Weniger Dünger reduziert die Feinstaubbelastung

Die Sen­kung land­wirt­schaft­li­cher Ammo­ni­ak­emis­sio­nen kann die Sterb­lich­keit durch Luft­ver­schmut­zung erheb­lich redu­zie­ren.

Für Fein­staub gibt es vie­le Quel­len – nicht nur den Ver­kehr, der dafür der­zeit beson­ders viel Auf­merk­sam­keit erfährt. Auch eine Reduk­ti­on land­wirt­schaft­li­cher Emis­sio­nen könn­te die Men­ge an gesund­heits­schäd­li­chem Fein­staub erheb­lich sen­ken, wie eine Stu­die von For­schern des Max-Planck-Insti­tuts für Che­mie in Mainz zeigt. Die Wis­sen­schaft­ler berech­ne­ten, dass spe­zi­ell in Euro­pa und Nord­ame­ri­ka durch die Ver­rin­ge­rung von Ammo­ni­ak­emis­sio­nen (NH3) aus Dün­gung und Vieh­zucht die Kon­zen­tra­ti­on an Fein­staub­par­ti­keln in der Atmo­sphä­re stark abneh­men wür­de. Wären die land­wirt­schaft­li­chen Emis­sio­nen um 50 Pro­zent nied­ri­ger, könn­ten dem­nach pro Jahr welt­weit 250.000 Todes­fäl­le, die auf Luft­ver­schmut­zung zurück­zu­füh­ren sind, ver­mie­den wer­den. Die Ergeb­nis­se wur­den in „Atmo­s­phe­ric Che­mi­stry and Phy­sics”, einer Zeit­schrift der Euro­pean Geo­sci­en­ces Uni­on, ver­öf­fent­licht. 

Fein­staub­par­ti­kel mit einem Durch­mes­ser von weni­ger als 2,5 Mikro­me­tern (PM2,5) sind laut der Welt­ge­sund­heits­or­ga­ni­sa­ti­on (WHO) beson­ders gesund­heits­schäd­lich, weil die Par­ti­kel tief in die Lun­ge ein­drin­gen und Herz-Kreis­lauf- und Atem­wegs­er­kran­kun­gen ver­ur­sa­chen kön­nen. Auf die­se Wei­se ver­rin­gern sie die Lebens­er­war­tung in vie­len Gegen­den der Welt deut­lich. Laut der Stu­die „Glo­bal Bur­den of Disea­se” liegt Luft­ver­schmut­zung welt­weit auf Platz fünf der Risi­ko­fak­to­ren für Todes­ur­sa­chen. Die Stu­die, an der mehr als 1800 Wis­sen­schaft­ler betei­ligt sind, quan­ti­fi­ziert Todes­fäl­len nach Krank­heit, Unfäl­len und Risi­ko­fak­to­ren.

“Öffent­lich wird der­zeit vor allem die Fein­staub­be­las­tung durch den Ver­kehr dis­ku­tiert, ande­re Quel­len wie etwa die Land­wirt­schaft wer­den dabei ver­nach­läs­sigt“, sagt Jos Lelie­veld, Direk­tor der Abtei­lung Atmo­sphä­ren­che­mie am Main­zer Insti­tut. Zwar kön­nen die Fein­stau­b­e­mis­sio­nen von moto­ri­sier­ten Fahr­zeu­gen ent­schei­dend zur loka­len Luft­be­las­tung in Bal­lungs­zen­tren bei­tra­gen, der meis­te Fein­staub (PM2,5) ent­steht aber erst durch che­mi­sche Pro­zes­se in der Atmo­sphä­re wäh­rend des Wind­trans­ports. „Daher könn­te die Kon­zen­tra­ti­on der Fein­staub­teil­chen in der Atmo­sphä­re deut­lich sin­ken, wenn Ammo­ni­ak­emis­sio­nen in der Land­wirt­schaft ver­mie­den wür­de“, so Lelie­veld, des­sen For­schungs­team dies mit aktu­el­len Berech­nun­gen belegt.

Ammo­ni­ak reagiert zu Sal­zen, aus denen Fein­staub ent­steht

In ihrer frü­he­ren Stu­die wie­sen Max-Planck-For­scher dar­auf­hin, dass im Jahr 2010 welt­weit 3,3 Mil­lio­nen Men­schen vor­zei­tig an den Fol­gen von Luft­ver­schmut­zung star­ben. Zwi­schen­zeit­lich sind die Schät­zun­gen für die letz­ten Jah­re wie­der deut­lich ange­stie­gen. Die Wis­sen­schaft­ler beto­nen, dass in vie­len Regio­nen der Erde nicht Indus­trie und Ver­kehr, wie all­ge­mein ange­nom­men, die Haupt­quel­le für Luft­ver­schmut­zung sind, son­dern dass, neben der Nut­zung von Brenn­stof­fen zum Hei­zen und Kochen, die Land­wirt­schaft eine wich­ti­ge Rol­le spie­len kann.

Als wich­tigs­te Ursa­che für die Luft­be­las­tung, spe­zi­ell in wei­ten Tei­len Euro­pas, haben die Wis­sen­schaft­ler die Frei­set­zung von Ammo­ni­ak aus Vieh­zucht und Dün­gung iden­ti­fi­ziert. Zwar ist der im Ammo­ni­um ent­hal­te­ne Stick­stoff ein wich­ti­ger Nähr­stoff für Pflan­zen. Ammo­ni­ak ent­weicht durch die Zer­set­zung von Gül­le und durch die Dün­gung von Nutz­pflan­zen jedoch in die Atmo­sphä­re und reagiert dort mit ande­ren anor­ga­ni­schen Stof­fen, wie Schwe­fel- und Sal­pe­ter­säu­re zu Ammo­ni­um­sul­fat und Nitrat­sal­zen. Hier­aus wie­der­um ent­ste­hen Fein­staub­par­ti­kel.

50 Pro­zent weni­ger NH3 wür­de welt­weit jähr­lich 250.000 Todes­fäl­le ver­hin­dern

Bei ihrer aktu­el­len Stu­die kon­zen­trier­ten sich die Wis­sen­schaft­ler auf vier Regio­nen, in denen die Grenz­wer­te der Luft­ver­schmut­zung häu­fig über­schrit­ten wer­den: Nord­ame­ri­ka, Euro­pa, Süd- und Ost­asi­en. Ihre Berech­nun­gen zeig­ten, dass eine Redu­zie­rung aller land­wirt­schaft­li­chen Emis­sio­nen um 50 Pro­zent welt­weit eine Abnah­me von rund acht Pro­zent der durch Luft­ver­schmut­zung ver­ur­sach­ten vor­zei­ti­gen Ster­be­fäl­le bewir­ken wür­de. Das ent­spricht einer Zahl von 250.000 Men­schen pro Jahr. Ein kom­plet­ter Stopp sämt­li­cher Ammo­ni­ak­emis­sio­nen könn­te theo­re­tisch welt­weit sogar 800.000 Men­schen vor dem Tod durch Krank­hei­ten bewah­ren, die durch Luft­ver­schmut­zung aus­ge­löst wer­den.

„Der Effekt der Ammo­ni­ak­re­duk­ti­on auf die Fein­staub­bil­dung ver­läuft nicht line­ar. Eine effi­zi­en­te Luft­ver­bes­se­rung setzt erst ab einem bestimm­ten Reduk­ti­ons­wert ein. Ab die­sem Punkt ist die Wir­kung dann aber expo­nen­ti­ell“, erläu­tert Andrea Poz­zer, Grup­pen­lei­ter am Max-Planck-Insti­tut für Che­mie und Haupt­au­tor der Stu­die. Eine Ver­rin­ge­rung der Ammo­ni­ak­emis­sio­nen von über 50 Pro­zent wäre des­halb, so Poz­zer wei­ter, sehr effek­tiv und wün­schens­wert.

Von weni­ger Ammo­ni­ak­emis­sio­nen wür­de Euro­pa beson­ders pro­fi­tie­ren

Die Mor­ta­li­täts­ra­ten ermit­tel­ten die Wis­sen­schaft­ler in zwei Schrit­ten: Zunächst errech­ne­ten sie mit­hil­fe eines Modells der Atmo­sphä­ren­che­mie, wie viel weni­ger Fein­staub bei gerin­ge­ren Ammo­ni­ak­kon­zen­tra­tio­nen ent­ste­hen wür­de. Dem­nach hät­te eine welt­wei­te Hal­bie­rung der Emis­sio­nen in Euro­pa 11 Pro­zent, in den USA 19 Pro­zent und in Chi­na 34 Pro­zent weni­ger Fein­staub der Grö­ße PM2,5 zur Fol­ge. In Deutsch­land lag die durch­schnitt­li­che Belas­tung mit Fein­staub die­ser Grö­ße im Jahr 2015 bei rund 14 Mikro­gramm pro Kubik­me­ter Luft, wür­de im 50 Pro­zent Min­de­rungs­sze­na­rio der Main­zer For­scher also etwa auf 12,5 Mikro­gramm pro Kubik­me­ter sin­ken.

Anhand eines wei­te­ren Modells, das beschreibt, wel­che gesund­heit­li­chen Effek­te bei wel­cher Fein­staub­ex­po­si­ti­on auf­tre­ten, berech­ne­ten die For­scher dann den Ein­fluss auf die Ster­be­ra­te durch Lun­gen­krebs, Herz-Kreis­lauf- und Atem­wegs­krank­hei­ten. Beson­ders Euro­pa wür­de von einer Min­de­rung der Ammo­ni­ak­emis­sio­nen und der dadurch gerin­ge­ren Fein­staub­men­gen pro­fi­tie­ren: So wür­de eine euro­pa­wei­te NH3-Reduk­ti­on um 50 Pro­zent die PM2,5 Sterb­lich­keits­ra­te um fast 20 Pro­zent ver­rin­gern, sodass etwa 50.000 Todes­fäl­le pro Jahr ver­mie­den wer­den könn­ten.

In den USA hät­te eine Ammo­ni­ak­re­du­zie­rung in die­ser Grö­ßen­ord­nung eine Abnah­me der luft­ver­schmut­zungs­be­ding­ten Sterb­lich­keits­ra­te um 30 Pro­zent zur Fol­ge, berech­ne­ten Andrea Poz­zer und sei­ne Kol­le­gen. Dage­gen erga­ben die Com­pu­ter­mo­del­le gerin­ge­re Ver­bes­se­run­gen für Ost­asi­en mit acht Pro­zent und nur drei Pro­zent für Süd­asi­en. 

Auf­grund der Ergeb­nis­se schluss­fol­gert Jos Lelie­veld: „Emis­si­ons­re­ge­lun­gen soll­ten ins­be­son­de­re in Nord­ame­ri­ka und Euro­pa strik­te­re Grenz­wer­te für Ammo­ni­ak fest­le­gen, um die Fein­staub­kon­zen­tra­tio­nen effek­tiv zu redu­zie­ren.“ Maß­nah­men zur Reduk­ti­on von Schwe­fel­di­oxid (SO2) und Stick­oxi­den (NOx), sei­en für die Luft­rein­hal­tung zwar ent­schei­dend wich­tig, soll­ten aber durch die Min­de­rung von Ammo­ni­um aus der Land­wirt­schaft, die sich auch rela­tiv ein­fach umset­zen lässt, ergänzt wer­den. (AR/SB/PH)

Ori­gi­nal­pu­bli­ka­ti­on: Poz­zer A et al. Atmos Chem Phys 2017;17:12813–12826

Quelle
Max-Planck-Institut für Chemie
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