Stickstoff aus der Luft: eine Belastung für Moore, Wälder und Wiesen

Stickstoffeinträge aus der Luft belasten Moore, Wälder und artenreiche Wiesen seit Jahrzehnten. Aktuelle Messungen und Berechnungen von Ostluft zeigen: Die kritischen Eintragswerte werden teilweise deutlich überschritten – mit schädlichen Folgen für Biodiversität und Stabilität der empfindlichen Ökosysteme. Besonders Ammoniak aus der Landwirtschaft trägt zur Belastung bei. Zukünftige Messungen können den Erfolg von Minderungsmassnahmen aufzeigen.

Gasförmiges Ammoniak (NH₃) und Stickoxide (NO_x) gehören zu sogenannten «reaktiven» Stickstoffverbindungen. In der Atmosphäre werden sie teilweise in weitere Stickstoffverbindungen umgewandelt, tragen zur Bildung von Feinstaub bei und können über weite Distanzen verfrachtet werden. Dabei gelangt der reaktive Stickstoff aus der Luft auch in naturnahe Ökosysteme. Seit Beginn des Industriezeitalters ist deutlich mehr reaktiver Stickstoff in der Umwelt vorhanden als unter natürlichen Bedingungen. Der Stickstoffkreislauf ist dadurch aus seinem natürlichen Gleichgewicht geraten. Die industrielle Herstellung stickstoffhaltigen Kunstdüngers und die intensive Landwirtschaft ermöglichen heute eine deutlich höhere Nahrungsmittelproduktion als noch vor hundert Jahren. Gleichzeitig entweicht dabei jedoch viel Ammoniak in die Luft. Im Ostluft-Gebiet stammen rund 94 Prozent der gesamten Ammoniak-Emissionen aus der Landwirtschaft. Davon wiederum werden 94 Prozent durch die Tierhaltung verursacht. Eine weitere Quelle für reaktiven Stickstoff sind Verbrennungsprozesse, bei denen Stickoxide entstehen. Rund zwei Drittel dieser Emissionen kommen aus dem Strassenverkehr.

Quelle: Kanton Zürich / AWEL

Seit 25 Jahren misst Ostluft die Belastung mit Ammoniak. Bis 2019 geschah dies meist punktuell und oft bezogen auf lokale Fragestellungen. Langfristige Messreihen zum Stickstoffeintrag in empfindliche Ökosysteme gibt es im Ostluft-Gebiet vor allem am Standort Bachtel sowie – durch die Eidgenössische Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft (WSL) – in Schänis. Zusätzliche Daten wurden in den Jahren 2000 und 2014 im Rahmen landesweiter Messkampagnen an wenigen weiteren Standorten erhoben. Seit 2019 misst Ostluft die Belastung systematischer an ausgewählten empfindlichen Ökosystemen. Das ist wichtig, weil regionale Emissionsquellen und schwankende Wettereinflüsse grosse räumliche und zeitliche Unterschiede verursachen. Nicht an allen Standorten kann das vollständige Messprogramm durchgeführt werden, das für die genauere Bestimmung der Stickstoffeinträge nötig wäre. Deshalb werden fehlende Anteile mithilfe von Luftbelastungskarten und statistischen Modellen ergänzt, die auf Messdaten anderer Standorte beruhen. In einigen Abbildungen werden diese Anteile als «geschätzt» ausgewiesen. Ammoniak selbst wird jedoch an allen betrachteten Standorten gemessen. 

Im Ostluft-Gebiet stammen derzeit im Durchschnitt rund drei Viertel des Stickstoffeintrags in empfindliche Ökosysteme aus Ammoniakquellen. Je nach Standort liegt dieser Anteil zwischen 59 und 88 Prozent. Davon werden im Durchschnitt rund 54 Prozent gasförmig eingetragen, 42 Prozent über den Niederschlag und ein kleiner Anteil im Feinstaub gebunden. Das verbleibende Viertel stammt aus Stickoxidquellen; je nach Standort liegt dieser Anteil zwischen 12 und 41 Prozent. Davon gelangen im Durchschnitt rund 45 Prozent gasförmig in die Ökosysteme, etwa die Hälfte über den Niederschlag und der Rest als Feinstaub. Je nach Ökosystemtyp und der regionalen Stärke der umliegenden Ammoniakquellen (in Abbildungen als «NH₃-Umfeld» bezeichnet) unterscheiden sich die Einträge stark. Aktuell liegen sie bei etwa 10 bis 40 Kilogramm Stickstoff pro Hektar und Jahr. 

Wissenschaftlich definierte sogenannte kritische Eintragswerte zeigen, wie viel Stickstoff ein Ökosystem aufnehmen kann, bevor dauerhafte Schäden auftreten. Die Messungen von Ostluft zeigen: Im Ostluft-Gebiet werden die kritischen Eintragswerte in praktisch allen untersuchten empfindlichen Ökosystemen überschritten – teilweise um mehr als das Sechsfache. Eine wichtige Rolle spielt dabei die Stärke der regionalen Ammoniakquellen. Die kritischen Eintragswerte dienen auch als Referenz zur Beurteilung der sogenannten «Übermässigkeit der Immissionen» nach den Kriterien der Schweizer Luftreinhalteverordnung. Im Falle übermässiger Immissionen sollen demnach kantonale Massnahmenpläne aufgestellt werden. 

Die wenigen verfügbaren Langzeitmessreihen zeigen in den letzten 25 Jahren eine eher geringe Abnahme der Stickstoffeinträge. Ein Grund dafür ist, dass die Ammoniak-Emissionen im Ostluft-Gebiet seit 2005 um rund 14 Prozent gesunken sind. Das nationale Minderungsziel des Bundesrats liegt hingegen bei 40 Prozent. Hinzu kommt, dass Wetterschwankungen und Klimaentwicklung die Emissionen, Ausbreitung, Umwandlung und den Eintrag reaktiver Stickstoffverbindungen beeinflussen. Diese Effekte können geringere langfristige Entwicklungen in Messreihen überlagern. Seit dem Jahr 2024 ist es in der Schweiz bis auf einige Ausnahmen (z.B. Hangneigung > 18%) Pflicht, Gülle mit emissionsarmen Techniken auszubringen. Die verschiedenen Einflüsse auf die Stickstoffeinträge erschweren es, die Minderungswirkung durch den flächendeckenden Einsatz dieser Ausbringtechniken direkt in den Messwerten zu erkennen. Dennoch: in den letzten Jahren wurden die tiefsten Einträge seit Beginn der Langzeitmessreihen beobachtet – ein erster Hinweis auf Verbesserungen. Im Vergleich zu Ammoniakquellen fällt der Anteil von Stickoxidquellen am Stickstoffeintrag geringer aus. Deutliche Minderungen der Stickoxid-Emissionen haben im letzten Jahrzehnt trotzdem einen erkennbaren Beitrag von grob 3 Kilogramm Stickstoff pro Hektar und Jahr zur Minderung der Stickstoffeinträge in empfindliche Ökosysteme geleistet. Um statistisch belastbare Langzeittrends zu bestimmen und Minderungswirkungen sicher nachzuweisen sind weitere Messjahre entscheidend.

• Dossier Stickstoffhaltige Luftschadstoffe und Biodiversität BAFU
• Critical Loads und Critical Levels für Luftschadstoffe BAFU
• BAFU-Vollzugshilfe Übermässigkeit von Stickstoff Einträgen und Ammoniak Immissionen
• Fachbericht Ammoniak-Immissionsmessungen in der Schweiz
• Fachbericht Atmosphärische Stickstoff-Deposition in der Schweiz