Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Unsichtbares Gift: Aus der Landwirtschaft freigesetztes Ammoniak bildet gefährliche Feinstäube

11.02.2014
Forscher berechnen die gesundheitlichen und finanziellen Auswirkungen von sekundären Feinstäuben im Zusammenhang mit Ammoniakemissionen in den USA.

Die Landwirtschaft in den USA ist auf Erfolgskurs. In der letzten Dekade haben sich die Lebensmittel-Exporte verdoppelt, begründet durch die steigende Nachfrage aus Asien, insbesondere China. Allerdings hat dieser Erfolg auch seine Schattenseiten:


Intensiv gedüngte Äcker setzen oftmals große Mengen Ammoniak frei.
(Quelle: © iStockphoto.com/ handsomepictures)

Intensivierter Ackerbau und größere Tierbestände lassen auch die Ammoniakfreisetzung in die Höhe schnellen. Nicht nur durch die Geruchsbelästigung, sondern durch einen anderen Wirkmechanismus haben diese Emissionen gesundheitliche Folgen. Denn ungünstigerweise geht Ammoniak gerne eine Koalition mit anderen Luftverschmutzern ein - zusammen mit Schwefel- und Stickoxiden bildet es Feinstäube, die bis in die Lungen eindringen können. Amerikanische Forscher haben jetzt die Auswirkungen auf die Gesundheit sowie die dadurch entstehenden Kosten berechnet.

Ammoniak, Stickoxide und Feinstaub

Ammoniak (NH3) ist ein unangenehm riechendes, farbloses und giftiges Gas, das Augen und Atemwege reizt. Ammoniak gilt als eine der am meisten produzierten Chemikalien der Welt und findet neben der Düngung Anwendung in technischen Prozessen oder als FCKW-freies Kühlmittel. Seine therapeutische Wirkung als Hustenlöser oder Salmiak wird von alters her genutzt. Neben der großtechnischen Gewinnung entstehen kleinere Mengen Ammoniak bei natürlichen Zersetzungsprozessen organischen Materials. Aber selbst im Weltraum konnte Ammoniak nachgewiesen werden. Durch seine toxische Wirkung gilt das Gas als Umweltgift und seine ätzende Wirkung macht Ammoniak gewässerökologisch bedenklich. In Deutschland wurden 2011 über 563 Gigagramm (563 x 106 Kilogramm) Ammoniak in die Atmosphäre abgegeben, etwa 95 Prozent davon stammten aus der Landwirtschaft. Weitere Quellen sind die Industrie (Düngerherstellung, Verwendung als Kühlmittel) und die Nutzung fossiler Brennstoffe. Ammoniak wird beim Abbau von Exkrementen freigesetzt, wenn Harnstoff chemisch zerlegt wird (Ammonifikation). Daher ist die intensive Tierhaltung eine der Hauptquellen. Auch nach dem Ausbringen von Düngern entweicht Ammoniak in die Atmosphäre. Im Boden führt ein Zuviel an Ammoniak zu Bodenversauerung und Überdüngung von Gewässern. In der Luft wird es zu Ammoniumsalzen umgesetzt, die als sekundäre Feinstäube weit transportiert werden können.

Ein giftiger Cocktail

Treffen nun ammoniakhaltige Gase aus der intensiven Landwirtschaft mit Stickoxiden oder Schwefeloxiden aus Industrie und Verkehr zusammen, bilden sie sogenannte „sekundäre Feinstaub-Partikel“ mit einer Größe unter 2,5 µm. Sie bestehen zu einem großen Teil aus Ammoniumnitrat (NH4NO3) oder NH4HSO4 (Ammoniumhydrogensulfat). Aufgrund ihrer geringen Größe können die Feinstaubartikel bis in die Lungenbläschen vordringen. Sie erhöhen dadurch das Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Allergien, Asthma und Lungenkrebs. Die Forscher schätzen, dass allein durch die intensive Nahrungsmittelproduktion die Bevölkerung in den USA einer zusätzlichen Belastung von 0,36 µg Feinstaub pro Kubikmeter ausgesetzt ist. Diese zusätzliche Belastung verursacht laut Berechnung der Wissenschaftler jährlich Mehrkosten von 36 Milliarden Dollar im Gesundheitswesen (kalkuliert für das Jahr 2006) und könnte für 5.100 vorzeitige Todesfälle pro Jahr verantwortlich sein.

Gewinner und Verlierer

Um zu modellieren, wie stark die Ammoniakemission durch für den Export produzierte Lebensmittel zugenommen hat, nutzten die Wissenschaftler ein Berechnungsmodell, das die Ammoniakfreisetzung beim Anbau von 19 verschiedenen Feldfrüchten sowie sieben verschiedenen Nutztierarten simulieren kann. Die Ergebnisse stellten sie den aktuellen Exportzahlen für die entsprechenden Güter gegenüber. Anschließend ermittelten sie, wo die Belastung durch sekundäre Feinstäube besonders hoch ist.

Demnach gehen rund 13 Prozent der gesamten Ammoniakemissionen aus der Landwirtschaft auf das Konto der für den Export bestimmten Lebensmittel. Die zusätzliche Feinstaubbelastung ist da punktuell besonders hoch, wo in der Nähe von Kohlekraftwerken intensive Landwirtschaft betrieben wird und sich dementsprechend viele Partikel bilden können. Aber auch in den industrie- und verkehrsreichen Ballungsräumen im Nordosten der USA, wo mit den Westwinden erhöhte Ammoniakemissionen aus den ländlichen Regionen ankommen, ist die Belastung hoch, während sie in den ländlichen Gebieten mit wenig Industrie und Autoverkehr vergleichsweise niedrig liegt. Unter dem Strich profitieren die ländlichen Gebiete also von den steigenden Exportzahlen, während die Ballungsräume die Kosten für Erkrankungen durch die höhere Feinstaubbelastung tragen müssen.

Vorbild Europa

Um diese Probleme zu lösen, verweisen die Wissenschaftler vor dem Hintergrund steigender landwirtschaftlicher Produktion auf eine strikte Trennung von Bereichen mit intensiver Landwirtschaft und Ballungsräumen sowie auf eine Senkung der durch Industrie und Verkehr freigesetzten Stickoxide. Sie empfehlen auch einen Blick über den großen Teich: Laut Erhebungen des CEIP (Centre on Emission Inventories and Projections), des Luftschadstoff-Service-Zentrums der Europäischen Wirtschaftskommission der Vereinten Nationen (UNECE) hat sich in Europa die Ammoniakfreisetzung unter anderem durch Verwendung verbesserter Düngerarten sowie durch effektives „Mist-Management“ zwischen 1990 und 2010 um nahezu 30 Prozent reduziert. Es gibt also noch einiges zu tun.

Quelle:
Paulot, F. et al. (2013): Hidden cost of U.S. Agricultural exports: Particulate matter from ammonia emissions. In: Environmental Science & Technology 2014, Vol 48., doi.org/10.1021/es4034793.

Paulot, F. et al | Pflanzenforschung.de
Weitere Informationen:
http://www.pflanzenforschung.de/index.php?cID=9663

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Agrar- Forstwissenschaften:

nachricht Julius Kühn-Institut etabliert Forschungszentrum für landwirtschaftliche Fernerkundung (FLF)
22.03.2017 | Julius Kühn-Institut, Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen

nachricht Im Drohnenflug dem Wasser auf der Spur
03.03.2017 | Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Agrar- Forstwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Im Focus: Auf der Spur des linearen Ubiquitins

Eine neue Methode ermöglicht es, den Geheimcode linearer Ubiquitin-Ketten zu entschlüsseln. Forscher der Goethe-Universität berichten darüber in der aktuellen Ausgabe von "nature methods", zusammen mit Partnern der Universität Tübingen, der Queen Mary University und des Francis Crick Institute in London.

Ubiquitin ist ein kleines Molekül, das im Körper an andere Proteine angehängt wird und so deren Funktion kontrollieren und verändern kann. Die Anheftung...

Im Focus: Tracing down linear ubiquitination

Researchers at the Goethe University Frankfurt, together with partners from the University of Tübingen in Germany and Queen Mary University as well as Francis Crick Institute from London (UK) have developed a novel technology to decipher the secret ubiquitin code.

Ubiquitin is a small protein that can be linked to other cellular proteins, thereby controlling and modulating their functions. The attachment occurs in many...

Im Focus: Physiker erzeugen gezielt Elektronenwirbel

Einem Team um den Oldenburger Experimentalphysiker Prof. Dr. Matthias Wollenhaupt ist es mithilfe ultrakurzer Laserpulse gelungen, gezielt Elektronenwirbel zu erzeugen und diese dreidimensional abzubilden. Damit haben sie einen komplexen physikalischen Vorgang steuern können: die sogenannte Photoionisation oder Ladungstrennung. Diese gilt als entscheidender Schritt bei der Umwandlung von Licht in elektrischen Strom, beispielsweise in Solarzellen. Die Ergebnisse ihrer experimentellen Arbeit haben die Grundlagenforscher kürzlich in der renommierten Fachzeitschrift „Physical Review Letters“ veröffentlicht.

Das Umwandeln von Licht in elektrischen Strom ist ein ultraschneller Vorgang, dessen Details erstmals Albert Einstein in seinen Studien zum photoelektrischen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

Über Raum, Zeit und Materie

22.03.2017 | Veranstaltungen

Unter der Haut

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Neues Schiff für die Fischerei- und Meeresforschung

22.03.2017 | Biowissenschaften Chemie

Mit voller Kraft auf Erregerjagd

22.03.2017 | Biowissenschaften Chemie