Nitrifikationshemmer in Deutschland< zurück

Studie zur Bedeutung von Nitrifikations- und Ureaseinhibitoren für die Roh- und Trinkwasserbeschaffenheit in Deutschland

Dem Element Stickstoff kommt bei der Pflanzenproduktion hinsichtlich ökonomischer und ökologischer Aspekte eine entscheidende Rolle zu. Um eine Auswaschung oder Verflüchtigung pflanzenverfügbarer Stickstoffverbindungen zu minimieren sind in Deutschland gemäß Dünge­mittel­verordnung einige Nitrifikations- und Ureaseinhibitoren für den Einsatz in der Landwirtschaft zugelassen, die bei der Düngung mit ausgebracht werden können. Die Verbindungen verzögern die bakterielle Oxidation des Ammonium-Ions (NH4+ ) bzw. die Umwandlung von Amid-Stickstoff zu Ammoniak.

Im Projektverlauf wurde eine Multimethode zum spurenanalytischen Nachweis von Nitrifikations- und Ureaseinhibitoren entwickelt, die deren Bestimmung im unteren bis mittleren ng/L-Bereich per Direktinjektion der wässrigen Probe erlaubt. Die Ergebnisse eines Monitorings an größeren deutschen Fließgewässern lassen den Schluss zu, dass 1H-1,2,4-Triazol und DCD in Deutschland die Leitverbindungen der Verbindungs­klasse sind. Beide wurden selbst in großen Fließgewässern wie dem Rhein in Konzentrationen von mehreren µg/L nachgewiesen. Die Belastungssituation stellt sich allerdings sehr heterogen dar. DCD scheint ubiquitär in großen Flüssen vorhanden zu sein. Auffallend waren hier erhöhte Konzentrationen im Rhein ab der Probenahmestelle Mainz, die offensichtlich Einträgen aus dem Neckar geschuldet sind. Nahe der Einmündung in den Rhein wurden im Neckar bei Mannheim, bei stark schwankenden Konzentrationen, im Mittel mehr als 10 µg/L DCD gemessen. Flussaufwärts in Kochendorf und Deizisau lagen die Konzentrationen dagegen deutlich darunter. Die hohen Konzentrationen in Neckar und Rhein stammen offenbar aus dem Jagst-Einzugsgebiet. In Proben aus dem Unterlauf der Jagst wurden z. T. über 100 µg/L DCD nachgewiesen. Das Einzugsgebiet der Jagst ist zwar landwirtschaftlich geprägt, es lässt sich zum derzeitigen Zeitpunkt allerdings nicht zweifelsfrei belegen, dass die hohen Konzentration aus der landwirtschaftlichen Anwendung von DCD stammen oder ob eine industrielle Einleitung zu Grunde liegt. Dieser Sachverhalt wird Gegenstand zukünftiger Untersuchungen sein. Andere Nitrifikations- und Ureaseinhibitoren wurden in keinem der untersuchten Fließgewässer detektiert.

In Grund- und Trinkwässern konnten lediglich 1H-1,2,4-Triazol und DCD vereinzelt nachgewiesen werden. Die Anzahl der Positivbefunde am Gesamtumfang der untersuchten Proben war jedoch sehr gering und die Konzentrationen lagen nahe den Bestimmungsgrenzen. Systematische Untersuchungen bei Wasserversorgern mit Oberflächenwasser beein­flussten Rohwässern liegen bisher nicht vor. Labor­unter­suchungen verdeut­lichten die Stabilität und Mobilität von Nitrifikations- und Ureaseinhibitoren. In Wasser sind die Verbindungen auch bei saurem pH-Wert über mehrere Wochen stabil. Bei der simulierten aeroben Uferfiltration war kein biologischer Primärabbau der Leitsubstanzen 1H-1,2,4-Triazol und DCD festzustellen. Laborversuche mit verschiedenen Standardböden bestätigten die wenigen Literaturwerte zur geringen Sorptionsneigung der Verbindungen. Bei Versuchen mit verdünntem Klärschlamm zum biologischen Primärabbau von organischen Spurenstoffen war kein Einfluss von 1H-1,2,4-Triazol und DCD auf das Abbauverhalten festzustellen. Dies war auch der Fall, wenn die beiden Verbindungen in deutlich höheren Konzentrationen den Batchversuchen zugesetzt wurden, als diese in der Umwelt nachgewiesen wurden.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass 1H-1,2,4-Triazol und DCD als neue Umwelt­kontaminanten nachgewiesen werden konnten, deren Nachweis in Oberflächen­wasser beeinflussten Rohwässern auf Grund ihrer Mobilität und Persistenz nicht auszuschließen ist.

Literatur:

M. Scheurer, F. Sacher: Bedeutung von Nitrifikations- und Ureaseinhibitoren für die Trinkwasserversorgung.
energie|wasser-praxis 65(9), 70-75 (2014)

Kontakt

Dr. Marco Scheurer

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Förderung

Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches (DVGW), FKZ W 1/01/12

Projektdauer

01/2013 – 12/2013