Erhöhte Feinstaubbildung in küstennahen Gebieten
Das größtenteils in der Landwirtschaft emittierte Ammoniak verstärkt die Bildung bestimmter Feinstaubpartikel in der Luft und fördert damit Verschmutzung im Küstenraum. In Kombination mit Schiffsemissionen ist die Partikelbildung besonders effizient. Eine der Hauptquellen der Ammoniak-Emissionen ist die Tierhaltung. Anna M. Backes und ihre Kollegen der Abteilung Chemietransportmodellierung des Instituts für Küstenforschung am Helmholtz-Zentrum Geesthacht (HZG) haben in einer Modellstudie gezeigt, dass durch eine Halbierung der Ammoniak-Emissionen die Konzentration besonders der kleinen Feinstaubpartikel in Teilen Europas im Winter um etwa ein Viertel reduziert wird.
NO3-Konzentrationen in µm/m3 für den Referenzfall sowie zwei Szenarien NEC2020 und RCAP, dargestellt für Sommer- und Wintermonate. Die Werte sind im Winter am markantesten. Jedoch lassen sich mit den Annahmen im RCAP-Szenario die Emissionen in küstennahen Gebieten deutlich reduzieren. Grafik: Anna Backes
Die Emissionen von Ammoniak (NH3) folgen einem Jahresgang und sind zwischen April und Juni sowie im September am intensivsten. Ursache ist die in dieser Zeit zumeist weit verbreitete Felddüngung. Die Wissenschaftler der Abteilung Chemietransportmodellierung im Bereich Biogeochemie im Küstenmeer zeigten in einer Simulation einen Zusammenhang zwischen NH3-Emissionen aus der Landwirtschaft und vorwiegend durch die Schifffahrt im Küstenraum der Nordsee emittierten Stickoxiden (NOx) und Schwefeldioxiden (SO2).
Demnach wird durch das Zusammentreffen beider Emissionen die Bildung insbesondere kleinster Feinstaubpartikel (PM2.5) deutlich verstärkt. Partikel mit einer maximalen Größe von 2,5 Mikrometern können beim Menschen bis weit in die Lungen gelangen und dort gesundheitsschädigend wirken.
Entwicklung verschiedener Szenarien
Die Forscher entwickelten drei Szenarien, deren Schwerpunkte als „politisch“ (NEC2020), „technisch“ (MTFR) und „verhaltensbezogen“ (RCAP) definiert wurden. NEC2020 zeigt den politisch anvisierten Zustand im Jahr 2020 und fußt auf den National Emission Ceilings (NEC).
Das MTFR-Szenario beinhaltet eine technisch machbare maximale Reduktion der Emissionen, während im RCAP-Szenario eine Reduktion des Konsums tierischer Produkte angenommen wurde. „Mit letzterer Simulation konnten wir für alle Jahreszeiten die deutlichste Reduktion der NH3-Emissionen und damit auch der Feinstaubpartikelbildung nachweisen“, erklärt Anna M. Backes, Umweltwissenschaftlerin am HZG.
Effekte in Wintermonaten am größten
Umweltwissenschaftlerin Anna M. Backes bei den Auswertungen zur Studie. Foto: HZG/ Oliver Weiner
Am markantesten zeigten sich die Differenzen in den Herbst- und Wintermonaten. Mit NEC2020 betrug die Reduktion der PM2.5-Partikel im Winter lediglich zwei Prozent, während mit RCAP knapp ein Viertel (minus 24 Prozent) weniger Feinstaubpartikel der Größe PM2.5 simuliert wurde.
Die kälteren Jahreszeiten bilden die Effekte besser ab, da durch andere Emissionsquellen wie vermehrtes Heizen und durch typische meteorologische Situationen mit mehr Feuchtigkeit und reduzierter Vermischung der Luft die Partikelbildung verstärkt ist. Außerdem spielt die Tierhaltung bei der Betrachtung der Ursachen der NH3-Emissionen eine größere Rolle, da die Felddüngung als Emissionsquelle in den Wintermonaten weitgehend wegfällt.
Die Ausbreitung von Schadstoffen in der Atmosphäre kann mit Chemietransportmodellen simuliert werden.
Mehr Informationen
Ein Kurzinterview mit der Erstautorin der Studie findet sich über den Reiter Interview am Anfang dieser Seite.
Die vollständige Studie aus der Abteilung Chemietransportmodellierung im Bereich Biogeochemie im Küstenmeer finden Sie online:
- Oliver Weiner Bereits deine Abschlussarbeit war Grundlage für diese Studie. Wer oder was brachte dich auf dieses Thema und womit genau hast du dich beschäftigt?
- Anna Backes Durch eine Animation der Feinstaubbelastung durch Schiffe, die wir auf einer Open-Ship- Veranstaltung zeigten, wurde ich darauf aufmerksam, dass die Konzentration der Partikel steigt, sobald die Abgasfahnen auf landwirtschaftlich genutzte Gebiete treffen. In meiner Abschlussarbeit habe ich mir daraufhin den Zusammenhang von Ammoniak aus landwirtschaftlichen Quellen und Emissionen aus dem Verkehr und der Industrie angeschaut.
- Oliver Weiner Wie kam es anschließend zur Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe Chemietransportmodellierung am Institut für Küstenforschung?
- Anna Backes Auf die Arbeitsgruppe bin ich durch die Vorlesungen an der Leuphana Universität aufmerksam geworden und war in meinem letzten Semester des Umweltwissenschaftsstudiums in der Chemietransportmodellierung am HZG als Praktikantin tätig. Daraus ergaben sich dann die weitere Zusammenarbeit und das Thema für meine Abschlussarbeit.
- Oliver Weiner Dass Prozesse aus der Landwirtschaft allgemein für schlechte Luft sorgen können ist ja schon länger bekannt. Was genau war innerhalb deiner Arbeit jetzt neu?
- Anna Backes Meine Arbeit zeigt die Potentiale unterschiedlicher Emissionsminderungsstrategien auf. Dass zum Beispiel besonders die Tierhaltung einen großen Anteil an den Feinstaubkonzentrationen in den Wintermonaten hat und deshalb ein Sektor ist, der großes Potential birgt, um solche Strategien anzuwenden, wird in dieser Studie erstmals aufgezeigt.
- Oliver Weiner Im Rahmen der Studie hast du das Szenario RCAP entwickelt, das einen verringerten Bedarf sogenannter tierischer Produkte annimmt. Wie genau hast du das wissenschaftlich umgesetzt?
- Anna Backes Das gesellschaftliche Suffizienz-Szenario basiert auf der Empfehlung einer Studie der Harvard Medical School, den Fleischkonsum stark zu reduzieren. Ich habe die Produktion in den einzelnen europäischen Ländern dem Bedarf angepasst, der durch den verminderten Konsum entstehen würde. Dabei handelt es sich um ein Szenario, welches vor allem Potentiale aufzeigen soll und, auch durch die Vernachlässigung einiger Faktoren wie zum Beispiel dem Export, keine in naher Zukunft zu erwartende Entwicklung abbildet.
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