Eutrophierung und Versauerung

Schwefel- und Stickstoffeinträge aus der Luft tragen zur Versauerung und Eutrophierung von Böden und Ökosystemen bei, was langfristig zum Nährstoffungleichgewicht in Böden, schlechterem Pflanzenwachstum und zu einem Verlust an biologischer Vielfalt führen kann.

Zur Vorsorge wird deshalb den Ökosystemen je ein definierter Schwellenwert für die Wirkung von Säure- und Stickstoffeinträgen zugeteilt. Diese sogenannten Critical Loads sind der höchste Eintrag von Säure bzw. Stickstoff, bis zu dem nach heutigem Wissen Struktur und Funktion des Ökosystems keinen Schaden nehmen. Der Critical Load ist somit ein Maß für die Empfindlichkeit des Ökosystems. Durch die derzeitigen Säure- und Stickstoffeinträge sind heute noch die Critical Loads vieler Ökosysteme überschritten.

Eutrophierung

Der eingetragene Stickstoff wirkt im Wesentlichen eutrophierend, das heißt überdüngend. Die meisten natürlichen Ökosysteme unserer Breiten sind stickstofflimitiert, in ihrem Nährstoffbedarf also an Stickstoffmangel angepasst. Aufgrund des Überangebotes an Stickstoff sind die auf nährstoffarme Böden spezialisierten Pflanzenarten durch Verdrängung durch die Stickstoff liebenden Arten gefährdet.
Dadurch gerät die Zusammensetzung der Pflanzengemeinschaften aus dem Gleichgewicht. Die Folge ist ein Sinken der Artenvielfalt. Mehr als 70% der Pflanzenarten, die in Deutschland in der Roten Liste aufgeführt sind, gehören zu den Arten nährstoffarmer Standorte.
Dagegen sind ackerbaulich genutzte Flächen und Pflanzen von der Eutrophierung durch Stickstoffeinträge aus der Luft nicht gefährdet.

Versauerung

Die versauernde Wirkung der Stickstoff- und Schwefelverbindungen im Boden erfolgt in mehreren Schritten. Die eingetragenen Anionen Sulfat und Nitrat werden zunächst von basischen Kationen wie Kalzium, Magnesium, Kalium und Natrium abgepuffert. Dabei werden diese zusammen mit den Anionen mit dem Sickerwasser aus dem Boden ausgewaschen ("Nitrataustrag"). Sie fehlen daraufhin im Boden als Nährelemente und die Pufferkapazität wird verringert. Ein weiterer Eintrag von Säure führt dann zur Versauerung des Bodens und zu niedrigen pH-Werten. Die Folgen davon sind eine veränderte Ionen-Zusammensetzung des Bodens und schlechte Wachstumsbedingungen für die Pflanzen. In noch späteren Stadien der Versauerung werden Säuren und toxische Metalle (z.B. Aluminium) mobilisiert und ins Sickerwasser abgegeben.
Sind negative Veränderungen in Böden und Ökosystemen einmal eingetreten, lassen sich diese nur sehr langsam und mit großem Aufwand wieder umkehren.

Die Luftinhaltsstoffe werden in festem, flüssigem oder gasförmigem Zustand teilweise über weite Strecken transportiert. Schwefel- und Stickstoffkomponenten gelangen durch trockene (vorwiegend Staub) oder nasse Deposition (Niederschlag) auf Pflanzen und in Böden.