Review of internationally proposed critical levels for ammonia

Abstract

Der vorliegende Bericht enthält einen umfassenden Überblick über die internationale Literatur zu den negativen Auswirkungen von Ammoniak auf Pflanzen, die Vegetation und terrestrische Ökosysteme und stellt die Ergebnisse eines Expertenworkshops vor, der am 28. und 29. März 2022 im Umweltbundesamt in Dessau und online stattfand. Ziel war es, den internationalen wissenschaftlichen Austausch zu dem Thema zu fördern, Ansätze aus verschiedenen Ländern vorzustellen und zu vergleichen sowie Forschungslücken zu identifizieren. Die übergeordnete Frage war, ob neue Informationen vorliegen, um die von der UNECE 2009 vorgeschlagenen Critical Levels von 3 mikro m-3 für stickstoffempfindliche, höhere und 1 Ìg m-3 für niedere Pflanzenarten zu bestätigen oder zu modifizieren. Im Vorfeld des Workshops wurde eine umfassende Synthese der Literatur der letzten zehn Jahre erstellt und mit den Workshop Teilnehmern diskutiert. Diese Literaturanalyse konzentrierte sich hauptsächlich auf Studien, in denen die Auswirkungen von Ammoniak auf Pflanzen und Vegetation untersucht wurden. Während viele Untersuchungen im Freiland durchgeführt wurden, z. B. an Flechten oder mit Hilfe von Gradientenstudien im Windschatten von landwirtschaftlichen Betrieben, wurden nur wenige kontrollierte Begasungsexperimente veröffentlicht, bei denen Referenzkonzentrationen von Ammoniak festgelegt wurden, um Dosis-Wirkungsbeziehungen abzuleiten. Bei den meisten älteren Experimenten wurden Konzentrationen verwendet, die weit über den derzeitigen kritischen Werten lagen. Andererseits war es bei den Feldstudien nicht möglich, zwischen NHx und NOy zu unterscheiden. Neben den Untersuchungen, die sich auf die schädlichen Auswirkungen auf Pflanzen konzentrieren, wurden auch Informationen über zur Messung von Ammoniak in der Umwelt zusammengetragen. Während neue Technologien für die kontinuierliche Bestimmung niedriger NH3-Konzentrationen zwar vorliegen aber nur wenigen Standorten eingesetzt werden, werden kostengünstige Passivsammler heutzutage an Hunderten von Standorten in Europa und Nordamerika eingesetzt. In mehreren Ländern sind diese Geräte zu einer zuverlässigen Routine für die Bestimmung des potenziell schädlichen Ammoniaks in geschützten Ökosystemen, z. B. in Natura2000-Gebieten, geworden. Die Überwachung der Konzentrationen und der Wirkungen auf die Vegetation erfolgt jedoch nur selten gleichzeitig, was zum Teil darauf zurückzuführen ist, dass die Erfassung von Wirkungen aufwendig ist und über langen Zeitraum kontinuierlich beobachtet werden muss. Ein Überblick über veröffentlichte Ergebnisse und die Diskussion während des Workshops bestätigten, dass die Ammoniakkonzentrationen in den letzten Jahren gestiegen sind und dass Maßnahmen erforderlich sind, um stickstoffempfindliche Ökosysteme besser zu schützen. Der Workshop wurde von mehr als 100 interessierten Personen besucht, und die Teilnehmer aus neun Ländern hielten insgesamt 19 Vorträge. Die einzelnen Beiträge sind im Tagungsband zusammengefasst und befassten sich mit neuen Konzepten und Techniken für die Bestimmung/Überwachung von Ammoniak sowie mit wirkungsorientierten Ansätzen für die Bewertung negativer Umweltauswirkungen. Der Tagungsband gibt einen Überblick über den aktuellen Stand der wissenschaftlichen Initiativen und wird als wichtige Informationsquelle für politische Entscheidungsträger dienen. Während der abschließenden Diskussion wurden Empfehlungen vereinbart, die inzwischen an das Übereinkommen über weiträumige grenzüberschreitende Luftverschmutzung (CLTRAP) und die laufenden EU-Konsultationen der Interessengruppen zur Überarbeitung der EU-Richtlinien zur Luftqualität weitergeleitet worden sind. Quelle: Forschungsbericht

The publication contains an extensive review of the international literature on the adverse effects of ammonia on plants, the vegetation and terrestrial ecosystems and presents the proceedings of an Expert Workshop, which was held at the Federal Environment Agency in Dessau and online on 28/29 March 2022. We intended to foster scientific exchange between the international research community, to present and compare approaches from different countries and to identify research gaps. The overall question was whether new information was available to confirm or modify the critical levels of 3 and 1 mikro m-3 for nitrogen-sensitive higher and lower plant species that had been proposed by the UNECE in 2009. Prior to the workshop, a comprehensive synthesis of literature from the past decade was circulated and discussed with the workshop participants. This literature study focused mainly on studies in which the effects of ammonia on plants and vegetation were investigated. While many investigations were done in the field using e.g. lichens and gradient studies in the lee of farms, there were only a few controlled fumigation experiments published, in which reference concentrations of ammonia were set to derive dose-response relationships. Most of the older experiments used concentrations much higher than current critical levels. On the other hand, studies in the field were not able to differentiate between NHx and NOy. Besides the investigations focusing on adverse effects on plants, information was also collated on the monitoring of environmental ammonia. While new technologies are emerging for the online and continuous determination of low environmental concentrations at only a number of sites, low cost passive samplers are being employed at hundreds of locations in Europe and N-America. In several countries latter devices have become a reliable routine for the determination of the potentially harmful ammonia in protected ecosystems e.g. Natura2000 areas. However, monitoring of concentrations and effects are rarely co-occurring, in part due to the complexity of effect related research with suited biological response parameters and the need for long-term surveys at the time. An overview of published results and the discussion during the workshop confirmed that ammonia concentrations have been increasing in recent years and that action is required to better protect nitrogen-sensitive ecosystems. The workshop was attended by over 100 interested persons and 19 presentations were given from participants from nine countries. The individual papers are collated in the proceedings and dealt with new concepts and techniques for the determination/monitoring of ammonia as well as effects-based approaches for the assessment of adverse environmental impacts. The proceedings give a state-of the-art of current scientific initiatives and will serve as an important source of information for policy makers. During the final discussion, recommendations were agreed upon and meanwhile have been forwarded to the Convention on Long-Range Transboundary Air Pollution (CLTRAP) and the ongoing EU Stakeholder consultations during the Revision of the EU Ambient Air Quality Directives. Quelle: Forschungsbericht

More than ten years after the recommendation of the updated CLRTAP critical levels for ammonia, new findings on the effects of ammonia on vegetation have been discussed in a workshop in Dessau Scientists dealing with research on effects of ammonia on vegetation and ecosystems and those involved in the monitoring of ammonia in the environment were asked to present their recent research. In total 19 presentations from presenters from nine countries were dealing with a current review, models and future trends of NH3 across Europe in the first session, different ammonia monitoring networks in the second session and with vegetation effects (recent research on different scales) in the third session. The report contains a thematic literature review which was presented as a background document to the workshop and summaries of the talks.