Ammoniakdynamik im Naturschutzgebiet Robenhuserriet
Lokale NH3-Quellen verursachen zusammen mit der Witterung eine starke zeitliche Dynamik der NH3 Belastungen und Stickstoffeinträge. Mit üblichen NH3-Passivsammlermessungen, die Monatsmittel liefern, lässt sich diese nur eingeschränkt erfassen. Zwischen 2021 und 2022 führte OSTLUFT im Rahmen eines Messprojekts zeitlich hochaufgelöste Messungen von NH3 und der Meteorologie in einem Naturschutzgebiet durch, um den Verlauf der NH3-Einträge zu identifizieren. Die Messungen fanden im Robenhuserriet am Pfäffikersee statt. Die Ergebnisse des Projekts können bei der Interpretation der Langzeitmessreihen mit NH3-Passivsammlern helfen.
Bericht
Ammoniak verursacht schädliche Stickstoffeinträge in empfindliche Ökosysteme
Im Schweizer Mittelland werden die kritischen Eintragsraten für atmosphärischen Stickstoff (Critical Loads, CLO) und die kritischen Konzentrationen für Ammoniak (Critical Levels, CLE) in empfindliche Ökosysteme flächendeckend überschritten. Hauptverursacher ist Ammoniak (NH3) aus der intensiven Tierhaltung, dabei tragen verschiedene Bereiche wie Stall, Güllelager und Gülleausbringung zum Eintrag bei. Modellstudien zeigen, dass rund die Hälfte der Einträge in Naturschutzgebiete durch landwirtschaftliche Quellen im nahen Umfeld (< 2 km Entfernung) verursacht wird.
Messstandorte und Umfeld
Das Naturschutzgebiet Robenhuserriet am Pfäffikersee gilt als besterhaltener Verlandungskomplex der Nordschweiz mit Hoch- und Flachmooren sowie Streu- und Moorwiesen. Er wird im Norden durch den See und im Süden durch das Siedlungsgebiet von Wetzikon begrenzt. Im Osten und Westen grenzt das Naturschutzgebiet an landwirtschaftlich bewirtschaftete Flächen, die als NH3-Quellen zählen, wenn sie gedüngt werden. Weitere mögliche Quellen sind Tierhaltungsbetriebe im näheren und weiteren Umfeld. Fast überall im Schweizer Mittelland liegen empfindliche Ökosysteme im Einflussbereich landwirtschaftlicher Betriebe und das Robenhuserriet ist keine Ausnahme.
An insgesamt sieben Standorten im Riet wurde die Ammoniakbelastung erfasst. Zur Messung der monatsgemittelten NH3-Konzentration wurden Passivsammler eingesetzt. Zentral im Naturschutzgebiet wurde am Standort 7 zusätzlich das kontinuierlich messende System miniDOAS eingesetzt, um die Belastung in hoher Zeitauflösung zu erfassen. Die Messstandorte wurden in drei Standorttypen eingeteilt:
| Kernzone | Standorte 2, 7 | Standorte unmittelbar im Naturschutzgebiet, zwischen 400 m bis 700 m von der landwirtschaftlichen/städtischen Zone entfernt |
| Landwirtschaftliche Randzone | Standorte 1, 5, 6 | in unmittelbarer Nähe zu landwirtschaftlichbewirtschafteten Flächen |
| Städtische Randzone | Standorte 3, 4 | in unmittelbarer Nähe zum Siedlungsgebiet |
Räumliche Verteilung von Ammoniak zeigt Quelleneinflüsse
Die Standorte 1, 5 und 6 weisen in der landwirtschaftlichen Randzone die höchsten Ammoniakbelastungen auf. Sie bewegen sich zwischen 2.3 µg/m3 und 2.9 µg/m3. In der städtischen Randzone 3 und 4 liegen sie zwischen 1.9 µg/m3 und 2.1 µg/m3. In der Kernzone 2 und 7 liegt die Ammoniakbelastung für das Jahr 2021 zwischen 1.9 µg/m3 und 2.5 µg/m3. An allen Standorten ist der Critical Level (CLE) für NH3 von 1.0 µg/m3, welcher für dieses Naturschutzgebiet gilt, überschritten.
Ammoniakbelastung in µg/m³
Messstandorten für die Jahre 2021 und 2022
| Messperiode | Kernzone | Städtische Randzone | Landwirtschaftliche Randzone | CLE | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Standort | 2 | 7 | 3 | 4 | 1 | 5 | 6 | |
| 2021 | 1.9 | 2.0 | 2.0 | 1.9 | 2.6 | 2.3 | 2.7 | 1.0 |
| 2022 | 2.0 | 2.5 | 2.1 | 2.0 | 2.8 | 2.6 | 2.9 | 1.0 |
| März 2022 | 5.2 | 6.2 | 5.3 | 5.9 | 6.3 | 7.0 | 8.2 | –– |
Gülleausbringung und Meteorologie beeinflussen Ammoniakbelastung
Bedingt durch das heisse Jahr 2022, welches vor Ort im Jahresmittel rund 2 °C wärmer war als 2021, sowie einzelne Monate, die eine bis 5 °C höhere Temperatur und weniger Niederschlag aufwiesen als 2021, lag die Ammoniakkonzentration 2022um 6 % bis 25 % höher als 2021. Die zu Standorttypen gruppierten Messstandorte zeigen für die Kernzone und die städtische Randzone einen ähnlichen Verlauf der Ammoniakkonzentration. Hingegen ist die landwirtschaftliche Randzone in den meisten Monaten, ausser den Wintermonaten, deutlich höher als die anderen Standorttypen belastet. Im Frühling ist eine deutliche Erhöhung der Konzentration festzustellen, wie der Monatswert von März 2022 zeigt. Dann werden erste Hofdüngergaben auf die Felder gebracht und gleichzeitig die während der Wintermonate gefüllten Güllelager geleert. Die milden Bedingungen im Herbst 2022 begünstigten zusätzlich die Ausbringung von Hofdünger.
Mit dem miniDOAS können schnelle Wechsel der Ammoniakkonzentration, verursacht z. B. durch Gülleausbringung oder Regen, gemessen werden. So zum Beispiel im Frühjahr 2022, als die Ammoniak-Stundenmittelwerte durch erste Gülleausbringungen im Grossraum des Naturschutzgebiets auf fast 30 µg/m3 stiegen. Mit dem Einsetzen des Regens, der NH3 effizient aus der Luft auswäscht, sank die Ammoniakbelastung wieder deutlich. Auch über das weitere Jahr gab es immer wieder Phasen mit erhöhter Belastung, in denen Ammoniak von Aktivitäten aus der näheren Umgebung oder über Ferntransport ins Gebiet gelangte.
