Stickstoff im Boden sorgt für saubere Luft

Die Atmosphäre reinigt sich besser als befürchtet
Die Konzentration der Schadstoff abbauenden Hydroxylradikale in der Luft bleibt weltweit stabil

Unberührter Regenwald reinigt die Atmosphäre
Natürliche chemische Prozesse regenerieren Hydroxylradikale, die verunreinigende Gase aus der Luft entfernen

Stickstoff-Dünger spielt beim Klimawandel eine Doppelrolle
Verstärkte Lachgas-Emissionen aus gedüngtem Boden heben die klimaschonende Wirkung des gespeicherten Kohlendioxids auf

Stickstoff bindet Treibhausgas im Boden
Bei mäßiger Düngung bauen Mikroorganismen im Boden weniger organisches Material ab

18. August 2011

Überdüngung  schadet der Umwelt in vielerlei Hinsicht. Auf unerwartete Weise kann Stickstoffdünger ihr aber auch nutzen. Und auch sauren Böden, die das Waldsterben begünstigen, lässt sich offenbar etwas Positives abgewinnen. Wie Forscher der Abteilung Biogeochemie des Max-Planck-Instituts für Chemie in Mainz festgestellt haben, stärkt Stickstoffdünger nämlich indirekt die Selbstreinigungskraft der Atmosphäre. Ihrer Studie zufolge entsteht in gedüngtem Ackerboden salpetrige Säure, die in die Atmosphäre entweicht - und zwar desto mehr je saurer der Boden ist. In der Luft bewirkt die salpetrige Säure die Bildung von Hydroxylradikalen, die Schadstoffe oxidieren, so dass sie ausgewaschen werden. Bislang hatten Geowissenschaftler diesen Effekt nicht berücksichtigt. Die Lücke haben die Max-Planck-Forscher nun geschlossen.

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© Su, Max-Planck-Institut für Chemie

Unsere Luft reinigt sich teilweise selbst, indem Schadstoffe durch Hydroxylradikale oxidiert und durch Regen ausgewaschen werden. Forscher des Max-Planck-Instituts in Mainz und Kollegen aus Peking haben jetzt herausgefunden, woher ein Großteil der salpetrigen Säure stammt, die neben Ozon als Quelle für Hydroxylradikale wirkt. Demnach wird die Säure in beachtlichen Mengen vom Erdboden an die Atmosphäre abgegeben. In stickstoffhaltigen Böden entsteht die Säure aus Nitrit-Ionen, die wiederum aus mikrobiologischen Umwandlungen von Ammonium- und Nitrat-Ionen stammen. Je saurer der Boden ist und je mehr Nitrit er enthält, umso mehr salpetrige Säure wird freigesetzt. Über diesen Weg entweicht also auch ein Teil des Stickstoffs aus gedüngten Ackerböden in die Luft.

In der neuesten Ausgabe des Forschungsmagazins Science beschreiben die Mainzer Forscher, wie sie den bisher unbeachteten Pfad im Stickstoffkreislauf nachgewiesen haben. Sie maßen die Konzentration an HONO – so lautet eine chemische Darstellung für gasförmige salpetrige Säure –, die aus einem definierten Volumen Ackerboden entweicht. Dazu setzen sie einer Bodenprobe Nitrit zu und veränderten anschließend den Wassergehalt. Die dabei freigesetzte HONO-Menge stimmt gut mit der Menge überein, die die Forscher in Berechnungen der Säure-Basen- und Löslichkeitsgleichgewichte abgeschätzt hatten. Damit konnten sie auch die hohen HONO-Werte erklären, die in früheren Untersuchungen über gedüngten landwirtschaftlichen Böden gemessen wurden.