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 Die smarte klassische Landhausvilla
28.11.2016 | Bau-Fritz GmbH & Co. KG, seit 1896

nachricht Kleinbauern setzen verstärkt auf Monokulturen
10.11.2016 | Georg-August-Universität Göttingen

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: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Im Focus: Neuer Sensor: Was im Inneren von Schneelawinen vor sich geht

Ein neuer Radarsensor erlaubt Einblicke in die inneren Vorgänge von Schneelawinen. Entwickelt haben ihn Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Dr. Christoph Baer und Timo Jaeschke gemeinsam mit Kollegen aus Innsbruck und Davos. Das Messsystem ist bereits an einem Testhang im Wallis installiert, wo das Schweizer Institut für Schnee- und Lawinenforschung im Winter 2016/17 Messungen damit durchführen möchte.

Die erhobenen Daten sollen in Simulationen einfließen, die das komplexe Geschehen im Inneren von Lawinen detailliert nachbilden. „Was genau passiert, wenn sich...

Im Focus: Neuer Rekord an BESSY II: 10 Millionen Ionen erstmals bis auf 7,4 Kelvin gekühlt

Magnetische Grundzustände von Nickel2-Ionen spektroskopisch ermittelt

Ein internationales Team aus Deutschland, Schweden und Japan hat einen neuen Temperaturrekord für sogenannte Quadrupol-Ionenfallen erreicht, in denen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

Die Perspektiven der Genom-Editierung in der Landwirtschaft

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Parkinson-Krankheit und Dystonien: DFG-Forschergruppe eingerichtet

02.12.2016 | Förderungen Preise

Smart Data Transformation – Surfing the Big Wave

02.12.2016 | Studien Analysen

Nach der Befruchtung übernimmt die Eizelle die Führungsrolle

02.12.2016 | Biowissenschaften Chemie