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 Qualitätsmängel 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. Zurückzuführen sind die Überschreitungen vornämlich auf die unzureichende Qualität des Grundwassers. 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 vornämlich den Nitratgehalt im Grundwasser ansteigen lässt. 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 Grundwasserqualität langfristig entgegen zu wirken.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
1.1 Problemstellung
1.2 Zielsetzung und Forschungshypothesen
1.3 Aufbau der Arbeit
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 Rechtliche Regelungen
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 der Bundesländer
4.1.2 Überschreitungen innerhalb der Landkreise
4.2 Nutzviehkonzentrationen in den Landkreisen
4.3 Zusammenhangsuntersuchungen zwischen der Nutztierdichte und den N-Kontaminationen 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. Abschlussbetrachtung
5.1 Ausblick
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Arbeit untersucht den potenziellen Zusammenhang zwischen regionalen Disparitäten in der Nutztierhaltung und der Stickstoffbelastung des Trinkwassers in Deutschland. Dabei wird der Forschungsfrage nachgegangen, ob eine höhere Nutztierdichte in Landkreisen zu einer räumlichen Häufung von Grenzwertüberschreitungen bei Stickstoffverbindungen im Trinkwasser führt, um mögliche anthropogene Ursachen für Qualitätsmängel wissenschaftlich quantitativ zu erfassen.
- Analyse von Stickstoffverbindungen in der Umwelt und der Landwirtschaft
- Rechtliche Rahmenbedingungen für Stickstoff im Grund- und Trinkwasser
- Quantifizierung der Nutztierdichte mittels Großvieheinheiten (GVE)
- Geographische Datenauswertung und Korrelationsanalyse der N-Kontaminationen
- Kritische Reflexion der Datengrundlagen und Methodik
Auszug aus dem Buch
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 Wirtschaftsdüngern,
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.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Die Einleitung beleuchtet die Bedeutung der Trinkwasserreinheit in Deutschland und stellt die Problematik der landwirtschaftlich bedingten Stickstoffbelastung sowie die daraus resultierende Forschungsfrage dar.
2. Hintergrund: Dieses Kapitel erläutert die Grundlagen des Stickstoffkreislaufs, die Rolle der Landwirtschaft als Stickstoffquelle und die rechtlichen Rahmenbedingungen der Trinkwasserqualität.
3. Methodik: Hier werden die verwendeten Datensätze, die statistische Vorgehensweise sowie die Schritte zur Erstellung des Geodatensatzes für die quantitative Raumanalyse detailliert beschrieben.
4. Ergebnisse: Der Ergebnisteil präsentiert die statistische Auswertung der Grenzwertüberschreitungen und der Nutztierdichten sowie die Korrelationsanalysen zwischen diesen Parametern.
5. Abschlussbetrachtung: Das letzte Kapitel fasst die gewonnenen Erkenntnisse zusammen, bewertet die Forschungshypothesen und diskutiert Limitationen sowie Perspektiven für weiterführende Analysen.
Schlüsselwörter
Stickstoff, Trinkwasser, Nitrat, Nutztierdichte, Grundwasser, Landwirtschaft, Grenzwertüberschreitung, GVE, Düngemittel, Ammonium, Raumanalyse, Korrelationsanalyse, Anthropogener Einfluss, Wasserversorgungsgebiete, Landkreise.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit untersucht den Zusammenhang zwischen der räumlichen Konzentration von Nutztieren und dem Vorkommen von Stickstoff-Grenzwertüberschreitungen im deutschen Trinkwasser.
Was sind die zentralen Themenfelder der Arbeit?
Die Arbeit verknüpft agrarwissenschaftliche Aspekte (Nutztierdichten, Düngemitteleinsatz) mit umwelttechnischen Faktoren (Grundwasserbelastung, Trinkwasserqualität) und wendet dafür geographische Methoden an.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?
Das Ziel ist es, quantitativ zu prüfen, ob räumliche Disparitäten der Nutztierhaltung in Deutschland direkt zu räumlichen Disparitäten bei Stickstoffkonzentrationen im Trinkwasser führen.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es wird ein datenorientierter, quantitativer Ansatz der Raumanalyse verwendet. Dabei werden GIS-Daten verschneidet und statistische Korrelationsanalysen nach Pearson und Spearman-Rho durchgeführt.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Im Hauptteil werden zunächst der theoretische Hintergrund und die rechtliche Lage dargestellt, bevor die methodische Aufarbeitung der Daten und die anschließende Ergebnisanalyse der Stickstoffkonzentrationen in Bezug auf Nutztierdichten folgen.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind Stickstoff, Nitrat, Nutztierdichte, Trinkwasserqualität, GVE und administrative Gebietsstrukturen in Deutschland.
Welche Rolle spielen die Daten aus den Wasserversorgungsberichten?
Diese Berichte bilden die zentrale Datengrundlage für die Identifikation von Grenzwertüberschreitungen und ermöglichen die räumliche Zuordnung der Stickstoffkontaminationen.
Wie werden die Nutztierdichten berechnet?
Die Nutztierdichte wird berechnet, indem die Anzahl der Großvieheinheiten (GVE) durch die landwirtschaftlich genutzte Fläche des jeweiligen Landkreises in Hektar dividiert wird.
Warum konnte die erste Forschungshypothese nicht zweifelsfrei verifiziert werden?
Die statistische Auswertung ergab nur sehr schwache Korrelationen, was aufgrund der geringen Stichprobenanzahl und der Datenstruktur eine kausale Bestätigung der Hypothese ausschließt.
- Quote paper
- Friederike Schnitter (Author), 2018, Untersuchung des Zusammenhangs zwischen der landwirtschaftlichen Nutztierdichte und dem Stickstoffgehalt im Trinkwasser in der BRD, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/427400
