Untersuchung des Zusammenhangs zwischen der landwirtschaftlichen Nutztierdichte und dem Stickstoffgehalt im Trinkwasser in der BRD

Reaktiver Stickstoff im Trinkwasser


Masterarbeit, 2018
158 Seiten, Note: 1,0

Leseprobe

INHALTSVERZEICHNIS

1 EINLEITUNG
1.1 Problemstellung
1.2 Zielsetzung UND Forschungshypothesen
1.3 Aufbauderarbeit

2 HINTERGRUND
2.1 Stickstoff und dessen Verbindungen in der Umwelt
2.1.1 Stickstoffeinträge in die Hydrosphäre
2.2 Stickstoffverbindungen in der Landwirtschaft
2.2.1 DÜNGEMITTELEINSATZ ZUR Produktivitätssteigerung im Ackerbau
2.2.2 Nutztierhaltung
2.3 Stickstoffverbindungen in Grund- und Roh-/ Trinkwasser
2.3.1 Auswirkungen auf den menschlichen Organismus
2.3.2 RechtlicheRegelungen
2.3.2.1 Nitratrichtlinie der europäischen Union (91/676/EWG]
2.3.2.2 Richtlinie zum Schutz des Grundwassers vor Verschmutzungen und Verschlechterungen (2006/118/EG]
2.3.2.3 Wasserhaushaltsgesetz
2.3.2.4 Düngeverordnung
2.3.2.5 Trinkwasserverordnung
2.3.3 Stickstoffvorkommen im Grundwasser in Deutschland [2012-2014]
2.3.3.1 Folgen der Nitratbelastung
2.3.3.2 Maßnahmen zur Nitratverminderung im Rohwasser
2.4 Formierung der Forschungshypothesen

3 METHODIK
3.1 Datengrundlagen
3.1.1 Reaktive Stickstoffverbindungen im Trinkwasser
3.1.2 Nutzviehdichte im Wasserversorgungsgebiet
3.1.3 Verwaltungseinheiten in Deutschland
3.1.4 Nutztierzahlen der Landkreise
3.1.5 GRÖßE DER LANDWIRTSCHAFTLICHEN Nutzflächen
3.1.6 Ermittlung der GROßVIEHEINHEITEN IN DEN Landkreisen
3.1.7 Wasserversorgungsgebiete
3.2 Erstellung des Geodatensatzes
3.2.1 Grenzwertüberschreitungen in den Wasserversorgungsgebieten
3.2.2 Nutzviehdichte der Landkreise
3.2.3 Nutzviehdichte in den Wasserversorgungsgebieten
3.2.4 ÜBEREINSTIMMUNGEN DER Grenzwertüberschreitungen im Grund- und Trinkwasser
3.3 Datenanalyse
3.4 Kritische Reflektion der Datengrundlage und Methodik
3.4.1 Datensatzaufbereitung

4 ERGEBNISSE
4.1 N-Grenzwertüberschreitungen im Trinkwasser
4.1.1 ÜBERSCHREITUNGEN INNERHALB DERBUNDESLÄNDER
4.1.2 ÜBERSCHREITUNGEN INNERHALB DER Landkreise
4.2 Nutzviehkonzentrationen in den Landkreisen
4.3 Zusammenhangsuntersuchungen zwischen der Nutztierdichte und den N­Kontaminationen im Trinkwasser
4.4 Zusammenhangsuntersuchungen zwischen und den N-Konzentrationen im Trinkwasser und deren geographischer Lage
4.5 HÄUFIGKEITEN DER N-Kontaminationen im Trinkwasser
4.6 Ergebnisdiskussion
4.6.1 ÜBERPRÜFUNG der erstellten Forschungshypothesen
4.6.2 GÜLTIGKEIT der Analyseergebnisse

5 ABSCHLUSSBETRACHTUNG135
5.1 Ausblick 136

OUELLENVERZEICHNIS

ANHANG

Danksagung

An dieser Stelle möchte ich mich bei allen bedanken, die mir bei der Erstellung der Arbeit zur Seite standen.

Besonders möchte ich mich bei Herrn Prof. Dr. Martin Kappas und Herrn Prof. Dr. Daniel Karthe für die Betreuung bedanken.

Ebenso danke ich Herrn Niklas Rehkopp für die Freigabe der Wasserversorgungsgebiets- Shapefiles.

Des Weiteren möchte ich mich bei meinem Arbeitgeber, dem Erzbischöflichen Ordinariat Berlin und der Katholischen Grundschule Bernhardinum bedanken - besonders aber bei Herrn Marcus Constantin, für das entgegengebrachte Vertrauen.

Der größte Dank gilt jedoch meiner Familie, die mich durch all die Tiefen und nicht immer einfachen Phasen, be- vor allem aber geleitet haben.

ABBILDUNGSVERZEICHNIS

ABBILDUNG 1: Stickstoffkreislauf

(Galloway et al. 2003, s. 342).

ABBILDUNG 2: Anstieg des weltweit produzierten Stickstoffs

(nach Galloway et al. 2003 in: UBA 2016, s. 4).

ABBILDUNG 3: Stickstoffbilanzierungen in Deutschland

(UBA 2014. s. 21).

ABBILDUNG 4: N-Emissionen in die Umwelt (Eigendarstellung, Daten nach UBA 2014, s. 21).

ABBILDUNG 5: N-Flächenbilanzüberschuss 2010 (Krems & Heinrich 2014: zit. in SRU 2015, s. 88; Abb. 3-7).

ABBILDUNG 6: Entwicklung der stickstoffhaltigen Düngemitteleinsatzmengen in Abhängig­keit des Anstieges der Weltbevölkerung - einhergehend mit dem Anstieg der Fleischproduktion in der Welt (Erisman et al. 2011, s. 342).

ABBILDUNG 7 Bestandteile des Wirtschaftsdüngeraufkommens des Jahres 2009

(Eigendarstellung, Daten nach SCHULTHEIß et al. 2010, s. 354).

ABBILDUNG 8: Wirtschaftsdüngeranfall [1994-2009]

(Eigendarstellung, Daten nach SCHULTHEIß et al. 2010, s. 355).

ABBILDUNG 9: Stickstoffüberschüsse in Deutschland [1990-2012]

(Statistisches Bundesamt 2014, s. 20: zit. in SRU 2017, s. 180).

ABBILDUNG 10: Stickstoffkreislauf der Landwirtschaft (BEDNAREKT et al. 2014, s. 135)

ABBILDUNG 11: GV Umrechnungsschlüssel (Statistisches BUNDESAMT 2014, s. 8)

ABBILDUNG 12: Entwicklung der GVE in Deutschland [1999-2010]

(Eigendarstellung, Daten nach Statistisches Bundesamt 2011a)

ABBILDUNG 13: Nutztierbestandszahlen in Deutschland 1999 und

(Eigendarstellung, Daten nach Statistisches Bundesamt 2011)

ABBILDUNG 14: Nutztierdichten der einzelnen Bundesländer Deutschlands

(Statistisches Bundesamt 2011 - in: ISPA 2012, s. 9)

ABBILDUNG 15: Bildung von Nitrosaminen aus Lebensmitteln und Trinkwasser, sowie Bil­dung von Nitrosaminen im menschlichen Körper (SEIDEL 1996, s. 162 und 168)

ABBILDUNG 16: Hierarchische Regelung der Nitratprävention in Gewässern, Grundwasser, Trink- und Rohwässern (Eigendarstellung)

ABBILDUNG 17: Häufigkeitsverteilung der mittleren Nitratgehalte im Grundwasser [2012­2014] (Eigendarstellung, verändert nach BMUB & BMEL 2017, s. 40)

ABBILDUNG 18: Mittlere Nitratgehalte im Grundwasser im Berichtszeitraum 2012-

(BMUB & BMEL 2017. s. 45)

ABBILDUNG 19:Häufigkeiten der mittleren Nitratgehalte in den Berichtszeiträumen 2008- 47 2011 und 2012-2014 (Eigendarstellung. verändert nach BMUB & BMEL 2017. s. 41)

ABBILDUNG 20:Arten der Trinkwassergewinnung (Eigendarstellung. Daten nach UBA 2017c).

ABBILDUNG 21:Erstellungsschema (Eigendarstellung; in Anlehnung an Rehkopp 2015. s. 53).

ABBILDUNG 22:Erstellung der N-Überschreitungen im GIS (Eigendarstellung).

ABBILDUNG 23:Grenzwertüberschreitungen der N-Verbindungen im Trinkwasser im Unter- 70 suchungszeitraum 2013 (Eigendarstellung. Datengrundlage: BMG & UBA 2011 bzw. 2015. Rehkopp 2015. BUNDESAMT FÜR KARTOGRAPHIE UND Geodäsie 2016)

ABBILDUNG 24: N-Grenzwertüberschreitungsanzahl in den einzelnen Bundesländern - sepa- 71 riert nach alten und neuen Bundesländern (Eigendarstellung. Datengrundlage: BMG & UBA 2011. 2015)

ABBILDUNG 25:Verteilung der N-Grenzwertüberschreitungen im Untersuchungszeitraum 2008-2013 (Eigendarstellung. Datenquelle: BMG & UBA 2011 bzw. 2015).

ABBILDUNG 26:relative NH4-Konzentrationen (Eigendarstellung. Datengrundlage: BMG & UBA 2011 bzw. 2015)

ABBILDUNG 27:NH4-Grenzwertüberschreitungen der einzelnen Bundesländer (Eigendarstellung. Datengrundlage: BMG & UBA 2011 bzw. 2015)

ABBILDUNG 28:relative N03־Konzentrationen (Eigendarstellung. Datengrundlage: BMG & UBA 2011 bzw. 2015)

ABBILDUNG 29:N03־Grenzwertüberschreitungen der einzelnen Bundesländer (Eigendarstellung. Datengrundlage: BMG & UBA 2011 bzw. 2015)

ABBILDUNG 30:relative N02tap-Konzentrationen (Eigendarstellung. Datengrundlage: BMG& UBA 2011 bzw. 2015)

ABBILDUNG 31: N02tap-Grenzwertüberschreitungen der einzelnen Bundesländer (Eigendarstellung. Datengrundlage BMG & UBA 2011 bzw. 2015)

ABBILDUNG 32: relative Nitrat/Nitrit-Formel-Konzentrationen 78 (Eigendarstellung. Datengrundlage: BMG & UBA 2011 bzw. 2015)

ABBILDUNG 33: Nitrat/Nitril-Formel Grenzwertüberschreitungen der einzelnen

Bundesländer (Eigendarstellung. Datengrundlage: BMG & UBA 2011 bzw. 2015)

ABBILDUNG 34: NH4-Konzentrationen der einzelnen Landkreise (Eigendarstellung. Datengrund- 80 lage: BMG & UBA 2011 bzw. 2015; Rehkopp 2015; Statisches Bundesamt 2015)

ABBILDUNG 35: N03־Konzentrationen der einzelnen Landkreise (Eigendarstellung. Datengrund- 81 lage: BMG & UBA 2011 bzw. 2015; Rehkopp 2015; Statisches Bundesamt 2015)

ABBILDUNG 36: N02tap-Konzentrationen der einzelnen Landkreise (Eigendarstellung. Daten- grundlage: BMG & UBA 2011 bzw. 2015; Rehkopp 2015; Statisches Bundesamt 2015)

ABBILDUNG 37: Nitrat-/Nitritformel-Konzentrationen der einzelnen Landkreise 37 (Eigendarstellung. Datengrundlage: BMG & UBA 2011 bzw. 2015; Rehkopp 2015; Statisches Bundesamt 2015)

ABBILDUNG 38: Anzahl der Grenzwertüberschreitungen in den betroffenen Landkreisen im 84 Untersuchungszeitraum 2008-2013 (Eigendarstellung. Datengrundlage: BMG & UBA 2011 bzw. 2015; Rehkopp 2015; Statisches Bundesamt 2015)

ABBILDUNG 39: Häufigkeiten der ermittelten Nutziehdichten im Bereich 1 - 1165 (Eigendarstellung, Datengmndlage: Statisches BUNDESAMT 2015)

ABBILDUNG 40: Verteilung der GVE in Deutschland - Landkreise

(Eigendarstellung, Datengmndlage: BKG(2016), Statistisches BUNDESAMT (2015))

ABBILDUNG 41: Verteilung der Nutzviehdichteklassifikationen aller deutschen Landkreise (Eigendarstellung, Datengmndlage: Statisches BUNDESAMT 2015)

ABBILDUNG 42: Nutzviehdichte der Rinder (Eigendarstellung, Datengmndlage: Statisches BUNDESAMT 2015)

ABBILDUNG 43: Nutztierdichte der Rinder in den Landkreisen intensiver Tierhaltung

(Eigendarstellung, Datengmndlage: Statisches BUNDESAMT 2015)

ABBILDUNG 44: Verteilung der GVE_Rinder in Deutschland - Landkreise (Eigendarstellung, Datengmndlage: BKG(2016), Statistisches BUNDESAMT (2015))

ABBILDUNG 45: Nutzviehdichte der Milchkühe (Eigendarstellung, Datengmndlage: Statisches BUNDESAMT 2015)

ABBILDUNG 46: Verteilung der GVE_Milchkühe in Deutschland - Landkreise (Eigendarstellung, Datengmndlage: BKG (2016), Statistisches Bundesamt (2015))

ABBILDUNG 47: Nutztierdichte der Milchkühe in den Landkreisen intensiver Tierhaltung

(Eigendarstellung, Datengmndlage: Statisches BUNDESAMT 2015)

ABBILDUNG 48: Nutzviehdichte der Mastschweine

(Eigendarstellung, Datengmndlage: Statisches BUNDESAMT 2015)

ABBILDUNG 49: Verteilung der GVE_Mastschweine in Deutschland - Landkreise

(Eigendarstellung, Datengmndlage: BKG (2016), Statistisches Bundesamt (2015))

ABBILDUNG 50: Nutztierdichte der Mastschweine in den Landkreisen intensiver Tierhaltung

(Eigendarstellung, Datengmndlage: Statisches Bundesamt 2015)

ABBILDUNG 51: Nutzviehdichte der Zuchtsauen

(Eigendarstellung, Datengmndlage: Statisches Bundesamt 2015)

ABBILDUNG 52: Verteilung der GVE_Zuchtsauen in Deutschland - Landkreise

(Eigendarstellung, Datengmndlage: BKG (2015), Statistisches Bundesamt (2015))

ABBILDUNG 53: Nutztierdichte der Zuchtsauen in den Landkreisen intensiver Tierhaltung

(Eigendarstellung, Datengmndlage: Statisches Bundesamt 2015)

ABBILDUNG 54: Nutzviehdichte der Schafe

(Eigendarstellung, Datengmndlage: Statisches BUNDESAMT 2015)

ABBILDUNG 55: Verteilung der GVE_Schafe in Deutschland - Landkreise

(Eigendarstellung, Datengmndlage: BKG (2015), Statistisches BUNDESAMT (2015))

ABBILDUNG 56: Nutztierdichte der Schafe in den Landkreisen intensiver Tierhaltung

(Eigendarstellung, Datengmndlage: Statisches BUNDESAMT 2015)

ABBILDUNG 57: Verteilung der GVE_Legehennen in Deutschland - Landkreise

(Eigendarstellung, Datengmndlage: BKG (2016), Statistisches BUNDESAMT (2015))

ABBILDUNG 58: Nutzviehdichte der Legehennen

(Eigendarstellung, Datengmndlage: Statisches BUNDESAMT 2015)

ABBILDUNG 59: Nutztierdichte der Legehennen in den Landkreisen intensiver Tierhaltung

(Eigendarstellung, Datengmndlage: Statisches BUNDESAMT 2015)

ABBILDUNG 60: Verteilung der GVE_Masthühnchen in Deutschland - Landkreise

(Eigendarstellung, Datengrundlage: BKG(2016), Statistisches BUNDESAMT (2015))

ABBILDUNG 61: Nutzviehdichte der Masthühner

(Eigendarstellung, Datengrundlage: Statisches BUNDESAMT 2015)

ABBILDUNG 62: Nutztierdichte der Masthühner in den Landkreisen intensiver Tierhaltung

(Eigendarstellung, Datengrundlage: Statisches BUNDESAMT 2015)

ABBILDUNG 63: Nutzviehdichte der Enten HO

(Eigendarrstellung, Datengrundlage: Statisches BUNDESAMT 2015)

ABBILDUNG 64: Nutztierdichte der Enten in den Landkreisen intensiver Tierhaltung

(Eigendarstellung, Datengrundlage: Statisches BUNDESAMT 2015)

ABBILDUNG 65: Nutzviehdichte der Gänse & Truthühner

(Eigendarstellung, Datengrundlage: Statisches BUNDESAMT 2015)

ABBILDUNG 66: Verteilung der GVE_Masthühnchen in Deutschland - Landkreise

(Eigendarstellung, Datengrundlage: BKG(2015), Statistisches BUNDESAMT (2015))

ABBILDUNG 67: Korrelationsberechnung der Nutztierdichte und den Parametern Nitrat und 115 Ammonium (Eigendarstellung, Datengrundlage: BMG & UBA 2011 bzw. 2015)

ABBILDUNG 68: Scatter-Plots der Korrelationsanalysen Ammonium und Nitrat

(Eigendarstellung, Datengrundlage: BMG & UBA 2011 bzw. 2015)

ABBILDUNG 69: Korrelation der relativen N-Grenzwertüberschreitungen in den Landkreisen 116 mit ausgewiesenen N-Grenzwertüberschreitungen

(Eigendarstellung, Datengrundlage: BMG & UBA 2011 bzw. 2015)

ABBILDUNG 70: Korrelation der relativen N-Grenzwertüberschreitungen

(Eigendarstellung, Datengrundlage: BMG & UBA 2011 bzw. 2015)

ABBILDUNG 71: N-Grenzwertüberschreitungen und deren Lage im Bundesgebiet

(Eigendarstellung, Datengrundlage: BMG & UBA 2011 bzw. 2015)

ABBILDUNG 72: Korrelationsanalyse der Landkreise mit relativen N-

Grenzwertüberschreitungen und deren Lage im Bundesgebiet

(Eigendarstellung, Datengrundlage: BMG & UBA 2011 bzw. 2015)

ABBILDUNG 73: Korrelationsanalyse der Landkreise mit N-Grenzwertüberschreitungen und 121 deren Lage im Bundesgebiet

(Eigendarstellung, Datengrundlage: BMG & UBA 2011 bzw. 2015)

ABBILDUNG 74: Korrelationsanalyse der Landkreise mit relativen

N-Grenzwertüberschreitungen und deren Lage im Bundesgebiet

(Eigendarstellung, Datengrundlage: BMG & UBA 2011 bzw. 2015)

ABBILDUNG 75:Anzahl der N-Konzentrationsüberschreitungen im Trinkwasser

(Eigendarstellung, Datengrundlage: BMG & UBA 2011 bzw. 2015)

TABELLE 1: WICHTIGSTEN Teilprozesse des N-Kreislaufes

(in Anlehnung AN SRU 2015, Tab. 3-2, s. 73).

TABELLE 2: Ein- und Austräge in/aus den nationalen N-Kreislauf

(Eigendarstellung, Daten basierend auf Abbildung 3, uba 2014, s. 14).

TABELLE 3: Stickstoffeinträge innerhalb verschiedener natürlicher Landbedeckungsformen

(Eigendarstellung, nach Blume et AL. 2010; Butterbach-Bahl ET AL. 2011:

BEIDE ZIT. IN SRU 2015, s. 84)

TABELLE 4: Wirtschaftsdüngerformen - Definitionen

(Eigendarstellung, nach Biowk 2010, MLR 2008, Landkreis Lüneburg 2005).

TABELLE 5: Gülleanfallmengen in Abhängigkeit der jeweiligen Nutzungskategorien

(Eigendarstellung, verändert nach Landwirtschaftskammer2014b).

TABELLE 6: Stickstoffgehalte im Wirtschaftsdünger

(Eigendarstellung, verändert nach Landwirtschaftskammer Schleswig-Holstein 2017).

TABELLE 7: Grenzwerte der Strickstoffverbindungen im Trinkwasser

(Eigendarstellung, TrinkwV 2001).

TABELLE 8: Stickstoff-Untersuchungsparameter

(Eigendarstellung, BMG& UBA 2011 BZW. 2015, Tab. A4-1.1).

TABELLE 9: Datengrundlage der verwendeten Verwaltungseinheiten in Deutschland

(Eigendarstellung).

TABELLE 10: Verwendete Datensätze zur Berechnung der Nutztierdichte

(Eigendarstellung).

ANLAGENVERZEICHNIS

Anlage 1: Landkreise Deutschland (Eigendarstellung. Datengrundlage: BKG 2017).

Anlage 2: Bezeichnung der Landkreise

(Eigendarstellung. Datengrundlage: BKG 2017. Direktimport aus ArcGIS).

Anlage 3: Nutztierdichte der Landkreise

(Eigendarstellung. Datengrundlage: Statistisches Bundesamt 201İA & 2014).

Anlage 4: Überschreitungen der N-Konzentrationen im Trinkwasser

(Eigendarstellung. Datengrundlage: BMG & UBA 2011 bzw. 2015. BKG 2017).

Anlage 5: relative N-Grenzwertüberschreitungen der WVG in Deutschland

(Eigendarstellung. Datengrundlage: BMG & UBA 2011 bzw. 2015. BKG 2017).

Anlage 6: relative N-Grenzwertüberschreitungen der WVG in Deutschland

(Eigendarstellung. Datengrundlage: BMG & UBA 2011 bzw. 2015. BKG 2017).

Abkürzungen

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1 Einleitung

Die Reinheit des Trinkwassers in Deutschland verfügt über einen hohen Stellenwert. Durch ständige und engmaschige Kontrollen, werden die Qualitätsnormen der Trinkwasserverord­nung fortwährend überwacht. Dennoch werden immer wieder Qualitätsmangel im Trinkwas­ser festgestellt, die durch die Wasserversorger behoben werden müssen. Veröffentlicht wer­den diese in im Rahmen der Trinkwasserqualitätsberichte des Bundesministeriums für Ge­sundheit in Kooperation mit dem Umweltbundesamt. Trotz der verzeichneten überschreitun­gen verfügt das deutsche Trinkwasser über einen sehr guten Qualitätszustand (BMG & UBA 2015). Zurückzuführen sind die Überschreitungen vornämlich auf die unzureichender Qualität des Grundwassers (61 % des Trinkwassers werden aus Grundwasser gewonnen

(Statistisches Bundesamt 2015)). Werden die Überschreitungen nicht behoben, entsteht, mit dem Konsum von Trinkwasser für den Endverbraucher, ein gesundheitliches Risiko.

Innerhalb der Medien wird immer wieder berichtet, dass besonders die Landwirtschaft zur Verschmutzung der Grundwasservorkommen beiträgt. In den Mittelpunkt rückt hierbei immer wieder der Aspekt der landwirtschaftlichen Düngung, die vomämlich den Nitratgehalt im Grundwasser ansteigen lässt (BMUB 2017). Aber nicht nur über die Düngung gelangen ver­mehrt Stickstoffkonzentrationen ins Grundwasser. Ebenso wird die Intensivtierhaltung mit dem Ansteigen der Stickstoffverbindungen im Grundwasser in Verbindung gebracht.

Die Reinheit des Trinkwassers verfügt neben den gesundheitlichen Aspekten, vor allem aber auch aus ökonomischer Sicht, über eine besondere Bedeutung. Denn jegliche überschreitun­gen der Qualitätsnormen verursachen Kosten zur Bereinigung dieser.

Daher ist es von großer Bedeutung, die Überschreitungen der Qualitätsnormen des Trinkwas­sers so geringfügig wie möglich zu halten und einer Verschlechterung der Grundwasserquali- tat langfristig entgegen zu wirken.

1.1 Problemstellung

Grundsätzlich besteht der Verdacht, dass ein Ansteigen der Nutztierkonzentrationen die Stickstoffkonzentrationen innerhalb des Grundwassers, vor allem in der unmittelbaren Umge­bung der Tierhaltungsplätze/Ställe, ansteigen lässt. Neben den N-Einträgen aus den landwirt­schaftlichen Nutzflächen, stellen dabei die punktuellen N-Quellen innerhalb der Stallungen eine ebenfalls hohe Verschmutzungsgefahr dar. So sickern beispielsweise Stallreinigungsab­Wässer, zum Teil ungehindert, in die Böden. Ferner tragen die verschiedenen Tierhaltungs­formen dazu bei, dass reaktiver Stickstoff über die Bodenzone in das Grundwasser gelangen kann. Besonders in der Geflügelhaltung, sind dabei direkte punktuelle Stickstoffeinträge zu erkennen (Frühschütz 2017).

Die daraus resultierenden Stickstofferhöhungen innerhalb des Grundwassers, rufen folglich N-Konzentrationserhöhungen innerhalb der Rohwässer hervor. Zeitliche Abschätzungen sind, aufgrund der verschiedenen Sickerwasserzeiten im Boden und der N-Ausbreitungszeit im Grundwasser, nicht möglich - der Stofftransport kann hierbei bis zu mehreren Jahrtausende andauern (Durand et al. 2011 : zit. in SRU 2015, s. 94).

Gelangen die reaktiven Stickstoffe ungehindert ins Trinkwasser und werden über einen länge­ren Zeitraum von den Endverbrauchern konsumiert, so entsteht ein gesundheitliches Risiko - vor allem für Säuglinge und ältere Menschen.

Grundsätzlich unterliegen die deutschen Wasserversorger Strengen Qualitätskontrollen, be­züglich der mikrobiologischen und chemischen Qualitätssicherung, im Trinkwasser. Steigen die Konzentrationen der N-Verbindungen, über die in der TrinkwV 2001 festgesetzten Grenzwerte an, so sind die Wasserversorger gesetzlich dazu verpflichtet, die gute Qualität des Trinkwassers, umgehend wiederherzustellen. Dazu können verschiedene Methoden herange­zogen werden. Alle führen jedoch einen ökonomischen Mehraufwand mit sich und werden direkt auf den Endverbraucher umgelegt.

Trotz der gesetzlichen Regelungen und den Strengen Monitoring-Prozessen innerhalb des Trinkwassersektors, konsumieren die deutschen Bundesbürger jährlich Trinkwässer, welche nicht den Qualitätsanforderungen der TrinkwV 2001 entsprechen.

Wie hoch der genaue Anzahl der Grenzwertüberschreitungen ist, kann nicht beziffert werden, da lediglich die Wasserversorger, welche mehr als 1000 m3 Trinkwasser täglich bzw. mehr als 5000 Personen dauerhaft versorgen, berichtspflichtig sind (§10 Abs. 3 TrinkwV 2001).

Aufgrund der zum Teil langen Verweilzeiten der reaktiven Stickstoffverbindungen in der Bo­denzone, kann die Auswirkung der Nutztierhaltung auf das Grundwasser nicht unmittelbar erfasst werden. Eine langfristige Betrachtung der Untersuchungsparameter ist somit unabläs­sig.

1.2 Zielsetzung und Forschungshypothesen

Trotz der Vermutung, dass die Nutztierdichte die Stickstoffkonzentrationen, sowohl im Grund- als auch im Trinkwasser zu beeinflussen scheint, existieren auf Basis der Trinkwas­serberichte des Bundesministeriums für Gesundheit (folgend verwendet: BMG) und des Um­Weltbundesamtes (folgend verwendet: UBA) für die letzten Berichtzeiträume (2008-2011 und 2012-2014) keinerlei öffentlich zugängliche Publikationen, bezüglich möglicher Zusammen­hänge der beiden Parameter Nutzviehdichte und Stickstoffkonzentrationen im Trinkwasser. Auch konnten keinerlei öffentlich zugängliche graphische oder kartographische Darstellun­gen, bezüglich des vermuteten Zusammenhanges auf der Kreisebene, ermittelt werden.

Die vorliegende Arbeit nähert sich dieser Thematik quantitativ an. Die Arbeit orientiert sich grundlegend dabei an der folgenden Leitfrage:

Rufen die räumlichen Disparitäten der Nutztierhaltung in Deutschland eben­falls räumliche Disparitäten bezüglich der Stickstoffkonzentrationen im Grundwasser hervor?

Entwickelt wurde die Leitfrage aus den vorangegangenen Ausführungen.

Vor allem innerhalb des ersten Teils der Arbeit, wird die Bedeutung der Leitfrage immer wie­der verdeutlicht.

In Verbindung mit der wissenschaftlichen Aufarbeitung der Thematik des anthropogen be­dingten Vorkommens von reaktiven Stickstoffverbindungen und deren Umweltverhalten, wurden die folgenden Forschungshypothesen herausgebildet:

- Zwischen den stickstoffhaltige Grenzwertüberschreitungen im Trink­wasser und der Nutzviehkonzentration am Probenahmeort besteht ein statistischer Zusammenhang.
- Die stickstoffhaltigen Grenzwertüberschreitungen im Trinkwasser wei­sen ein räumliches Muster auf.

Um die beiden vorliegenden Hypothesen zu verifizieren bzw. zu falsifizieren wurden die Meldungen über die Werte, der nicht eingehaltenen Trinkwasserparameter (Zeitraum 2008­2010 und 2010-2013) in Beziehung zu den bestehenden Nutztierdichten (Stand 2010) in Deutschland gesetzt. Ebenso wird untersucht, inwieweit die jeweilig regionale Nutztierart Auswirkungen auf den Nitratgehalt im Trinkwasser hat.

1.3 Aufbau der ARBEIT

Gegliedert ist die vorliegende Arbeit in drei Hauptbestandteile:

- Hintergrund,
- Methodik,
- Ergebnispräsentation.

Der Hintergrund dient der Einführung der Thematik und in die Problemstellung der Arbeit. Dieser Teil liefert einen Einblick in die reaktive Stickstoffverbindungen, deren Umwand­lungsprozesse und Stoffflüsse innerhalb der Umwelt. Ebenso wird der Zusammenhang des Anstieges der Weltbevölkerung mit dem einhergehenden Ansteigen der globalen Stickstof­femissionen dargelegt. Die Schwerpunkte des ersten Teils liegen jedoch in der Darstellung der existierenden Stickstoffverbindungen innerhalb der Landwirtschaft, dem Vorkommen von

N-Verbindungen in Grund-, Roh- und Trinkwässern, sowie den einhergehenden rechtlichen Regelungen auf der EU- und Bundesebene.

Die genannten Problematiken der räumlichen Nutzviehkonzentration und Nitratgrenzwert­Überschreitungen innerhalb von Grund-, Roh- und Trinkwasser, werden dabei immer wieder aufgegriffen und dienen als Vorlage für die vorliegenden Forschungshypothesen.

Der zweite Teil der Arbeit befasst sich mit der Beschreibung der Forschungsmethodik, die zur Bildung der statistischen Daten und deren Verarbeitung geführt hat.

Der letzte Teil der Arbeit enthält die statistische Auswertung der Daten und deren Interpreta­tion, unter dem Gesichtspunkt der aufgestellten Forschungshypothesen. Eine anschließende Diskussion ordnet die gewonnen Daten letztendlich in den innerhalb des ersten Teiles behan­delten, theoretischen Hintergrund ein. Abgeschlossen wird die Arbeit mit der Darstellung der Unsicherheiten, Handlungsempfehlungen und der Präsentation der offenen Fragen.

2 Hintergrund

Zur Bearbeitung der Problematik ist es zunächst unerlässlich, die zur Untersuchung der For­schungshypothesen verwendenden Parameter vorzustellen und deren Eigenschaften genauer zu betrachten.

2.1 Stickstoff und dessen Verbindungen in der Umweut

Das chemische Element Stickstoff (chemisches Symbol: N) gilt für das Vorhandensein von Leben auf der Erde als essentiell (Galloway et al. 2003). Mit einem relativen Volumenanteil von 78,09 % verzeichnet Stickstoff den Hauptbestandteil der atmosphärischen Zusammenset­zung (Kappas 2009, s. 71-72). Ebenso ist Stickstoff Bestandteil vieler pflanzlicher und tieri­scher Proteine. Vorzufmden ist Stickstoff zudem in Aminosäuren, Vitaminen und auch im Chlorophyll (SRU2015, s. 69, Spiess & Richner 2000, s. 24).

Grundsätzlich ist Stickstoff in der Umwelt in den Formen des reaktiven, als auch des elemen­taren Stickstoffes vorzufmden. Der elementare Stickstoff wird dabei eher als reaktionsträge angesehen und ist somit für die meisten Lebewesen nicht direkt verfügbar. Organismen und auch der Mensch sind aus diesem Grund auf die reaktiven Stickstoffverbindungen in der Umwelt angewiesen. Zu den reaktiven Stickstoffverbindungen zählen beispielsweise organi- sehe Verbindungen wie Ammoniak (NH2), Stickstoffdioxid (N02), Nitrat (N03"), Nitrit (N02" ) oder Lachgas (N20) (Blume 2010, s. 404: zit. in SRU2015, s. 70;Kuntze 1985).

Ebenso ist die Form des gebundenen Stickstoffes in Harnstoff, Aminen, Proteinen und Ami­nosäuren vorzufmden (Heyns 1985).

Die Umwandlungsprozesse der reaktiven Stickstoffverbindungen und deren Fixierung zu elementarem Stickstoff, werden als Stickstoffkreislauf bezeichnet (Abbildung 1).

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Abbildung 76: Stickstoffkreislauf (GALLOWAY et al. 2003, S. 342).

Dabei kann der Stickstoffkreislauf noch differenziert betrachtet werden. Der natürliche Kreis­lauf spiegelt den natürlichen, in der Umwelt vorhandenen, Stickstoff und dessen Transport wieder. Der anthropogen bedingte N-Kreislauf (in der Grafik beschrieben als ״Humans Acti- vities“) verdeutlicht hingegen, den Stickstoffeintrag durch den Menschen. Als Haupteintrags­quellen werden dabei die Energieproduktion, die Nahrungsmittelproduktion und der Mensch angesehen.

Sowohl innerhalb des natürlichen, als auch den anthropogenen Stickstoffkreislaufes, finden unterschiedliche Teil-Umwandlungsprozesse bzw. Stickstofftransportprozesse statt. Ist der elementare Stickstoff in die reaktive Form überführt worden, so kann ein N-Atom verschie­dene Bindungsformen annehmen und auch in unterschiedlichen Umweltbestandteilen seine Wirkung entfalten. Galloway et al. (2003) bezeichnen dies als Stickstoffkaskade.

Die wichtigsten Umwandlungsprozesse innerhalb dieser Kaskade stellen dabei die Stick­Stofffixierung, die Nitrifikation, die Assimilation, die Ammonifikation, die Denitrifikation, die Anammox-Reaktion, die Verflüchtigung, die Versickerung und die Verwitterung bzw. Auswaschung dar (SRU 2015, s. 70). Innerhalb der nachfolgenden Tabelle 1 werden die ein­zelnen Teilprozesse kurz dargelegt.

Tabelle 1: wichtigsten Teilprozesse des N-Kreislaufes (in Anlehnung an SRU 2015, Tab. 3-2, s. 73).

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Der drastische Anstieg des Düngemitteleinsatzes, zur Emährungssicherung der steigenden Weltbevölkerung, verursachte innerhalb der letzten 100 Jahre eine Verzehnfachung der anth­ropogen bedingten Stickstofffreisetzung. Auch die ansteigende Verbrennung von Energieträ­gern ließ den Stickstoffgehalt in der Atmosphäre ansteigen (Bedanrek et al. 2014, s. 133).

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Abbildung 77: Anstieg des weltweit produzierten Stickstoffs (nach Galloway et al. 2003 in: UBA 2016, s. 4).

Eine Gesamtbilanz der Stickstoffflüsse in Deutschland ist dabei der Abbildung 3 zu entneh­men. Betrachtungszeitraum sind dabei die Jahre 2005 bis 2011.

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Abbildung 78: Stickstoffbilanzierungen in Deutschland (UBA 2014, s. 21).

Die in der Abbildung 3 abgebildeten Warndreiecke weisen auf bedenkliche Stickstofffluss­mengen hin, welche durch Minimierungsmaßnahmen vermindert werden sollen (UBA 2014, s. 21). Ebenso werden in der Grafik die wichtigsten Eintragsfaktoren in den nationalen Stick­Stoffkreislauf ersichtlich (Verkehr, Energiewirtschaft und Industrie, Landwirtschaft, Tierhai- tung).

Auch ist erkennbar, dass seitens der Landwirtschaft beispielsweise 890 Gg N/а Wirtschafts­dünger oder auch 1683 Gg N/а aus der inländischen Futtermittelproduktion in den Stickstoff­kreislauf eingebracht werden. Circa 460 Gg N/а (ca 18 %) gelangen in die Oberflächengewäs­sern oder gelangen durch Sickerwasserprozesse in das Grundwasser. Ebenso ersichtlich ist, dass dem Kreislauf jährlich circa 1640 kt N in Form von Mineraldüngern den Landökosyste­men zugefügt werden.

Neben den anthropogen bedingten Stickstoffeinträgen finden im Stickstoffkreislauf aber auch Austräge statt. Diese erfolgen vor allem über die Atmosphäre (560 Gg N/а) oder die Wasser­wege (420 Gg N/а). Die nachfolgende Tab. 2 zeigt die einzelnen Im- und Exportpfade noch­mals auf.

Tabelle 2: Ein- und Austräge in/aus den nationalen N-Kreislauf (Eigendarstellung, Daten basierend auf Abbildung 3, UBA 2014, s. 14).

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Betrachtet man die Masse des Reinstickstoffes welche in die Luft emittiert wurde, so ergibt sich eine Gesamtmenge von 1010 Gg N/а (vgl. Abbildung 3). Laut Galloway et al. (2003) sind dabei die Landwirtschaft und "Human Activities" als Hauptemittenten anzusehen.

Betrachtet man die Stickstoffflüsse separat so zeigt sich ebenfalls, dass die Landwirtschaft den größten Teil der N-Emissionen hervorbringt. So werden in etwa 460 Gg N/а an die Ober­flächengewässer und etwa 570 Gg N/а an die Atmosphäre emittiert - in der Summe 1030 Gg N/а. Die anderen Emittenten setzen weit aus weniger Stickstoff frei (Abbildung 4).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 79: N-Emissionen in die Umwelt (Eigendarstellung, Daten nach UBA 2014, s. 21).

Die Bilanzierung der Gesamt-Stickstoffmengen verdeutlicht, dass jährlich mehr als das dop­pelte (1577 Gg N/а) an Stickstoff dem Kreislauf zugeführt werden, als abgeführt wird. Es wird somit ein Stickstoffüberschuss innerhalb des Kreislaufes produziert. Dieser ist aus­schließlich anthropogen bedingt anzusehen.

Die Gesamteintragsraten Deutschlands in den Stickstoffkreislauf betragen, im globalen Ver­gleich, in etwa 3,7 %. Flächenbezogen sind dies in etwa 103 kg/ha (UBA 2016 s. 22).

Aufgrund der unterschiedlichen Naturraumgegebenheiten, verschiedenen Flächennutzungen und Bewirtschaftungsintensitäten in Deutschland, verteilt sich der Stickstoffüberschuss je­doch ungleichmäßig. So verzeichnen beispielsweise mit Leguminosen bedeckte landwirt­schaftliche Nutzflächen Stickstoffemissionen von bis zu 100 kg jährlich. Natürliche ökosys­teme verzeichnen hingegen deutlich geringere Stickstofffreisetzungen (SRU 2015, s. 83).

Tabelle 3: Stickstoffeinträge innerhalb verschiedener natürlicher Landbedeckungsformen (EIGENDARSTELLUNG, nach BLUME et al. 2010; BUTTERBACH-BAHL et al. 2011: beide zit. in SRU 2015, S. 84).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Je nach Nutzungseigenschaft und Intensität, können so unterschiedliche Mengen an Stickstoff direkt in den Boden emittiert werden. Ferner bestimmen die bodenspezifischen Eigenschaften die Intensität, der unter der Tabelle 3 genannten stofflichen Umbau- und Abbauprozesse (SRU 2015, s. 83 f).

Grundlegen wird der in der Atmosphäre befindliche reaktive Stickstoff (810 Gg N/а, vgl. Ab­bildung 3) über Prozesse wie nasse Deposition (Regen, Schnee), feuchte Disposition (Nebel, Raureif) und die trockene Deposition (trockene Partikel und Gase) auf der Erdoberfläche ab­gelagert und in die Bodenzone transportiert. Aufgrund der nicht gegebenen Relevanz des Themas der Abschlussarbeit gegenüber, wird an dieser Stelle nicht genauer auf die Deposition eingegangen (SRU 2015; Spiess & Richner 2005, s. 24).

Neben der natürlichen Zufuhr des Stickstoffes in die Umwelt, gelangt Stickstoff ferner direkt, gezielt in die Bodenzone. Beispielsweise beim Ausbringen von Wirtschafts- und Mineraldün­ gern oder Klärschlammen. So verzeichnen vor allem die landwirtschaftlich genutzten Flächen in Deutschland erhöhte Stickstoffkonzentrationen in der Bodenzone. Abhängig ist dies jedoch auch wieder von den verschiedenen genannten Einflussfaktoren. Eine genaue Bilanzierung ist aus diesem Grund nicht möglich (BMU & BMELV 2012).

Auf Grundlage der genannten Faktoren ergeben sich für die Bundesrepublik ungleichmäßige N-Überschüsse. Die Abbildung 5 stellt diese dar.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 80: N-Flächenbilanzflberschuss [20101 (Kreins& Heinrich2014: zit. in SRU 2015, s. 88; Abb. 3-7).

Anhand der Abbildung 5 wird ersichtlich, dass die Stickstoff-Flächenbilanzierungen von X < 60 bis X > 120 kg/ha/a variieren. Zurückzuführen ist dies auf die regional unterschiedlichen Landnutzungsformen und Intensitäten, unterschiedliche landwirtschaftliche Bewirtschaf­tungssysteme und Kulturenverwendung. Im Nordwesten oder auch im Südosten des Landes, werden beispielsweise enorme Mengen an organischem Dünger auf die Felder ausgebracht. Begründet wird dies zum einen mit der hohen Dichte der landwirtschaftlichen Nutztierhai- tung, sowie dem Ausbringen von Gärrückständen aus regionalen Biogasanlagen auf nahelie­gende landwirtschaftliche Nutzflächen (BMU & BMELV 2012). Anhand der Abbildung lässt sich ebenso erkennen, dass vor allem die Bundesländer Niedersachsen, Schleswig-Holstein und Nordrhein-Westfalen einen Stickstoffüberschuss zu verzeichnen haben. Aber auch das Bundesland Bayern liegt weit über dem Bundesdurchschnitt von 70 kg N/ha (Kreins & Heinrich 2014: zit. in SRU 2015, s. 87). Betrachtet man die N-Überschüsse der einzelnen Landkreise, so wird ersichtlich, dass vor allem die Landkreise Cloppenburg, Ammerland, Grafschaft Bentheim und Vechta N-Überschüsse über 120 kg N/ha aufweisen, also doppelt soviel wie der Bundesdurchschnitt (Kreins & Heinrich 2014: zit. in: SRU 2015, Abbildung 3-7, s. 86).

2.1.1 Stickstoffeinträge in die Hydrosphäre

Aufgrund dessen, dass Nitratsalze sehr gut wasserlöslich sind, konnten innerhalb der Erdent­Wicklung keine nitrathaltigen Gesteine ausgebildet werden - der lithogene Anteil an Nitrat innerhalb des Grundwassers ist somit sehr gering. Ebenso wenig wird Ammonium durch die Gesteinsverwitterung innerhalb der Grundwasserleiter freigesetzt. Die geogene Grundlast an Nitrat und Ammonium im Grundwasser ist somit sehr gering (HöLL 2010; s. 448; Kunkel et al. 2002, s. 77).

Dennoch werden fortwährend Stickstoffverbindungen innerhalb des Grundwassers nachge­wiesen.

Laut Kunkel et al. (2003, s. 9) und HöLL (2010, s. 27 & 1985, s. 63) weisen besonders da­bei erhöhte Nitrat- und Ammonium-Konzentrationen auf Grundwasserverunreinigungen durch kommunale Abwässer, Gülle, Jauche oder auch Stallmist hin.

Jedoch kann eine erhöhte N-Fracht im Grundwasser auf natürliche Ursachen zurückzuführen sein. So werden nach Starkregenereignissen zum Beispiel Aminosäuren und Huminstoffe aus dem Boden herausgelöst und über den Oberflächenabfluss (surface runoff) in die Oberila- chengewässer verfrachtet.

Alles in allem handelt es sich bei einer N-Zufuhr ins Grundwasser immer um einen der fol­genden Zufuhr-Prozesse (SRU 2015, s. 94):

- Auswaschung aus dem Boden,
- atmosphärische Deposition,
- Abfluss aus den Flusseinzugsgebieten,
- direkter Eintrag aus Punktquellen.

Nitrat wird dem Grundwasser jedoch vornämlich über Auswaschungsprozesse zugeführt. Das passieren der ungesättigten Gesteinsschichten vollzieht sich dabei nur sehr langsam. So kann die Nitratzufuhr aus dem Boden in die Aquifere (Grundwasserleiter) bis zu mehrere Jahre andauern (Pfannerstill et al. 2016). Auch variiert die Verweildauer innerhalb des Grund­Wasserleiters von Tagen bis hin zu mehreren Jahrtausenden (Durand et al. 2011). Es kann also angenommen werden, dass auf Grund der langen Fließzeiten des Stickstoffes, Stick­Stoffverringerungen infolge von landwirtschaftlichen Maßnahmen, erst nach mehreren Jahr­zehnten zu verzeichnen sind (BMU & UBA 2008, s. 53).

Innerhalb der oberflächennahen Grundwässer, ist laut Irmer & Kirschbaum (2010, s. 34) die Landwirtschaft als Hauptverursacher, bezüglich der Nitrateinträge ins Grundwasser, anzu­sehen (vgl. Kap. 2.2). Insgesamt hat sich der N-Eintrag in die deutschen Grundwässer jedoch minimiert. Zurückzuführen ist dies vor allem auf die Sanierung von Kläranlagebecken und einem Ausbau des Abwassermanagements in Deutschland (Seeger 1999). Aber auch die zum Teil stattfindende Errichtung von reaktiven Grabensystemen, trägt zur N-Minimierung im Grundwasser bei (Pfannerstill et al. 2012).

Die diffuse N-Konzentrationsfracht in die Oberflächengewässer hat sich hingegen nicht ver­ändert. So wird weiterhin Z.B. mehr als die Hälfte des Gesamtstickstoffes über die Grundwas- seri eiter in die Oberflächengewässer eingetragen (BMUB 2013, s. 11 ff).

2.2 Stickstoffverbindungen in der Landwirtschaft

Wie schon im vorangegangenen Kapitel kurz angeführt wurde, gilt die Landwirtschaft als Hauptquelle bezüglich anthropogener Stickstoffverbindungen in der Umwelt. Stickstoff wird hier in verschiedenster Weise genutzt bzw. freigesetzt. Innerhalb der landwirtschaftlichen Systeme ist Stickstoff dabei vornämlich jedoch in den Anbaupflanzen, den Tierexkrementen und schließlich auch im Grundwasser vorzufmden (Schipper et al. 2010, s. 1).

Im nachfolgenden werden die einzelnen Stickstoffquellen der Landwirtschaft genauer be­schrieben.

2.2.1 Düngemitteleinsatz zur Produktivitätssteigerung im Ackerbau

Für Ackerpflanzen ist der im Boden vorhandene natürliche Stickstoff nur in einer begrenzten Menge verfügbar. Vor allem durch Auswaschungsprozesse, Ausgasungen oder Versickerun­gen schwankt der natürliche N-Gehalt im Boden immer wieder. Folglich Stehen für die Ackerpflanzen nie konstante Mengen an bodenhaltigem Stickstoff zur Verfügung. Um kon­stante Ackerbauerträge zu erzielen, sind diese kontanten Vorräte an Bodenstickstoff aber notwendig. Damit dies gewährleistet werden kann, ist es von Nöten dem Boden zusätzlich Stickstoff zu zuführen. Dabei werden die folgenden Methoden unterschieden (SRU 2017, s. 177):

- biologische Stickstofffixierung an Leguminosen,
- Ausbringung von Wirtschaftsdüngem,
- Ausbringen von synthetischen Mineraldüngern.

Nach Erisman et al. (2008) und auch Spiess & Richner (2005, s. 25) trug vor allem der Ein­Satz von Düngemitteln zur Ertragssteigerung im Ackerbau bei. So konnte im Jahr 1908 ein Hektar Ackerland beispielsweise 1,9 Personen versorgen - im Jahr 2008 bereits 4,3 Personen. Dies macht eine Produktivitätssteigerung von 126 %. Wie bereits im Kapitel 2 beschrieben, hat sich der Einsatz von N-haltigen Düngemitteln innerhalb der Landwirtschaft in den letzten 100 Jahre mehr als vervierfacht (vgl. Abbildung 77: Anstieg des weltweit produzierten Stick­Stoffs (nach Galloway et al. 2003 in: UBA 2016, s. 4). Die Abbildung 81 verdeutlicht noch einmal den Anstieg der Weltbevölkerung und die einhergehenden - direkten Erhöhungen der Düngemittel in Zusammenhang mit der jährlich ansteigenden Fleischproduktion der Jahre 1900 bis 2000.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 81: Entwicklung der stickstoffhaltigen Diingemitteleinsatzmengen in Abhängigkeit des Anstieges der Weltbevölkerung - einhergehend mit dem Anstieg der Fleischproduktion in der Welt (Erisman et al. 2011, s. 342).

Anhand der Abbildung ist deutlich erkennbar, dass vor allem nach den 50'-Jahren ein immen­ser Anstieg, bezüglich der menschlichen Population und dem Einsatz von N-haltigen Dünge- mittein, einher geht.

Nach BMELF 1956 betrug die jährliche Stickstoffzufuhr durch Düngemittel am Anfang des 20. Jahrhunderts weniger als 25 kg/N/ha/a (BMELF 1956, s. 46: zit. in SRIJ 2015, s. 178). Bereits zum Anfang der 90'-Jahre stieg die Gesamtmenge der Stickstoffzufuhr auf mehr als 200 kg/N/ha/a an (BMU & BMELV 2012, s. 42: zit. in SRU 2015, s. 178).

Bis zum Jahr 2010 stieg der Düngemitteleinsatz, in Form von stickstoffhaltigen Düngemit- tein, auf insgesamt 1640 kt/N/H/a an. Der Anteil des Wirtschaftsdüngers daran beträgt mehr als die Hälfe (54 %, 890 kt, UBA 2014: zit. in SRIJ 2015, s. 179). Der für die Pflanzen ver­wertbare Stickstoffanteil innerhalb des Stickstoffdüngers liegt dabei zwischen 50-80 %. Ab­hängig ist dies vornämlich von der Tierart und Pflanzenart (Gutser et al. 2010; s. 483). Je nach Ausbringtechnik und Ausbringzeitraum können dabei verstärkt Stickstoffemissionen freigesetzt werden (Christensen 2004: zit. in SRU 2015, s. 179). Untersuchungen des Thünen Institutes gehen jedoch von einer N-Nähstoffefflzienz von 50 % aus. Innerhalb von

Ackerbau-Betriebe und ökologisch orientierten Betrieben wurde sogar eine N-Effizienz von 80 % bis hin zu einer 100-prozentigen Verwertung ermittelt (Thünen Institut 2016: zit. in Greenpeace 2017; Kuhr et al. 2012, s. 115;).

In Bezug auf die Rinder- und Schweinehaltung fielen im Jahr 2009 insgesamt 152,2 Mio.

Tonnen Wirtschaftsdünger an. Dieser teilt sich wie folgt auf (SCHULTHEIß et al. 2010):

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 82: Bestandteile des Wirtschaftsdflngeraufkommens des Jahres 2009 (Eigendarstellung, Daten

Laut SCHULTHEIß et al. (2010. s. 355) hat sich der Wirtschaftsdüngeanfall seit den letzten Jahren, vor allem in der Rinderhaltung vermindert - dies wirkt sich folglich auch auf den ge­samten Anfall der Wirtschaftsdüngermengen aus.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 83: Wirtschaftsdflngeranfall [1994-20091 (Eigendarstellung, Daten nach SCHULTHEIß et al. 2010, s. 355).

Anhand der Abbildung 8 ist zudem zu erkennen, dass der Festmistanteil (Rinderhaltung) seit dem Jahr 2005 nahezu konstant ist - in der Schweinehaltung ist dieser seit dem Jahr 2005 hin­gegen leicht rückläufig. Einhergehend stieg jedoch die Menge der Gülle leicht an. Anand die­ser Veränderungen im Bereich des Festmistanfalls, lassen sich ebenso Rückschlüsse auf die Veränderungen der Nutztierzahlen (vgl. Kap. 2.2.2) erkennen (nach SCHULTHEIß et al. 2010, s. 355).

Nach dem Ausbringen des Wirtschaftsdüngers auf die Felder, geht der darin gebundene orga­nische Stickstoff überwiegend in den Stickstoffpool des Bodens über. Mittels chemischer Re­aktionen der Bodenorganismen, wird dieser dann zu pflanzenverfügbarem Stickstoff umge­wandelt. Ebenso fördet der Wirtschaftsdünger die Humusausbildung innerhalb der Bodenzo­ne. Somit trägt der zugeführte Stickstoff nicht nur zur Porenbildung, sondern auch zur Luft­und Wärmehaushaltsregulierung des Bodens bei (Gutser et al. 2010: zit. in SRU 2015).

Verfügt der Boden über mehr Stickstoff, als die Planzen aufnehmen können, so entsteht ein Stcisktoffüberschuss im Boden. Betrachtet man die Stickstoffüberschüsse der Jahre 1990 bis 2012 für Deutschland, so wird ersichtlich, dass insgesamt ein Rückgang der Stickstoffüb er- Schüsse - im Vergleich zum Jahr 1990 - zu erkennen ist. Dennoch unterliegen die N- Überschüsse starken Schwankungen (Abbildung 84).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 84: Stickstoffüberschüsse in Deutschland [1990-2012] (STATISTISCHES BUNDESAMT 2014, S. 20: zit. in SRU 2017, S. 180).

Ermittelt wurden die N-Überschüsse auf Grundlage der Hoftorbilanzierung (Berechnung des Gesamtbilanzüberschuss über die Differenz der Stickstoffzu- und -Abfuhr).

Anhand der Abbildung 9 ist zudem ersichtlich, dass eine Stickstoffsenkung auf 80 kg/ha/a in den Jahren 2010 bis 2012 deutlich verfehlt wurde. Im Jahr 2011 stieg der Stickstoffüb er- schuss innerhalb der landwirtschaftlichen Nutzflächen sogar stark an.

Über die verschiedenen Ausbringtechniken, Standortfaktoren oder witterungstechnische Be­dingungen kommt es bei der Düngemittelausbringung oftmals zu einer Freisetzung von Stick­Stoff an die Umwelt. Anhand dieser Verluste werden so die reaktiven Stickstoffverbindungen NH3, N20 in die Luft - bzw. N-Überschüsse N03 in das Grundwasser infiltriert (SRU 2015, s. 181). Die nachfolgende Abbildung zeigt den landwirtschaftsspezifischen Stickstoffkreislauf.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 85: Stickstoffkreislauf der Landwirtschaft (Bednarekt et al. 2014, s. 135).

Im Mittelpunkt der Stickstoffeinträge in die Umwelt Stehen hierbei die beschriebenen Stick­Stoffeinträge aus der Düngemittelausbringung und die Freisetzung von Stickstoff durch tieri- sehe Erzeugnisse bzw. die landwirtschaftliche Nutztierhaltung.

Grundlegend ist der Einsatz von Düngemitteln durch die Landwirte so zu gestallten, das die Düngernährstoffe ausschließlich für das Pflanzenwachstum zur Verfügung Stehen und nicht in das Grundwasser gelangen (Feichtinger 2000, s. 11). Gelangen die, in den Düngemitteln enthaltenen Stickstoffverbindungen dennoch in das Grundwasser, so sind diese laut BORCHARDT et al. (2010, s. 46) als diffuse N-Quellen anzusehen.

2.2.2 Nutztierhaltung

Wie bereits anhand der Abbildung 10 ersichtlich wurde, werden die Stickstoffe nicht nur über die Düngeausbringung in den Boden bzw. das Grundwasser eingeführt. Ebenso trägt die Nutztierhaltung dazu bei. So gehen Bauer et al. (2014) beispielweise davon aus, dass bis zu 70 % des sich in der Umwelt befindlichen Ammoniaks, auf die Nutztierhaltung zurückzufüh­ren sind. Diese sind jedoch starken Konzentrationsschwankungen unterlegen. So verzeichnet die Haltung von Mastschweinen beispielsweise einen Freisetzungs-Anteil von 68 % - die Milchkuhhaltung mit ca. 33 % deutlich weniger.

Gelangen die N-Emissionen direkt aus den Haltungsformen der Nutztiere in den Boden und somit ins Grundwasser, spricht man hierbei von N-Punktquellen (ĪRMER& Kischbaum 2010). Solch punktuelle N-Stoffeinträge, sind dabei bei allen Nutztierformen vorzufmden. Besonders stark sind diese jedoch bei der Geflügelhaltung ausgeprägt. Die Ausläufe der Tiere sind meist schmal und lang angelegt. Die Hühner nutzen so nur einen kleinen Teil der Fläche - jedoch intensiver. Binnen weniger Wochen wächst im Auslauf keine Gras-Boden-Bedeckung mehr nach. Der im Kot enthaltene Stickstoff wird somit nicht verbraucht und sickert mit dem Nie­derschlag in den Boden. Eine solche Überdüngung der Auslaufflächen ist bereits ab einer An­zahl von 220 Tieren zu beobachten, in den meisten Legehennen-Betrieben sind jedoch weit mehr als 10.000 Tiere vorzufmden (Frühschütz 2017).

Da die Nutztiere innerhalb der Landwirtschaft zur Nahrungsmittelproduktion verwendet wer­den, geht auch hier die Entwicklung der Tierbestandszahlen mit dem Anstieg der Weltbevöl­kerung und dem N-Düngemitteleinsatz einher (vgl. Abbildung 6).

XüE und Landis (2012: zit. in SRU 2017, s. 184) beschreiben, dass zur Produktion von ei­nem Kilogramm tierischen Lebensmittels generell mehr Stickstoff eingesetzt werden muss, als bei der Erzeugung gleicher Mengen pflanzlicher Nahrungsmittel.

Ausschlaggebend für die Stickstoffbilanz sind, neben den Haltungsformen, vor allem die Tierhaltungszahlen. Mit dem Anstieg der Bevölkerung und eines erhöhten Fleischkonsums kam es folglich auch zu einem Anstieg der Nutztierzahlen.

״Die Landwirtschaft und speziell die landwirtschaftliche Nutzviehhai­tang unterlagen im Laufe der letzten Jahrzehnte einen tiefgreifenden Strukturwandel, der durch Prozesse der Konzentration, Spezialisie­rung und Intensivierung gekennzeichnet ist. “ (ISPA2012, s. 5)

Betrachtet man die Zahlen der Viehbestände Deutschlands (1999-2000), so wird ersichtlich, dass diese zwischen den einzelnen Bundesländern stark variieren. Ausschlaggebend hierbei vor allem die naturräumlichen Gegebenheiten (ISPA 2012, s. 7).

Das Bundesland Bayern ist beispielsweise stark durch die Rinder- und Milchtierhaltung ge­prägt. Begründet wird dies in den morphologischen und klimatischen Gegebenheiten des Bundeslandes. Die Steilen Gebirgshänge erlauben oftmals nur Futterbau und Weidehaltung. Speziell im Bereich des Hochgebirgsklimas der Alpen kann oftmals keine andere landwirt­schaftliche Nutzung der Flächen erfolgen.

Ein weiteres Beispiel stellt das Bundesland Niedersachsen dar. Hier sind die Böden meist von minderwertiger Qualität und zum Teil nur unzureichend für den Ackerbau geeignet. Ebenso werden die Böden durch die Z.T. hohen Grundwasserstände geprägt - dies betrifft vor allem die Marschböden im Norden des Landes. Diese Bereiche werden deshalb vorwiegend zur Grünfuttermittelerzeugung verwendet.

Innerhalb des Bundeslandes Nordrhein-Westfalens sind vor allem die nördlichen durch die Schweinehaltung gekennzeichnet. Die Nähe zu den Agglomerationsräumen, die Weiterent­Wicklung der Kühltechnik und auch die Risikobereitschaft der Bauern trugen vornämlich dazu bei, dass sich dort das Zentrum der deutschen Schweinehaltung herausprägen konnte (ISPA 2015, s. 7).

Erfasst werden die Nutztierzahlen in sogenannten Großvieheinheiten (GVE oder GV). Für die einzelnen Nutztierarten existieren dabei spezielle Umrechnungsschlüssel. Basis ist dabei je­doch immer das Lebendgewicht der einzelnen Nutzierarten - 1 GVE entspricht dabei immer ca. 500 kg Lebendgewicht. Die nachfolgende Abbildung zeigt die in Tierarten, die in Deutschland als Nutztierarten definiert sind. Zudem zeigt sie den jeweils tierartspezifischen Umrechnungsschlüssel.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 86: GV Umrechnungsschlflssel

(Statistisches Bundesamt 2014, s. 8).

Die nachfolgenden Darstellungen über die Nutztierzahlen basieren alle auf den öffentlich zu­gänglichen Daten des Statistischen Bundesamtes aus dem Jahr 2011 und beziehen sich dabei auf die im Jahr 2010 erhobene Agrarstrukturerhebung.

Die nachfolgende Tabelle zeigt die Veränderungen der Großvieheinheiten Deutschlands der Jahre 1999 bis 2010.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 87: Entwicklung der GVE in Deutschland [1999-20101 (Eigendarstellung, Daten nach Statistisches Bundesamt 2011a).

Wie anhand der Abbildung und der nebenstehenden Tabelle ersichtlich wird, weisen die Bun­desländer Bayern und Niedersachsen mit jeweils mehr als 2,8 Mio. GVE die größte Anzahl an Großvieheinheiten auf. Fast die Hälfte aller deutscher Großvieheinheiten, wurden im Jahr 2010 in alleine in diesen beiden Bundesländern gehalten. Die Bundesländer Nordrhein­Westfalen, Schleswig-Holstein, Baden-Württemberg verzeichnen diesbezüglich eine deutlich geringere Anzahl an Großvieheinheiten. Die geringste Anzahl an GVE's weisen jedoch die Bundesländer Brandenburg, Rheinland-Pfalz und das Saarland auf.

Wie anhand der Tabelle und auch der Grafik ebenso erkennbar sind, sind die Zahlen der GVE's in alles Bundesländern samt rückläufig. Dennoch ist vor allem der Nord-Westen Deutschlands durch eine erhöhte Konzentration den anderen Gebieten Deutschlands gegen­über gekennzeichnet. Insgesamt wurde die Anzahl der GVE's in Deutschland um ca. 2 Mio. Tiere minimiert.

ISP A (2012, s. 12) geht davon aus, dass sich die Zahl der Mastschweine in den Jahren 1999­2010 um ca. 1,5 Mio. Tiere bundesweit erhöht (vgl. Abbildung 13). Aussagen bezüglich der Geflügelbestände sind nicht bekannt, da zum Zeitpunkt der Geflügel-GVE eine Umstrukturie­rung der Haltungsformen stattgefunden hat. Ebenso bestehen zwischen den verschiedenen Geflügelbestandsdatenbanken große Differenzen. Dies erschwert eine Bilanzierung der Ge­flügelbestände immens (ISPA 2012, s. 12). Nachfolgend werden auf der Datengrundlage des Statistischen Bundesamtes in der Abbildung 13 die Bestandsentwicklungen der einzelnen Nutztierarten der Jahre 1999 bis 2010 aufgezeigt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 88: Nutztierbestandszahlen in Deutschland 1999 und 2010 (Eigendarstellung, Daten nach Statistisches Bundesamt 2011).

Anhand der Tabelle ist erkennbar, dass vor allem der Bestand der Milchkühe aufgestockt wurde. Laut Greenpeace (2017) ist dies mit dem Wegfall der Milchquotenbegrenzung be­gründet.

Neben der Darstellung der Großvieheinheiten und der Bestandszahlen, ist vor allem die Vieh­dichte zur Darstellung der Nutztierzahlenentwicklungen von großer Bedeutung. Ermittelt wird die Viehdichte dabei wie folgt:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Nach der Definition der Emährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen (FAO), wird eine Nutztierdichte ab einer Besatzdichte von 10 Großvieheinheiten pro ha landwirtschaftlicher Nutzfläche als Intensivtierhaltung definiert (FAO 1995).

Anhand der landwirtschaftlichen Nutzflächengrößen und der Großvieheinheiten der jeweili­gen Bundesländer, ergibt sich die nachfolgende Abbildung, welche ebenjene Viehbesatzdich­ten in Deutschland aufzeigt - basierend auf dem Durchschnitt der Viehbesatzdichte der jewei­ligen Landkreise des Bundeslandes. Die Abbildung kann somit als Indikator für die Nutztier­verteilungsdichten herangezogen werden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 89: Nutztierdichten der einzelnen Bundesländer Deutsch­lands (Statistisches Bundesamt 2011 - in: ISPA 2012, s. 9).

Beim Betrachten der einzelnen Nutztierraten wird ersichtlich, dass die Rinderhaltung inner­halb aller Bundesländer den Großteil der vorhandenen Tierbestände ausmacht. Hier wird die bereits erwähnte markante Ausprägung der Rinderhaltung in Bayern, basierend auf den regio­nal spezifischen naturräumlichen Gegebenheiten ersichtlich. Im Bundesland Nordrhein- Westfalen spiegelt sich die ebenfalls bereits erwähnte hohe Konzentration an Schweinen wie­der.

Betrachtet man neben der Bundesebene die Landkreisebene, so werden erhebliche Unter­schiede bezüglich der Verteilung Nutzviehdichte innerhalb der Bundesländer erkennbar.

So ist die Nutztierdichte im Weser-Ems-Bezirk (Raum Oldenburg) deutlich höher als im übri­gen Bundesgebiet. Grund hierfür ist vor allem der kostengünstige Futtermittelimport aus Übersee, über die Weser-Häfen können diese unproblematisch an die umliegenden landwirt­schaftlichen Betriebe verteilt werden (Greenpeace 2017).

Grundsätzlich ist jedoch zu erwähnen, dass die steigende Anzahl an Nutztieren vor allem zu einem vermehrten Gülleüberschuss führt. Dieser kann jedoch nicht einfach zusätzlich auf den Feldern ausgebracht werden. Dies hätte weitere Stickstoffeinträge in das Grundwasser zur Folge - erhöhte N-Frachten bzw. eine erhöhte Grundwasserverunreinigung würden daraus resultieren. Da jedoch nicht alle Viehbetriebe über ausreichend große Ackerflächen verfügen, um das erhöhte Gülleaufkommen verwerten zu können, müssten vermehrt größere Güllebe­hälter zur Zwischenlagerung errichtet werden - diese sind in der Errichtung jedoch sehr teuer. Hinzu kommt, dass bereits bestehende Güllebehälter zunehmend undichter werden. Es ist somit kein Einzelfall, dass Gülle aus den Tanks austritt und so punktuell in den Boden bzw. das Grundwasser sickert. Ebenso besteht die Gefahr, das Güllebehälter explodieren oder plat­zen. Wird dies nicht unverzüglich bemerkt, können so mehrere tausend Liter Gülle ungehin­dert die Bodenzone bzw. das Grundwasser passieren (z.B. Hambetrger Abendblatt 2017).

Da in vielen Fällen der Mehranfall von Gülle zusätzlich Zwischengelagert werden kann, wur­de eine innerhalb einiger Bundesländer eine Güllebörse eingeführt. Diese ermöglicht Tierhai- tem und Landwirten ihre überschüssigen Wirtschaftsdünger an Landwirte zu verkaufen, die über keinen betriebseigenen Dünger verfügen und dennoch auf die Düngung auf ihren Flä­chen angewiesen sind (Behre 2017; BMEL 2016, s. 20).

Wie hoch die N-Grundwasserbelastungen auf Grund von austretenden Stallabwässem sind, ist derzeit nicht dokumentiert.

2.3 Stickstoffverbindungen in Grund- und Roh-/ Trinkwasser

Die vorherigen Kapitel beschrieben die Belastung der Grund- bzw. Oberflächengewässer Deutschlands aufgrund von Nitrateinträgen aus der Landwirtschaft.

Da in Deutschland 74 % der Trinkwassergewinnung anhand der Grundwässer erfolgt (UBA 2017), beeinträchtigt das Vorhandensein von Nitrat die Trinkwasserversorgung immens. Die natürliche Nitrat-Hintergrundkonzentration innerhalb der Aquifere ist als sehr gering anzuse­hen - bundesweit liegt diese unter 10 mg/1 (Kunkel et al. 2010; Schipper et al. 2010). Jegli­che Konzentrationen, die überhalb dieser Konzentration liegen, können anthropogenen Ur­Sprunges angesehen werden (vgl. Kap. 2.1.1). Als Hauptverursacher für erhöhte Nitratwerte im Grundwasser, gilt das Ausbringen von Düngemitteln auf landwirtschaftlichen Nutzflächen (Grizetti et al. 2011, s. 380).

Laut Seidel (1996, s. 162) überschreitet das Grundwasser seit dem Jahr 1986 den festgeleg­ten Grenzwert von 50 mg/1 vielerorts (vgl. Kap. 2.3.2.5). Folglich darf das Grundwasser nicht ohne Aufbereitung oder Zumischung von nitratarmen Wasser an den Menschen abgegeben werden.

2.3.1 Auswirkungen auf den menschlichen Organismus

Betrachtet man den Parameter Nitrat isoliert, so ist eine Gesundheitsgefährdung für den Men­sehen sehr unwahrscheinlich. Erst ab einer Stoffkonzentration von circa 500 mg/1 Nitrat treten erste Entzündungserscheinungen innerhalb des menschlichen Körpers auf (Land Oö 2017).

In Deutschland liegt die täglich unbedenkliche Nitrat-Gesamtaufnahmemenge (Trinkwasser und Lebensmittel zusammen) für den Menschen bei 45-75 mg Nitrat. Für Nitrit beträgt sie !,7-3,3 mg.

Eine erhöhte Nitratzufuhr innerhalb des menschlichen Organismus, geht vor allem mit der Gefahr der Methämoglobinbildung (Auslöser der ״Säuglingsblausucht“) einher. Bedenklich ist hierbei jedoch nicht das Nitrat, sondern viel mehr Nitrit (Seidel 1996, s. 164).

Insgesamt werden 5-20 % der aufgenommenen Nitratmenge im menschlichen Organismus durch den Speichel in Mundhöhle zu Nitrit reduziert. Dieses bindet sich anstelle des Sauer­Stoffes an das Hämoglobin und bildet Methämoglobin aus. Eine Stoffübertragung in das Ge­webe ist somit nicht mehr möglich (BORNEFF et al. 1993: zit. in Seidel 1996, s. 164).

Der normal physiologische Methämoglobin-Hämoglobin-Anteil (kurz: Meth-Hb-Anteil) im menschlichen Blut beträgt 0,2-2,0 %. Mittels eines Enzymumwandlungsprozess, der für die Rückwandlung von Methämoglobin zu Hämoglobin zuständig ist, steigt der Meth-Heb-Anteil im Blutkreislauf an, so dass die Rückverwandlung von Methämoglobin zu Hämoglobin nur vermindert stattfindet (Seidel 1996, s. 164).

Bereits ab einem Meth-Hb-Konzentration von 1,1-2,4 Grammprozent (g%) im Blut, entsteht eine Zyanose (ugs. Blausucht). Bereits ab einem Gehalt von 4,8 g% kommt es zur Ausbildung von Verwirrtheit und Übelkeit. Bei mehr als 70 % Gesamthämoglobin im Blutkreislauf, kommt es zum Tot (HöLL 2010, s. 767). Bei Säuglingen innerhalb der ersten drei Lebensmo­naten, ist diese Enzymaktivität generell um etwa 1/3 vermindert. Aus diesem Grund besteht bei ihnen eine erhöhte Gefährdung, an einer Methämoglobinämie zu erkranken. Ab welcher Nitritmenge bei Säuglingen ein Krankheitsbild auftritt, ist nicht ganz genau bekannt. Für ge­sunde Säuglinge mit einer normalen Hämoglobinaustattung, geht jedoch bei den Trinkwasser­Grenzwerten von Nitrat bzw. 0,1 mg/1 Nitrit keine Gefahr aus (HöLL 2010, s. 768; Seidel 1996, s. 165).

Neben der Ausbildung einer Methämoglobinämie, wird Nitrat eine Tertiärtoxizität nachgesagt (Land Oö 2017). Diese beruht, auf der Bildung von Nitrit und sekundären Aminen zu Nitro­saminen, innerhalb eines optimalen pH-Wertes von 3-4 im Magen-Darm-Trakt (Seidel 1996, s. 165 f).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 90: Bildung von Nitrosaminen aus Lebensmitteln und Trinkwasser, sowie Bildung von Nitrosaminen im menschlichen Körper (Seidel 1996, s. 162 und 168).

Tierische Langzeitstudien belegen die kanzerogene Wirkung von Stickstoff auf den menschli­chen Körper (HöLL 2010, s. 769; IARC 2006 - zit. in: SRU 2015, s. 113). Bis dato ist keine Tierspezies bekannt, bei der eine erhöhte Stickstoffzufuhr keine Tumore hervorgebracht ha­ben (WHO 2011; MIRVISH 1977: beide zit. in: SRU 2015, s. 113). Die Tumore bilden sich laut Cantor et al. (2006), dabei vor allem in der Harnblase, dem Dickdarm und der Bauch­Speicheldrüse aus. Rein epidemiologische Zusammenhänge zwischen der Nitratbelastung des Trinkwassers und der Krebshäufigkeit beim Menschen, sind jedoch nicht eindeutig belegt. Generell besteht aber die Vermutung, dass mit einer erhöhten Aufnahme von Nitrat aus Le­bensmitteln und Trinkwasser, ein höheres Krebsrisiko eihergeht (Bednarek et al. 2014, s. 134; Seidel 1996, s. 167).

2.3.2 Rechtliche Regelungen

Da Stickstoffverbindungen in einem unnatürlichen Maße als schädlich für den Menschen ein­gestuft sind, wurden verschiedene Gesetze, Verordnungen und Richtlinien zum Umgang mit Stickstoffverbindungen und deren Grenzwerte im jeweiligen Medium festgesetzt (Pfannerstill et al. 2016; Ferreira et al. 2011; BORCHARDT et al. 2010; Seeger 1999). Folgend wird auf die Gesetzgebungen innerhalb der Medien Boden, Grundwasser/Rohwasser und Trinkwasser eingegangen. Die Hierarchie der Gesetze ist dabei Absteigend - von EU­Ebene, hin zur Landesebene bzw. den Verordnungen/Richtlinien (Abb. 16).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 91: Hierarchische Regelung der Nitratprävention in Gewässern, Grundwasser, Trink- und Rohwässern (Eigendarstellung)■

Innerhalb der angeführten Rechtsvorschriften/Regularien in Bezug auf den N-Gehalt im Grund- und Trinkwasser sind vornämlich so genannte Grenzwerte angeführt. Ein Grenzwert wird laut dem Bundesgesundheitsblatt (2009, s. 1202) wie folgt definiert:

״ Grenzwerte sind in Gesetzen und Verordnungen politisch festgelegte Höchstkonzentrationen für natürliche Inhaltsstoffe

2.3.2.1 Nitratrichtlinie der europäischen Union (91/676/EWG)

Um die Nitrateinträge der Landwirtschaft größtmöglich zu minimieren, ist im Jahr 1991 von der Europäischen Union die Nitratrichtlinie (Richtlinie 91/676/EWG) erlassen worden.

״ Weil der diffuse Eintrag von Nitrat in das Grundwasser der Europai- schen Gemeinschaft überwiegend auf die Landwirtschaft zurückzuführen ist, wurden mit der Richtlinie 91 676 EWG allen Mitgliedstaaten Anfor­derungen zum Schutz der Gewässer gegen Verunreinigungen durch Nit­rat aus landwirtschaftlichen Quellen vorgegeben. “ (BMUB & BMEL 2017, s. 49)

Weiterhin soll mit der Nitratrichtlinie die Anwendung der guten fachlichen landwirtschaftli­chen Praxis deutlich gefördert werden. Aus diesem Grund sind die EU-Mitgliedsstaaten in­nerhalb der Richtlinie verpflichtet worden, Aktionsprogramme, welche den Nitrateintrag mi­nimieren, in einem vieljährigen Turnus zu präsentieren (BMUB & BMEL 2017).

Innerhalb des § 62a WHG (Wasserhaushaltsgesetz) wurden die für Deutschland geltenden Verpflichtungen festgesetzt (siehe 2.3.3 Wasserhaushaltsgesetz). Ebenso erfolgt eine jährliche Zustandserhebung, welche dann als Nitratbericht veröffentlicht wird. Hauptinhalte dieses Be- lichtes sind dabei das Monitoring, Ergebnisse und Aktionsprogramme zur Minimierung des Nitratgehaltes im Grundwasser (s. Kap. 2.3.3). Herausgegeben wird der Bericht in Zusam­menarbeit des BMU mit dem BMELV (BMU & BMELV 2012, s. 2).

Nach Auffassung der zuständigen EU-Kommission, ist Deutschland, im Rahmen der derzeiti­gen Gesetzgebung, bis dato nicht den Pflichten der Umsetzung aus der Nitratrichtlinie nach­gekommen. Aus diesem Grund wurde zum Mai 2016 ein Vertragsverletzungsverfahren gegen Bundesrepublik Deutschland eröffnet (DNR 2016). Grundsätzlich soll die Nitratrichtlinie da­bei durch die Düngerverordnung (kurz: DüV) realisiert werden (DüV 2006).

Um eine Überwachung des Nitrateintrages in das Grundwasser, verursacht durch die Land­Wirtschaft, zu schaffen, wurde im Jahr 1995 ein Messnetzt aus 186 Messstellen geschaffen. Mittels dieses Messnetzes konnten nun nicht mehr nur die Nitrateinträge in das Grundwasser, sondern auch die Entwicklungen der N-Konzentrationen am einzelnen Messpunkt über länge­re Zeiträume dokumentiert werden (BMU & BMELV 2012). Ebenso kann das Messnetz her­vorragend zur Ermittlung der Maßnahmenwirksamkeiten zur N-Minimierung herangezogen werden. Da es sich bei diesem Messnetzt jedoch um ein Sondermessnetz handelte, galt es den anderen Grundwassermessnetzten gegenüber wenig repräsentativ. Lücken existierten hierbei besonders bei der allgemeinen Beschreibung bzw. der Verteilung/Vorkommen von Nitrat im Grundwasser auf bundesdeutscher Ebene auf. Aufgrund dieser Mängel wurde im Rahmen des neu anstehenden Nitratberichtes eine Überarbeitung der Messstellenauswahl bzw. des Mess­netzes vorgenommen. Anhand der nachfolgenden Kriterien soll, das nun existierende N- Messnetzt mit den anderen Grundwassermessnetzen Deutschlands vergleichbar sein (BMUB &BMEL2017, s. 38 f):

- die Unterbringung der Messstellen im oberflächennahem Grund­Wasserleiter,
- die Verteilung der Messstellen soll die Landnutzung repräsentativ wiederspiegeln,
- die Anzahl der Messstellen richtig sich nach Größe des Bundeslan­des,
- N-Daten sollen rückwirkend bis zum Jahr 2008 vorliegen um Kon­zentrations-Entwicklungen zu verdeutlichen,
- sofern möglich, wurden die alten Messstellen in das neue Messnetz übernommen.

Nach der Weiterentwicklung des Messnetzes verfügt Deutschland nun über insgesamt 1200 Messstellen. Dies entspricht einer Messdichte von circa 3,5 Messstellen pro 1000 km2.

[...]

Ende der Leseprobe aus 158 Seiten

Details

Titel
Untersuchung des Zusammenhangs zwischen der landwirtschaftlichen Nutztierdichte und dem Stickstoffgehalt im Trinkwasser in der BRD
Untertitel
Reaktiver Stickstoff im Trinkwasser
Hochschule
Georg-August-Universität Göttingen  (Geographisches Institut)
Note
1,0
Autor
Jahr
2018
Seiten
158
Katalognummer
V427400
ISBN (eBook)
9783668800144
Sprache
Deutsch
Schlagworte
Nitrat, Massentirhaltung, Trinkwasser, reaktiver Stickstoff, N
Arbeit zitieren
Friederike Schnitter (Autor), 2018, Untersuchung des Zusammenhangs zwischen der landwirtschaftlichen Nutztierdichte und dem Stickstoffgehalt im Trinkwasser in der BRD, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/427400

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