedlichen Formen auf der Erdoberfläche verteilt. Sie kommen in Böden, Meeresböden, Sedimenten und Gesteinen vor. Die größte Menge des anorganischen Stickstoffs kommt als farb-, geruchs- und geschmackloses Gas in Form des Distickstoffs N2 in der Atmosphäre vor.

Was passiert im Stickstoffkreislauf?

Kurzum: Der Stickstoffkreislauf gestattet den Organismen den Stickstoff aus der Umwelt zu nutzen, ehe er in die Erde zurückwandert. Der Kreislauf setzt sich aus einer Reihe von Redoxreaktionen zusammen. Diese wandeln den Stickstoff in unterschiedliche chemische Formen um. Demzufolge ist er biologisch verfügbar. Während dieses Prozesses überträgt sich der Stickstoff aus der Umwelt auf die Organismen. Er verschiebt sich von Ort zu Ort, ohne dass zunächst eine Änderung des Stickstoffgehalts passiert.

Umweltfachleute betrachten die erwähnte Stickstoffmenge im Stickstoffkreislauf an einem auserwählten Ort als Budget. Der Input bezeichnet den Erwerb sowie die Umwandlung des nicht reaktiven Stickstoffs in eine bio-verfügbare Form, den festen Stickstoff. Bei dem Kreislauf bezieht sich der Output auf den Stickstoff, dessen Abgabe an die Umwelt erfolgt. Zwischen dem In- und Output liegt der interne Stickstoffkreislauf. Er besteht aus mehreren Reaktionen. Diese spielen sich wiederum in Tieren, Pflanzen und Mikroorganismen ab.

Stickstoffkreislauf
Stickstoffkreislauf @Photo by DBU, CC BY 2.0

Welche Schritte laufen im Stickstoffkreislauf ab?

In der Regel spielt sich der Stickstoffkreislauf dann ab, wenn freier Sauerstoff vorhanden ist – bei einem oxischen Zustand. Wenn Stickstoff hingegen knapp ist, sprechen Experten von einem anoxischen Zustand.

1. Die Stickstofffixierung bildet den Anfang

Als erster Schritt von Stickstoff im Kreislauf agiert die Stickstofffixierung. Unterdessen erfolgt die Aufnahme der am wenigsten reaktiven Stickstoffform N2 aus der Atmosphäre. Anschließend findet eine Reduktion zu chemisch reaktiven Formen wie beispielsweise Nitrit, Nitrat oder Ammoniak statt. Sie lassen sich zusammenfassend als fixierter Stickstoff bezeichnen.

Chemische Prozesse, die in der Troposphäre ablaufen, wie beispielsweise die kosmische Strahlung sowie Blitze, stellen elektrische Energie bereit. Diese wiederum wandelt das inerte N2 in eine chemisch reaktive Form. In der Regel liegt diese als NOx vor.

Bei biologischen Prozessen wiederum handelt es sich um enzymatische Reaktionen in speziellen Archaeen sowie Prokaryoten, welche als Stickstofffixierer oder Diazotrphe bezeichnet werden. In diese Kategorie fallen Rhizobium sowie Acetobacter.

Diazotrophe sind in der Lage, Stickstoff N2 in der Atmosphäre zu fixieren. Im nächsten Schritt findet eine Umwandlung von Stickstoff in Ammoniak statt. Auf dieses Weise wird er in Biomoleküle umgewandelt. Die nachfolgende Gleichung veranschaulicht den Prozess:

N2 + 8H+ + 8e- -> 2NH3 + H2

Weil die Reaktion endergonisch ist, erfordert sie eine riesige Menge an freier Energie, weshalb sie zudem äußerst ungünstig ist. In einem Labor spielt sich diese Reaktion bei über 400 Grad Celsius sowie 300 bar ab. In den diazotrophen Organismen werden Nitrogenasekomplexe, die aus Enzymen namens Nitrogenase sowie Nitrogen-Reduktase bestehen, zur Fixierung oder Umwandlung von Luftstickstoff genutzt.

Dann gibt es die anthropogene Stickstofffixierung: Sie ist der unnatürlich vorkommende fixierte Stickstoff, der aus den Aktivitäten der Menschen resultiert. Dazu zählt die Massenverbrennung im Produktions- und Verbrennungssektor sowie die Bodendüngung in der Agrarwirtschaft.

Wenn der Stickstoff durch die Aktivitäten der Industrie gebunden wird, handelt es sich überwiegend um Stickstoffgase, die oxidiert sind, wie Stickstoffoxid NO sowie Stickstoffdioxid NO2. Bei der Landwirtschaft und den Düngemitteln handelt es sich hingegen um Nitrat NO3 oder Ammoniak NH3.

Jetzt, wo klar ist, wie die Stickstofffixierung abläuft, stellt sich die Frage, was anschließend nach der Fixierung von Stickstoff passiert.

2. Nach der Stickstofffixierung kommt die Assimilation

Direkt nach der Fixierung wird der Stickstoff von den Bakterien, Pilzen, Organismen, Algen oder Pflanzen assimiliert. Unterdessen erfolgt eine Umwandlung des anorganischen Stickstoffs in organischen Stickstoff. Diesen nutzen die Organismen für ihre anabolen Prozesse. Denn Pflanzen sowie Mikroorganismen haben die Fähigkeit Nitrat NO3, Ammonium NH4+ sowie in Wasser aufgelöstes Ammoniak aufzunehmen. In Böden und Meeresböden kommen die Stoffe vor.

Wenn es sich bei der Fixierung um Nitrat gehandelt hat, erfolgt zunächst eine Reduktion zu Nitrit NO2- . Dieses wird dann zu Ammonium. Durch das Enzym Nitratreduktase wird die erste Reaktion katalysiert. Infolgedessen wird Ammonium als Aminogruppe in Aminosäuren eingeschleust.

Die Hauptrolle bei der Stickstoffassimilation übernehmen die Enzyme Glutaminsynthetase GS sowie Glutamatsynthase, welche sich auch Glutaminoxoglutarat-Aminotransferase GOGAT nennen. Die GS katalysiert dabei den Einbau von Aminogruppen in Glutamat. Infolgedessen entsteht Glutamin. GOGAT wiederum katalysiert die Rückverwandlung von Glutamin in Glutamat.

Nach der Assimilation ist die Ammonifikation an der Reihe.

3. Ammonifikation oder Mineralisierung

Eine andere Bezeichnung für die Ammonifikation lautet Mineralisierung. Dabei wird der organische Stickstoff in anorganischen Stickstoff umgewandelt – in Ammoniak oder Ammonium. Wann findet eine Ammonifikation statt? Dann, wenn stickstoffhaltige Verbindungen in Pflanzen- oder Pilzresten sowie in Tierkadavern zersetzt werden. Dieser Prozess fördert einen Proteinabbau. Auch Aminosäuren und genetisches Material werden abgebaut. Anschließend werden die Stoffe von proteolytischen Enzymen hydrolysiert.

Überwiegend Pflanzen, Pilze und kleine Tiere führen in terrestrischen Ökosystemen die Ammonifikation durch. Bei marinen Ökosystemen unterstützen nicht-photsynthethische Mikroorganismen die Ammonifikation. Das Ammoniak, welches durch den Prozess entsteht, wird anschließend für die Assimilierung stickstoffhaltiger Verbindungen genutzt. Demzufolge erhöht sich der Bestand an Biomasse.

Allerdings kann unter einer anoxischen Bedingung Ammonium im Rahmen der dissimilativen Nitrat- oder Nitrit-Reduktion zu Ammoniak DNRA aus Nitrit und Nitrat umgewandelt werden. In zahlreichen stickstoffreduzierenden Bakterien sowie Pilzen an Meeresküsten und in Meeressedimenten, in Kläranlagen sowie im menschlichen Magen-Darm-Trakt kommt die Umwandlung vor. Nach der Ammonifikation folgt im Stickstoffkreislauf die Nitrifikation.

4. Nitrifikation

Im Nitrifikationsprozess oxidiert Ammonium zu Nitrat NO3- in einer Reihe von Redoxreaktionen. Dieser Prozess spielt sich bei leicht alkalischem und neutralen pH-Wert in ländlichen und marinen Ökosystemen ab. Aus zwei Schritten setzt sich die Oxidation von Ammonium zusammen:

Die bekannte Oxidation, in der Ammonium zu Nitrit NO2 wird, verwandelt Ammonium in Hydroxylamin. Gemeinsamt mit der Reduktion von Sauerstoff zu Wasser zu Nitrit erfolgt eine Oxidation. Die chemische Gleichung lautet:

2NH3 + 3O2 -> 2NO2- + 2H+ + 2H2O

Zudem erfolgt eine Kopplung bei der Oxidation von Nitrit zu Nitrat NO3- mit der Reduktion von Sauerstoff zu Wasser.

Die Gleichung der Oxidation von Nitrit lautet:

NO2- + H2O -> NO3- + 2H+ + 2e-

Die Gleichung der Reduktion von Sauerstoff lautet:

O2 + 4H+ + 4e- -> 2H2O

Beide Gleichungen können zu der nachfolgenden Redoxreaktion zusammengefasst werden:

2NO2- + O2 -> 2NO3-

Allerdings bleibt an dieser Stelle zu erwähnen, dass die Mehrheit der aeroben Mikroben lediglich einen Schritt der Nitrifikation durchführt. Lediglich eine gewisse Gruppe der Mikroorganismen, die sich Ammoniakoxidierer (COMAMMOX) nennen, führen beide Nitrifikationsschritte durch.

5. Denitrifikation

In diesem Schritt verwandelt sich Nitrat NO3- zu Distickstoff N2. Nitrat wird reduziert und setzt sich in der Atmosphäre frei. Dabei handelt es sich um den letzten Schritt im Stickstoffkreislauf. Dieser Prozess stellt auch das Ergebnis des Kreislaufs dar.

Falls ein Sauerstoffmangel vorliegt und der Sauerstoff nicht ausreicht, fungiert Nitrat als ein terminaler Elektronenakzeptor in der Zellatmung der Denitrifikanten. Im nachfolgenden Schritt erfolgt eine Reduktion des Nitrats zu Distickstoff N2. Die Gleichung lautet

NO3- -> NO2- -> NO -> N2O -> N2

An der gesamten Reduktion nehmen unterschiedliche Enzyme wie Nitratreduktase, Nitritreduktase, Distickstoffoxidreduktase sowie Stickoxidreduktase teil. Viele Denitrifizierer können nicht vollständig reduzieren, weil die Reihe von Nitratreduktase-Enzymen unvollständig ist. Das führt wiederum zu einer Freisetzung von Stickstoffoxid und Distickstoffoxid in der Atmosphäre.

Aus der anaeroben Ammoniumoxidation (ANAMMOX) kann Stickstoffgas stammen. Zusätzlich zu der Dentrifikation kann die ANAMOX N2, das eher bekannt als Stickstoffgas ist, erzeugen. Dieses agiert als Output des Stickstoffkreislaufs.

Infolgedessen findet die Oxidation von Ammonium NH4+ zu N2 in Kombination mit der Reduktion von Nitrit NO2- wie in der nachfolgendne Gleichung statt.

NH4+ + NO2- ⇌ N2 + 2H2O

Autotrophe Planctomyceten-Arten fürhren die ANMMOX durch , welche in Meeressedimenten sowie Kläranlagenschlämmen anzutreffen sind.

Die Gleichungen sind für viele Menschen, die sich nicht ausgiebig mit Chemie befassen, ein Buch mit sieben Siegeln. Dennoch sind sie wichtig, um die Reaktionen des Stickstoffkreislaufs zu verdeutlichen. Zudem beschreiben sie, was Stickstoff anrichtet. Deshalb werden im Nachfolgenden sowohl die Bedeutung als auch die Auswirkungen des Stickstoffkreislaufs erläutert.

Der Stickstoffkreislauf erhöht die Rate der Primärproduktion

In der Primärproduktion gilt Stickstoff als begrenzender Faktor. Nicht nur die Stickstofffixierung in der Atmosphäre, sondern auch die nachfolgende Umwandlung sowie die internen Kreislaufschritte ermöglichen den autotrophen Organismen, den Stickstoff zu nutzen. Denn in der Umwelt ist dieser ohne weiteres nicht verfügbar.

Während des Prozesses findet eine Umverteilung der Elemente statt, in welchen die Menge des Stickstoffs beschränkt ist, statt – dank des Stickstoffkreislaufs. Tiere, Pflanzen sowie Mikroorganismen, welche an einem der fünf Schritte des Stickstoffkreislaufs beteiligt sind, haben die Fähigkeit, das Element von stickstoffarmen in stickstoffreiche Regionen zu bringen.

Somit nutzen Pflanzen den fixierten Stickstoff für die Nahrungsmittelproduktion. Dieser Prozess setzt wiederum biochemische Reaktionen frei, welche organische Substanzen im Boden erhöhen und auf diese Weise den Boden reparieren.

Der Stickstoffkreislauf verändert die ökologische Bodenzusammensetzung

Die Schritte des Stickstoffkreislaufs wirken sich auf die Artenvielfalt und die Umwelt aus. Weil die Oxidation von Ammonium zu Nitrat den pH-Wert senkt, findet eine Erhöhung der Mineralien statt. Normalerweise profitieren Pflanzen sowie Mikroorganismen von der erhöhten Nährstoffzufuhr. Aber langfristig führt das zu einer Bodenversauerung. Die weiteren Nachteile regelt der Abschnitt, inwiefern Stickstoff eine Gefahr für Mensch und Umwelt darstellt.

Stickstoff prägt das globale Klima

Aufgrund der Veränderungen der Biodiversität der Ökosysteme können sich Unterschiede im Stickstoffkreislauf ergeben. Sie wirken sich insbesondere auf das Klima aus. Denn das Lachgas N2O, welches sich während der Nitrifikation sowie der unvollständigen Denitrifikation bildet, fällt in die Kategorie der Treibhausgase. In der Atmosphäre reduziert sich das zu Distickstoff. Allerdings reagiert überschüssiges Gas mit Photonen, wandelt sich in Stickstoffoxid um und schadet somit der Ozonschicht. Das reduziert die Fähigkeit der Stratosphäre der Erde, Wärme zu isolieren und zugleich das ultraviolette Licht zu absorbieren.

Die Grundlage der Technologien für die Abwasserbehandlung

Die erwähnten Mechanismen von ANAMMOX sowie die Denitrifikationsstufe des Stickstoffkreislaufs bilden eine Basis für biotechnologische Lösungen für Abwässer. Denn die Denitrifikation und ANAMMOX enthalten die mikrobielle Umwandlung von Nitrat und Ammonium in das chemisch inerte Distickstoffgas, welches ohne jegliche Schäden an die Umwelt abgegeben werden kann.

Infolgedessen lässt sich überschüssiger Stickstoff aus dem Trinkwasser entfernen. Dadurch können auch neue Abwasserbehandlungssysteme entwickelt werden, welche das Potenzial haben, einer Trinkwasserknappheit oder Wasserverschmutzung sowie der Eutrophierung entgegenzuwirken.

Auch wenn der Stickstoffkreislauf ein natürlicher Prozess ist, ist er nicht ganz harmlos. Wann genau trifft das zu? Dann, wenn menschliche Aktivitäten den Zyklus stören und schwerwiegende Umweltprobleme welche die menschliche Gesundheit, die Artenvielfalt und zahlreiche Ökosysteme gefährden.

Wann stellt Stickstoff eine Gefahr für Mensch und Umwelt dar?

Stickstoff ist bei einer Überdosierung eine Gefahr. Denn das Ökosystem ist empfindlich, weshalb eine hohe Menge an Stickstoff negative Folgen für die Umwelt hat. Das trifft vor allem dann zu, wenn Pflanzen den Stickstoffdünger nicht vollständig aufnehmen. Dann verteilt sich der Überfluss im Grund- und Oberflächenwasser sowie in der Luft. Er verschmutzt und gefährdet in Form von Nitrat das Grundwasser sowie Landökosystemen.

Die Artenvielfalt leidet

Wälder und andere Ökosysteme leiden unter einer Überversorgung von Stickstoff. Doch, wenn Stickstoff etwas Gutes ist, stellt sich die Frage, warum eine Überdosierung derartige, negative Konsequenzen nach sich zieht. Nun, Ökosystemen, die sich an nährstoffarme Lebensbedingungen adaptiert haben, werden von stickstoffliebenden Arten verdrängt. Diese breiten sich vermehrt aus und verdrängen somit die anderen Arten, die mit weniger Stickstoff auskommen. Infolgedessen vereinheitlicht sich das Ökosystem und die Biodiversität geht verloren; sie wird definitiv reduziert.

Darüber hinaus wachsen Bäumen sowie Kulturpflanzen übermäßig in die Länge. Und für weiches Gewebe ist das ein Problem, denn es ist anfälliger für Hitze- und Kältewellen. Hinzu kommt noch, dass sich die Lagerzeit der geernteten Nahrungsmittel verkürzt, wodurch sich Bakterien und Pilze vermehren. Sie breiten sich leichter aus und schaden den Pflanzen. Daraus resultieren wiederum Ertragseinbußen im Agrarsektor. In den Wäldern sind Windbruchschäden eine negative Konsequenz der Stickstoffüberdüngung.

Feld Düngung mit Gülle
Feld Düngung mit Gülle

Die Luft mag Stickstoff nur in Maßen

Wirtschaftsdünger enthalten Ammonium, dessen Anteil am Gesamtstickstoff ungefähr 15 Prozent beträgt. Bei Gülle hingegen beläuft sich der Wert auf 60 Prozent, bei Jauche fast 95 Prozent. Bauern lagern und bringen die Wirtschaftsdünger logischerweise auf das Feld. Infolgedessen verwandelt sich das Ammonium in Ammoniak. So kann es in die Atmosphäre gelangen und sich dort ausbreiten. Aus der Massentierhaltung stammt Ammoniak ebenfalls. Doch, inwiefern und weshalb schadet Ammoniak der Luftqualität? Wovon hängt die Höhe des emittierten Ammoniaks ab?

Von vielfältigen Boden- und Wetterbedingungen hängt die emittierte Menge des Ammoniaks ab. Es existieren zahlreiche Faktoren, die einen Ammoniakausgang begünstigen: geringe Bodenfeuchte, minimale Pufferkapazität oder starke Hitzewellen. Zwar hat eine Düngeverordnung aus dem Jahre 2017 gewisse Regeln festgelegt, die dazu dienen, um die Ammoniakausbringen zu reduzieren, doch es sind weiterhin Verbesserungen der Auflagen notwendig.

Denn Ammoniak fungiert als Vorläufer für eine starke Feinstaubbelastung. Darunter leidet insbesondere die menschliche Gesundheit. Die menschliche Lunge reagiert nicht gerade positiv auf die kleinen Staubpartikel. Asthma und Atemschwierigkeiten sind nur zwei Beispiele aus der Vielzahl der gesundheitlichen Beschwerden, welche aus einer hohen Feinstaubbelastung resultieren.

Darüber hinaus belastet Ammoniak nicht nur die Luft, sondern auch angrenzende Ökosystem. Flechten und Moose sind in dieser Hinsicht wahre Mimosen. Immerhin reagieren sie auf Ammoniak selbst wenn dieser in einer geringen Menge in der Atmosphäre vorhanden ist. Die Zusammensetzung der Artenvielfalt ändert sich.

Folgen für das Klima

Bei Lachgas handelt es sich um ein starkes Treibhausgas. Seine Wirkung auf das Klima ist mehr als 260- mal so hoch wie die von Kohlenmonoxid. In Deutschland verursacht der Agrarsektor ungefähr 80 Prozent der Lachgasemissionen. Als Lachgas-Verursacher für die hohe Menge an Emissionen geraten landwirtschaftliche Anbauflächen ins Visier. Doch, wie hoch sind die Emissionen? Die Menge der Lachgasemissionen hängt vom Stickstoffmanagement des jeweiligen Unternehmens ab. Es ist wichtig, einen Blick auf die Ausbringung von organischen sowie mineralischen Düngern zu werfen. Auch die Einarbeitung von Ernteresten fällt in die Kategorie des Stickstoffmanagements. Wie viel Dünger zum Einsatz kommt, hängt wiederum von der Beschaffenheit der Bodenfläche ab. Auch der Faktor Standort ist für das Stickstoffmanagement von Bedeutung.

Video: Stickstoffk-Kreislauf und Umsetzung von Dünger-Stickstoff im Boden
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Wie reagiert der Boden auf eine Stickstoffbelastung?

Eine überhöhte Düngemittelabgabe verursacht eine Bodenversauerung. Das trifft insbesondere auf Ammoniumsulfat zu. Nitrat wiederum besticht mit seiner Mobilität. Allerdings kann diese Mobilität von einem Segen zum Fluch werden, wenn die Pflanzen diesen Nährstoff nicht aufnehmen und Nitrat dann im Grundwasser landet. Dieser Prozess fördert wiederum die Bodenversauerung.

Darüber hinaus verändert eine hohe Stickstoffbelastung die Bodenstruktur. Infolgedessen ändern sich auch die Lebensbedingungen der Mikroorganismen, die im Boden wohnen. Das hat wiederum einen erheblichen Einfluss auf die Bodenfruchtbarkeit. Dabei bleibt es dann nicht, im Anschluss darauf leidet die Qualität der Erträge und der Pflanzen. Zu allem Überfluss enthalten organische Reststoffdünger Schwermetalle wie Uran und Cadmium. (vgl. umweltbundesamt.de – Zugriff am 30.07.2022)

Bei all den Schadstoffbelastungen stellt sich die Frage, ob es Möglichkeiten gibt, die Schadstoffbelastungen zu reduzieren. Das Umweltbundesamt stellt interessante sowie umsetzbare Methoden vor, um die genannten Stickstoffbelastungen zu senken.

Sinnvolle Methoden, welche die Stickstoffbelastung reduzieren

Sowohl die europäische als auch die nationale Umweltpolitik haben erkannt, dass sie gegen Maßnahmen gegen reaktive Stickstoffverbindungen unternehmen müssen. Deshalb hat sowohl die europäische als auch die nationale Umweltpolitik Richtlinien und Strategien verabschiedet, welche die Probleme an der Wurzel packen.

Bereits im Jahre 1991 wurde die Nitratrichtlinie erlassen, um das Grund- und Oberflächenwasser vor Nitrat zu schützen. Denn die Überwachungsgesetze, welche sich mit der Reinheit des Oberflächen- und Grundflächenwassers befassen, sehen dies vor. Zudem beschreiben die Richtlinien Maßnahmen, welche die EU-Staaten umsetzen müssen, um die Stickstoffbelastung zu reduzieren. Infolgedessen sind die Mitgliedsstaaten dazu verpflichtet, ihre Oberflächengewässer im Vier-Jahres-Rhythmus zu kontrollieren. Allerdings bleibt es nicht bei der Kontrolle. Danach verfassen die Mitgliedsstaaten einen Nitratbericht, welchen sie der EU-Kommission zur Überprüfung vorlegen.

In Deutschland erfolgt eine Umsetzung der Nitratrichtlinie in der Düngeverordnung (siehe Düngegesetz), deren Abkürzung DÜV lautet. Neben Deutschland wenden auch andere EU-Mitgliedsstaaten die Vorschriften der Nitratrichtlinie in sämtlichen Hoheitsgebieten an. Aus diesem Grund verzichten sie auf die Ausweisung der Gebiete, die durch einen Nitratbelastung gefährdet sind. Somit sind die Regeln, die in der Praxis für die Landwirtschaft gelten und die in der DÜV festgelegt sind, für das ganze Bundesgebiet einzuhalten. Landwirte dürfen diese nicht missachten. Berichten zufolge wurden trotz der Richtlinien kaum Besserungen erreicht. Es sind weitere Maßnahmen notwendig. Meistens funktioniert das in der Praxis mit noch “strengeren” Auflagen.

Fazit zum Stickstoffkreislauf

Beim Stickstoffkreislauf handelt es sich um einen Prozess von bio- sowie geochemischen Reaktionen, welche den Stickstoff umwandeln und ihn auf diese Weise durch Pflanzen, Mikroorganismen und die Umwelt im Ökosystem zirkulieren lassen. Zudem gibt sich der Stickstoff gerne her, ohne den weltweiten Stickstoffgehalt zu reduzieren.

Allerdings wirkt sich der Kreislauf auf das Leben der Menschen, Tiere, Pflanzen und Mikroorganismen aus. Darüber hinaus beeinflussen Aktivitäten der Menschen den Kreislauf. Sie verursachen Umweltprobleme. Deshalb ist es wichtig, darauf zu achten, Schäden, die entstehen, zu reduzieren.

Nichtsdestotrotz findet Stickstoff wenig Beachtung. Er steht zu Unrecht im Schatten der zahlreichen anderen Umweltprobleme. Unternehmen und Privathaushalte gehen weniger gegen diese Belastungen vor, weil ihnen die Informationen fehlen.

Die beste Aufklärungsarbeit leisten jedoch Umweltorganisationen. Wie immer machen sie den besten Start, wenn es darum geht, Umweltprobleme zu beheben.