Stickstoff- und Kohlenstoffkreislauf E-Book

Nicole Lang

• Herausgeber: Books on Demand
• Kategorie: Wissenschaft und neue Technologien
• Sprache: Deutsch
• Veröffentlichungsjahr: 2015

Seitenzahl: 28

Beschreibung

Der Klimawandel ist derzeit in aller Munde. Von der Politik wird eine Senkung des CO2-Ausstoßes verlangt. Dem anthropogenen Stickstoffeintrag wird dagegen in der Öffentlichkeit weniger Aufmerksamkeit geschenkt. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Bedeutung des zusätzlichen Stickstoffeintrags für die Klimaänderung, sowie mit den Wechselwirkungen des Stickstoffkreislaufs mit dem Kohlenstoffkreislauf und klimarelevanten Gasen.

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

1. Der Stickstoffkreislauf

1.1. Nitrifikation und Denitrifikation

1.2. Stickstoffdüngerproduktion

2. Auswirkungen der zunehmenden Stickstofffixierung

2.1. Auswirkungen auf den Kohlenstoffkreislauf

2.2. Auswirkungen auf Spurengase

2.3. Auswirkungen auf die Ökosysteme und das Klima

3. Fazit

Literaturverzeichnis

Im Zuge der Debatte um den Klimawandel stellt sich immer wieder die Frage, welchen Einfluss der Mensch auf das globale Klima hat und was dieser Einfluss für die Ökosysteme, die Kreisläufe, generell das Leben auf der Erde bedeutet. In dem kürzlich erschienenen IPCC-Bericht wird unter anderem versucht, diese Fragen zu beantworten.

In diesem Bericht werden auch die menschlichen Einflüsse auf den Stickstoffkreislauf, sowie dessen Wechselbeziehungen zum Kohlenstoffkreislauf erläutert. Um diese Ausführungen besser einordnen zu können, werde ich im Folgenden zunächst den Stickstoffkreislauf mit den dazugehörigen Prozessen vorstellen. Anschließend werde ich die Auswirkungen der Stickstofffixierung auf den Kohlenstoffkreislauf, auf das Ozon und andere Spurengase und schließlich die Bedeutung für den Klimawandel und die Ökosysteme darstellen.

1. Der Stickstoffkreislauf

Stickstoff ist eines der unverzichtbaren Elemente für lebende Organismen. Den größten irdischen Stickstoffpool stellt die Atmosphäre mit nahezu 78% der Lufthülle dar. Diese etwa 3,9 Mrd. Mt N (3,9 * 1015 t Stickstoff) liegen zum größten Teil in Form von N2 vor. (siehe Abb. 1). (vgl. Fritsche (2009): 18). Die Stickstoffmenge, die in den Landpflanzen mit 3 500 Mt N, und der abgestorbenen Biomasse, mit 95 000 bis 140 000 Mt N, gespeichert ist, ist dagegen relativ gering. (vgl. Fabian (2002): 98). Pflanzen benötigen Stickstoff jedoch nicht in inerter, sondern in reaktiver Form, nämlich als Nitrat- (NO3-) oder Ammoniumionen (NH4+), welche häufig den limitierenden Faktor des Pflanzenwachstums darstellen. (vgl. Fritsche (2009): 18). Durch die Denitrifikation, die Reduktion von NO3-, und die Nitrifikation, die Oxidation von NH4+, kommt es zu ständigen Stickstoffverlusten. Desweiteren gelangt ein gewisser Anteil dieser Ionen in Gewässer. Durch die Stickstofffixierung aus der Atmosphäre müssen diese Verluste kompensiert werden. (vgl. Fabian (2002): 99).

Die natürliche Stickstofffixierung kann entweder durch Blitze erfolgen, oder durch Algen und Bakterien. Durch die elektronische Entladung in Blitzen entstehen Stickstoffoxide (NOx), die mit OH zu Salpetersäure (HNO3) reagieren und durch Niederschlagt als Nitrat in den Boden gelangen. Die jährliche Stickstofffixierung durch Blitze liegt etwa zwischen 5 und 20 Mt. Da die jährliche biologische Stickstofffixierung von 130 Mt (vgl. Fritsche (2009): 19) demgegenüber bedeutend wichtiger ist, fällt die Diskrepanz der jährlichen Fixierung von 15 Mt N durch Blitze nicht ins Gewicht. Bei der biologischen Stickstofffixierung werden Ammonium und Nitrat im Boden gebildet und können so von den Pflanzen über die Wurzeln direkt aufgenommen werden. (vgl. Fabian (2002): 98).

Zusätzlich zum natürlichen Eintrag von reaktiven Stickstoffverbindungen werden durch den Menschen jährlich etwa 80 Mt N in Form von Ammonium-Kunstdünger auf landwirtschaftliche Flächen ausgebracht (vgl. ebd.: 99), sowie 50 Mt N/Jahr als NOx aus Verbrennungsprozessen in die Atmosphäre und nach dessen Umwandlung in Nitrat in den Boden abgegeben (vgl. Fritsche (2009): 19). Hinzu kommt der zusätzliche Leguminosenanbau (s. u.), der mit 40 Mt N/Jahr die biologische Stickstofffixierung verstärkt. Mit 170 Mt N/Jahr aus anthropogenen Quellen entspricht das mehr als der Hälfte des gesamten Stickstoffeintrags. (vgl. Fabian (2002): 99).

Abb. 1: Globaler Stickstoffkreislauf. (Eigene Darstellung nach Fritsche (2009), Fabian (2002), Smith, Smith (2009)).