Auflistung nach Autor:in "Klement, Laura"

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    Auswirkungen des Anbaus nachwachsender Rohstoffe und der Verwendung von Gärresten auf die Oberflächen- und Grundwasserbeschaffenheit in Deutschland
    (Umweltbundesamt, 2023) Häußermann, Uwe; Bach, Martin; Klement, Laura; Universität (Gießen); Deutschland. Umweltbundesamt; Hilliges, Falk
    Der Anbau von nachwachsenden Rohstoffe (NawaRo's) für die Erzeugung von Biogas und zur Herstellung von Biokraftstoffen wurde in Deutschland seit Anfang der 2000er Jahre erheblich ausgeweitet. Es wird untersucht, ob bzw. in welchem Umfang durch die Zunahme des NawaRo-Anbaus die Gewässer in Deutschland durch Einträge von Nitrat und Pflanzenschutzmitteln swie infolge verstärkter Bodenerosion möglicherweise belastet werden. Dazu wird zunächst die Entwicklung der Anbauflächen von Mais und Raps in den Kreisen dargestellt. Die Bewertung der Gewässergefährdung durch Nitrateinträge erfolgt anhand des Überschusses der Stickstoff-Flächenbilanz. Das Risiko für Oberflächengewässer durch den Eintrag von Pflanzenschutzmitteln aus der Anwendung im Mais- und Rapsanbau wird mit dem Modell SYNOPS modelliert. Zur Bewertung der Grundwasserbelastung werden die Fundhäufigkeiten in Grundwasser-Messstellen ausgewertet. Der Bodenabtrag von Ackerflächen wird schließlich anhand der Allgemeinen Bodenabtragsgleichung (ABAG) und der Sedimenteintrag in Oberflächengewässer mit dem Modell Terraflux ermittelt. Die Wirkungen des Energiepflanzenanbaus auf diese vier Komponenten der Gewässergüte werden mittels Szenario-Berechnungen bzw. aus dem Vergleich der Situation "ohne" und "mit" Anbau von Energiepflanzen abgeschätzt. Zusammenfassend werden die Auswirkungen des Energiepflanzenanbaus auf die Oberflächen- und Grundwasserbeschaffenheit für die drei Bereiche N-Überschuss, PSM im Grundwasser sowie Bodenerosion und Sedimenteintrag als weniger gravierend eingestuft. Auch in Bezug auf die PSM-Belastung von Oberflächengewässern hat nach SYNOPS-Modellergebnis das Risiko nicht zugenommen. Aktuelle Monitoringergebnisse an kleinen Gewässern legen allerdings die Vermutung nahe, dass das Risiko von Runoff-Einträgen in Oberflächengewässer mit SYNOPS nicht zutreffend ermittelt wird. Mögliche weitere Umweltbelastungen durch den Anbau von Energiepflanzen wie beispielsweise Humusabbau, Biodiversitätsverlust, Insektensterben, Veränderung des Landschaftsbildes und erhöhte Treib hausgas-Emissionen sind nicht Gegenstand dieser Untersuchung. Quelle: Forschungsbericht
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    Bewertung von Maßnahmen zur Verminderung von Nitrateinträgen in die Gewässer auf Basis regionalisierter Stickstoff-Überschüsse
    (2016) Bach, Martin; Klement, Laura; Häußermann, Uwe; Institut für Landschaftsökologie und Ressourcenmanagement (Gießen); Deutschland. Umweltbundesamt; Ullrich, Antje
    Bei vielen Maßnahmen zum ⁠Klimaschutz⁠ in der Landwirtschaft tritt Zielkonkurrenz zwischen Atmosphärenschutz und Grundwasserschutz in Erscheinung: eine Verminderung der NH3- bzw. N2O-⁠Emission⁠ aus Wirtschafts- und Mineraldünger in die ⁠Atmosphäre⁠ hat eine erhöhte N-Zufuhr zur Landwirtschaftsfläche zur Folge. Wenn die höhere Zufuhr nicht durch eine äquivalente Verminderung der NZufuhr mit anderen Nährstoffträgern ausgeglichen wird, erhöht sich zwangsläufig der N-Überschuss der Flächenbilanz. Für die Zukunft wird weiterhin vorgeschlagen, die Begriffe Flächenbilanz- bzw. Stallbilanz-Überschuss abzulösen durch die Termini „hydrosphärischen N-Überschuss“ und „atmosphärischen N-Überschuss“, womit die Aussagerichtung dieser Größen klarer benannt wird. Geht man von einem Schutzgut-bezogenen Ansatz aus, dann ist als ⁠Indikator⁠ nicht länger der (nationale) N-Überschuss relevant, sondern in Bezug auf Grundwasser der Anteil der Analysegebiete, deren NO3-Konz. im Sickerwasser den WRRLGrenzwert unter-/überschreitet, und in Bezug auf NH3- und N2O-Emissionen der Anteil der Flächen, deren Critical Load für Stickstoff unter-/überschritten wird.
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    Calculation of a food consumption nitrogen footprint for Germany
    (2021) Klement, Laura; Bach, Martin; Geupel, Markus
    Reactive nitrogen (Nr) that is released to the environment has several negative implications for the atmosphere, hydrosphere, biodiversity and human health. A nitrogen (N) footprint is a measure that can help to assess and communicate the impact of personal lifestyle and consumption choices regarding their influences on Nr losses. The N-Calculator tool was developed to estimate this footprint. However, underlying loss factors for the food sector in the N-Calculator rely on data from the US, for which the calculator was originally established. Since the conditions in agriculture and the food industry differ significantly between the US and other countries, and the fact that the food sector is considered the main source of Nr losses in the N-Calculator, a revision of the N-Calculator is required if applied to other countries. Here we present a revised N-Calculator for Germany that is based on German food production data. In this study, virtual nitrogen factors describe the losses of nitrogen in a supply chain. Losses were calculated for 20 plant-based products, 17 feed materials, 18 compound feeds and 14 animal-based products. The N footprint varies considerably between products. While plant-based products amount to a weighted average of 3.4 g N loss per kg product, animal-based products cause significantly higher losses with 40.5 g N loss per kg. Overall, the average N footprint for the German consumer is calculated to be at 9.94 kg per capita and year. To validate the results, the individual categories were scaled up to the national level and then compared with statistical data on N flows in Germany. In general, the results showed good agreement with key production figures and the overall N budget for Germany. Furthermore, some improvements are proposed to increase the informative value and user acceptance of an N-Calculator. © 2021 The Author(s)
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    Nitrogen soil surface budgets for districts in Germany 1995 to 2017
    (2020) Häußermann, Uwe; Klement, Laura; Breuer, Lutz; Ullrich, Antje; Wechsung, Gabriele
    Background Nitrogen (N) as a key input for crop production has adverse effects on the environment through emissions of reactive nitrogen. Less than 20% of the fertiliser nitrogen applied to agricultural land is actually consumed by humans in meat. Given this situation, nitrogen budgets have been introduced to quantify potential losses into the environment, to raise awareness in nutrient management, and to enforce and monitor nutrient mitigation measures. The surplus of the N soil surface budget has been used for many years for the assessment of potentially water pollution with nitrate from agriculture. Results For the 402 districts in Germany, nitrogen soil surface budgets were calculated for the time series 1995 to 2017. For the first time, biogas production in agriculture and the transfer of manure between districts were included in the budget. Averaged for all districts, the recent N supply to the utilised agricultural area (UAA) totals 227 kg N ha-1 UAA (mean 2015-2017), among them 104 kg N ha-1 UAA mineral fertiliser, 59 kg N ha-1 UAA manure, 33 kg N ha-1 UAA digestate, 14 kg N ha-1 UAA from gross atmospheric deposition, 13 kg N ha-1 UAA biological N fixation, and 1 kg N ha-1 UAA from seed and planting material. The withdrawal with harvested products accounts for 149 kg N ha-1 UAA, resulting in an N soil surface budget surplus of 77 kg N ha-1 UAA. The N surpluses per district (mean 2015-2017) vary considerably between 26 and 162 kg N ha-1 UAA and the nitrogen use efficiency of crop production ranges from 0.53 to 0.79 in the districts. The N surplus in Germany as a whole has remained nearly constant since 1995, but the regional distribution has changed significantly. The N surplus has decreased in the arable farming regions, but increased in the districts with high livestock density. Some of this surplus, however, is relocated to other districts through the transfer of manure. Conclusions The 23-year time series forms a reliable basis for further interpretation of N soil surface surplus in Germany. Agri-environmental programmes such as the limitation of the N surplus through the Fertiliser Ordinance and the promotion of biogas production have a clear effect on the N surplus in Germany as a whole and its regional distribution. © 2020 BioMed Central Ltd.
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    Reactive nitrogen flows in Germany 2010-2014 (DESTINO Report 2)
    (Umweltbundesamt, 2020) Bach, Martin; Häußermann, Uwe; Klement, Laura; Institut für Landschaftsökologie und Ressourcenmanagement (Gießen); Karlsruher Institut für Technologie; Infras AG (Zürich); Deutschland. Umweltbundesamt; Geupel, Markus
    Der Eintrag von Stickstoff in die Umwelt verursacht vielfältige Probleme. Für die Konzeption von Minderungsmaßnahmen ist es eine wesentliche Voraussetzung, die Quellen, Senken und Flüsse reaktiver Stickstoffverbindungen (Nr) zu quantifizieren. Im Rahmen des überarbeiteten Göteborg-Protokolls zur Convention on Long-Range Transboundary Air Pollution (CLTRAP) wurde 2012 vereinbart, die nationalen Stickstoff-Flüsse zu erfassen. Das "Guidance document on national nitrogen budgets" der Economic Commission for Europe bildet dafür den Ausgangspunkt (ECE 2013). In einer nationalen N-Bilanzierung (NNB) werden für acht Pools die ein- und ausgehenden Nr-Flüsse berechnet: Atmosphäre, Energiewirtschaft und Verkehr, Industrielle Produktion, Ernährung und Konsum, Landwirtschaft, Wald und semi-natürliche Flächen, Abfallwirtschaft und Abwasserentsorgung, Gewässer sowie die grenzüberschreitenden N-Flüsse (Importe und Exporte). Die N-Flüsse werden aus statistischen Be-richten, Veröffentlichungen etc. direkt entnommen oder als Produkt aus der transportierten bzw. um-gesetzten Stoffmenge und deren mittlerem N-Gehalt berechnet. Insgesamt werden für Deutschland rund 150 N-Flüsse beschrieben, die Unsicherheit der Ergebnisse wird in vier Stufen von "sehr gering" bis "hoch" eingestuft. In Deutschland werden jährlich 6275 kt Nr a-1 in Umlauf gebracht (Mittelwert 2010 bis 2014), davon 43 % über die Ammoniak-Synthese. Die inländische Förderung und der Import von N-haltigen fossilen Energieträgern (Braunkohle, Steinkohle, Rohöl) tragen 2335 kt N a-1 dazu bei. Mit der Stickstoff-Fixierung als einzigem natürlichen Prozess werden 308 kt N a-1 in organisch gebundenen Stickstoff überführt. Als bedeutendste Senke von Nr werden mit der Verbrennung von fossilen und regenerativen Energieträgern sowie mit der Verarbeitung von Rohöl zu Mineralölprodukten 2711 kt N a-1 wieder in N2 überführt. In Gewässern, Böden und Kläranlagen werden 1107 kt N a-1 denitrifiziert. Über die Atmosphäre und den Gewässerabfluss exportiert Deutschland netto 745 kt N a-1 in seine Nachbarländer und in die Küstenmeere. Die Änderung des N-Bodenvorrats wurde bislang nur für Waldböden ermittelt, für die ein Abbau von 293 kt N a-1 berechnet wird. Der NNB zufolge werden in Deutschland jährlich 1627 kt Nr a-1 freigesetzt. Die NNB ist allerdings durch größere Unsicherheiten gekennzeichnet, was bei der Interpretation der Ergebnisse berücksichtigt werden muss. Quelle: Forschungsbericht
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    Reaktive Stickstoffflüsse in Deutschland 2010-2014 (DESTINO Bericht 2)
    (Umweltbundesamt, 2020) Bach, Martin; Häußermann, Uwe; Klement, Laura; Institut für Landschaftsökologie und Ressourcenmanagement (Gießen); Karlsruher Institut für Technologie; Infras AG (Zürich); Deutschland. Umweltbundesamt; Geupel, Markus
    Der Eintrag von Stickstoff in die Umwelt verursacht vielfältige Probleme. Für die Konzeption von Minderungsmaßnahmen ist es eine wesentliche Voraussetzung, die Quellen, Senken und Flüsse reaktiver Stickstoffverbindungen (Nr) zu quantifizieren. Im Rahmen des überarbeiteten Göteborg-Protokolls zur Convention on Long-Range Transboundary Air Pollution (CLTRAP) wurde 2012 vereinbart, die nationalen Stickstoff-Flüsse zu erfassen. Das "Guidance document on national nitrogen budgets" der Economic Commission for Europe bildet dafür den Ausgangspunkt (ECE 2013). In einer nationalen N-Bilanzierung (NNB) werden für acht Pools die ein- und ausgehenden Nr-Flüsse berechnet: Atmosphäre, Energiewirtschaft und Verkehr, Industrielle Produktion, Ernährung und Konsum, Landwirtschaft, Wald und semi-natürliche Flächen, Abfallwirtschaft und Abwasserentsorgung, Gewässer sowie die grenzüberschreitenden N-Flüsse (Importe und Exporte). Die N-Flüsse werden aus statistischen Be-richten, Veröffentlichungen etc. direkt entnommen oder als Produkt aus der transportierten bzw. um-gesetzten Stoffmenge und deren mittlerem N-Gehalt berechnet. Insgesamt werden für Deutschland rund 150 N-Flüsse beschrieben, die Unsicherheit der Ergebnisse wird in vier Stufen von "sehr gering" bis "hoch" eingestuft. In Deutschland werden jährlich 6275 kt Nr a-1 in Umlauf gebracht (Mittelwert 2010 bis 2014), davon 43 % über die Ammoniak-Synthese. Die inländische Förderung und der Import von N-haltigen fossilen Energieträgern (Braunkohle, Steinkohle, Rohöl) tragen 2335 kt N a-1 dazu bei. Mit der Stickstoff-Fixierung als einzigem natürlichen Prozess werden 308 kt N a-1 in organisch gebundenen Stickstoff überführt. Als bedeutendste Senke von Nr werden mit der Verbrennung von fossilen und regenerativen Energieträgern sowie mit der Verarbeitung von Rohöl zu Mineralölprodukten 2711 kt N a-1 wieder in N2 überführt. In Gewässern, Böden und Kläranlagen werden 1107 kt N a-1 denitrifiziert. Über die Atmosphäre und den Gewässerabfluss exportiert Deutschland netto 745 kt N a-1 in seine Nachbarländer und in die Küstenmeere. Die Änderung des N-Bodenvorrats wurde bislang nur für Waldböden ermittelt, für die ein Abbau von 293 kt N a-1 berechnet wird. Der NNB zufolge werden in Deutschland jährlich 1627 kt Nr a-1 freigesetzt. Die NNB ist allerdings durch größere Unsicherheiten gekennzeichnet, was bei der Interpretation der Ergebnisse berücksichtigt werden muss. Quelle: Forschungsbericht
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    Stickstoff-Flächenbilanzen für Deutschland mit Regionalgliederung Bundesländer und Kreise - Jahre 1995 bis 2017
    (Deutschland. Umweltbundesamt, 2019) Häußermann, Uwe; Bach, Martin; Klement, Laura; Institut für Landschaftsökologie und Ressourcenmanagement (Gießen); Deutschland. Umweltbundesamt; Wechsung, Gabriele
    Im vorliegenden Bericht werden Methodik und Ergebnisse der Berechnung von Flächenbilanzen für Stickstoff (N) mit Regionalgliederungen "Bundesländer" und "Kreise/kreisfreie Städte" für die Zeitreihe 1995 bis 2016 vorgestellt. Gegenüber früheren Ansätzen werden als Neuerungen vor allem die Biogaserzeugung sowie der Transfer von Wirtschaftsdüngern in der Bilanz berücksichtigt. Emissionsfaktoren und Aktivitätsdaten der Bilanzierung sind weitgehend konsistent mit den Ansätzen des Nationalen Emissionsinventars. Im Mittel der Jahre 2015 bis 2017 umfasst die N-Zufuhr zur landwirtschaftlich genutzten Fläche (LF) in Deutschland insgesamt 226 kg N/ha LF, wovon 104 kg N/ha LF mit Mineraldüngung und 89 kg N/ha LF mit Wirtschaftsdüngern (Gülle, Mist, Jauche, Gärreste) ausgebracht werden. Dem steht eine Abfuhr mit Ernteprodukten von 149 kg N/ha LF entgegen, woraus ein Überschuss der N-Flächenbilanz von 78 kg N/ha LF resultiert. Die Überschüsse der N-Flächenbilanzen der Bundesländer (Mittel 2015 bis 2017) liegen zwischen 51 kg N/ha LF für Brandenburg und 108 kg N/ha LF für Niedersachsen. Die Spannbreite der N-Flächenbilanzüberschüsse der Kreise (Mittel 2015 bis 2017) reicht von 26 kg N/ha LF bis 162 kg N/ha LF. Für 85 Kreisregionen (entsprechend 30 % der LF) wird ein Überschuss 55 bis