Integrated nitrogen indicator, national nitrogen target and the current situation in Germany (DESTINO Report 1)

Abstract

Die übermäßige Freisetzung reaktiver Stickstoffverbindungen in die Umwelt durch landwirtschaftliche Produktion, Energieumwandlung und Mobilität führt zu Problemen, die dringend gelöst werden müssen: Verlust aquatischer und terrestrischer Biodiversität, Beeinträchtigung der Luftqualität, Freisetzung von Treibhausgasen und erschwerte Nutzung des Grundwassers als Trinkwasser. Die planetare Belastbarkeitsgrenze (Planetary Boundary) für Stickstoff ist deutlich überschritten. Die Bundesregierung hat im Frühjahr 2017 in ihrem ersten Stickstoff-Bericht auf die Problematik hingewiesen und einen ressortübergreifenden Handlungsbedarf für Deutschland festgestellt. Im Zuge dessen hat das Umweltbundesamt dazu mehrere Projekte lanciert, unter anderem das Projekt DESTINO mit zwei Zielen: Erstens die Herleitung eines integrierten Stickstoffindikators, der sektor- und medienübergreifend die aktuellen Belastungen charakterisiert mitsamt einem nationalen Stickstoffziel, das die Belastungsgrenze aufzeigt (Teilbericht 1). Zweitens die Aktualisierung des nationalen Stickstoff-Budgets entlang internationaler Vorgaben aus dem Göteborg-Protokoll (Teilbericht 2). Der vorliegende Bericht ist der Teilbericht 1 des DESTINO Projekts und dokumentiert die Herleitung des integrierten Stickstoffindikators. Dieser orientiert sich an Stickstoffsensitiven Schutzgütern: Erhaltung der biologischen Vielfalt, Vermeidung von Eutrophierung der Ökosysteme, Erhaltung von Grundwasser-, Oberflächengewässer- und Luftqualität sowie Einhaltung der Klimaschutzziele. Der Zielwert des integrierten Stickstoffindikators, das nationale Stickstoffziel, beziffert die Belastungsgrenze, um die Schutzziele einhalten zu können. Mit diesem wirkungsbasierten, nationalen Stickstoffziel wird erstmalig ein der Planetary Boundary komplementärer Wert für die nationale Ebene vorgeschlagen. Aus dem Ausmaß der Überschreitung von Schutzzielen (z.B. Immissionsgrenzwerte) und aus den aktuellen Stickstofffreisetzungen (z. B. Emissionen) gelingt es mit Hilfe von Rückwärtsrechnungen, die Belastungsgrenzen zu quantifizieren (DESTINO-Zielwerte), mit denen die Schutzziele im räumlichen Mittel einzuhalten wären. Der integrierte Stickstoffindikator entspricht der Summe der jährlichen Stickstoffverluste in die Umwelt in Deutschland und beläuft sich aktuell (IST-Zustand) auf 1.574 kt N a-1 (1 kt = 1.000 Tonnen), was rund 19 kg N pro Einwohner pro Jahr entspricht. Die summierten Belastungsgrenzen für die einzelnen Schutzgüter ergeben für das nationale Stickstoffziel den Wert von 1.058 kt N a-1. Einige der ver-wendeten Teilziele sind bisher nur als Etappenziele vorhanden, die langfristigen gesundheitlichen und ökologischen Schutzziele wären noch ambitionierter, sind aber noch nicht festgelegt. Wären sie bekannt, läge das nationale Stickstoffziel noch niedriger. Aufgrund der benutzten Methoden stellt der Zielwert zudem nur den Mindestwert dar, der für die Betrachtung im räumlichen Mittel des Bundesgebietes gilt. Um die Schutzziele überall in Deutschland tatsächlich flächendeckend einhalten zu können, wären noch stärkere Reduktionen der Stickstoffverluste erforderlich. Mit dem berechneten nationalen Stickstoffziel von 1.058 kt N a-1 müssen die aktuellen Stickstoffverluste um mindestens einen Drittel verringert werden. Das nationale Stickstoffziel dient als Ergänzung bestehender, sektorspezifischer Indikatoren und Ziele und soll die dringend nötige Kommunikation unterstützen, die es braucht, um die Verluste reaktiven Stickstoffs zu verringern. Für kommunikative und politische Zwecke ist die Verwendung eines gerundeten Wertes von 1.000 kt N a-1 zulässig. Die parallele Weiterführung und die Überprüfung bestehender Indikatoren für stickstoffbezogen Schutzgüter, inklusive der Überwachung der räumlichen Komponente, sind dabei unerlässlich. Quelle: Forschungsbericht

The excessive release of reactive nitrogen into the environment by agricultural production, energy conversion, and mobility leads to problems which have to be urgently addressed, including the loss of aquatic and terrestrial biodiversity, increasing air pollution, the release of greenhouse gases, and the increased difficulties faced when treating groundwater to provide drinking water. The planetary boundary for nitrogen has clearly been crossed. In 2017, the German Federal Government drew attention to these problems in its first Nitrogen Report and established the need for inter-departmental action, and since then the German Environment Agency (UBA) has launched a number of projects. These include this DESTINO project, which has two objectives: firstly to derive an integrated nitrogen indicator across all sectors and for all media characterising the current situation, together with a national nitrogen target (Report 1), and secondly to up-date the National Nitrogen Budget in line with the requirements of the Gothenburg Protocol (Report 2). Report 1 of the DESTINO project documents the process of deriving the integrated nitrogen indicator. This is oriented on nitrogen-sensitive environmental sectors: Maintaining biodiversity, avoiding eutrophication of ecosystems, preserving the quality of groundwater, surface waters, and air, and meeting climate action objectives. The national nitrogen target quantifies the limits which must not be ex-ceeded if the objectives are to be met. This effect-based national nitrogen target is the first to be proposed for Germany which is complementary to the planetary boundary. Starting from data for the exceedance of target values and for current nitrogen releases (e.g. emis-sions), back-calculations are used to quantify the maximum DESTINO target values as a spatial mean for the environmental sectors. The value of the integrated nitrogen indicator for Germany (corresponding to the total annual nitrogen losses into the environment) is currently 1574 kt N a-1 (1 kt = 1000 tonnes), which is equivalent to ~19 kg N per person per year. Adding together the critical loads for the environmental sectors gives a total value of 1059 kt N a-1 for the national nitrogen target. Some of the sectoral targets are only valid for the next stage, but the long-term targets for the protection of human health and the environment, which would be more ambitious, have not yet been specified. If they were known, then the national nitrogen target would be even lower. Because of the methods used, the target values also represent minimum values, applicable for the national spatial average. In order to be able to meet the target val-ues everywhere in Germany, greater reductions in nitrogen losses would be necessary. With the calculated national nitrogen target of 1059 kt N a-1, the nitrogen losses must be reduced by at least a third. The national nitrogen target serves to augment existing sector-specific indicators and targets, showing the direction in which Germany should proceed with regard to reactive nitrogen. For communicative and political purposes, a rounded figure of 1000 kt N a-1 can be used. It is essential that the existing indicators for environmental sectors are supervised and updated in parallel, including the monitoring of the spatial components. Quelle: Forschungsbericht

Excessive reactive nitrogen affects the air and groundwater quality, the good condition of land and marine ecosystems, as well as the climate and biodiversity. Different economic and consumer sectors release different nitrogen compounds, which are connected to one another via the nitrogen cycle. In order to raise public awareness to the complex problem situation and sensitivity for urgent political measures, an impact-oriented integrated target for nitrogen was developed for Germany. The aim is to limit nitrogen emission in Germany to 1,000 kt N a-1. Compared to a reference situation in 2015, the total annual release of reactive nitrogen in Germany has to be reduced by around a third.