In der Emittentengruppe Biogene und nicht gefasste Quellen werden im hessischen Emissionskataster die Emissionen aus der Landwirtschaft und die Emissionen der Wälder als biogene Quellen zusammengefasst. Zu den nicht gefassten Quellen rechnen die Emissionen von Deponien, soweit diese noch betrieben werden oder sich in der Nachsorgephase befinden. Die Emittentengruppe weist für einige Stoffe ein beträchtliches Emissionspotential auf. Ein Teil der von ihr emittierten Stoffe gehört zu den Treibhausgasen (Lachgas und Methan).

Die folgende Übersicht zeigt die jeweils wichtigsten Herkunftsbereiche für die Schadstoffe der Emittentengruppe Biogene und nicht gefasste Quellen:

Stickstoffmonoxid (NO)
landwirtschaftlich genutzte Böden, Mineral- und Wirtschaftsdüngeranwendung

Ammoniak (NH₃)
Nutztierhaltung, Mineraldüngeranwendung

Lachgas (N₂O)
landwirtschaftlich genutzte Böden, Mineral- und Wirtschaftsdüngeranwendung

Flüchtige organische Verbindungen ohne Methan (NMVOC)
Wald (Nadel- und Laubbäume), Nutztierhaltung

Methan (CH₄)
Nutztierhaltung, Deponien

Feinstaub (PM10)
Bewirtschaftung von Ackerland, Nutztierhaltung

Die Ermittlung der hier dargestellten Emissionen aus der Landwirtschaft für das Jahr 2006 wurde durch das Johann Heinrich von Thünen-Institut - Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei, Braunschweig (vTI) - durchgeführt. Es wurden insbesondere Emissionen aus der Nutztierhaltung sowie Emissionen aus Böden (z. B. durch Düngung, aus Ernterückständen) und indirekte Emissionen untersucht. Die NMVOC-Emissionen der hessischen Wälder wurden vom Institut für Pflanzenökologie der Universität Gießen berechnet.

Die für Deponien angegebenen Methan-Emissionen wurden dem europäischen Schadstofffreisetzungs- und -verbringungsregister (Pollutant Release and Transfer Register, PRTR [2]) entnommen. Das PRTR ist ein EU-weites Register, das erstmals für das Jahr 2007 aufzustellen war. Hiernach sind die Betreiber von Deponien verpflichtet, alljährlich Methan-Emissionen zu melden, soweit die Emissionen 100 t/a überschreiten.

Zur Emissionsermittlung der Biogenen und nicht gefassten Quellen werden statistische Daten z. B. zum Viehbestand oder zu bestimmten Flächennutzungsarten zugrunde gelegt. Unter Benutzung von für den jeweils betrachteten Prozess spezifischen Emissionsfaktoren werden die Emissionen berechnet. Die heute verwendeten Emissionsfaktoren sind genauer und stärker aufgeschlüsselt als zu Beginn der Erhebungen.

Landesweite Emissionsdaten für die Biogenen und nicht gefassten Quellen liegen für die Jahre 1992 sowie für 2000 und 2006 vor. In die Emissionsangaben für das Jahr 1992 gingen Daten aus den Jahren 1991 bis 1993 [1] ein, in die Angaben für 2000 Daten aus 1999 und 2000 und in die Angaben für 2006 Daten aus 2006 und 2007. Bei allen Erhebungen wurden die Emissionsdaten auf Kreisebene (kreisfreie Städte bzw. Landkreise) ermittelt.

Im Bereich der Biogenen und nicht gefassten Quellen werden Emissionen von anorganischen und organischen Gasen aus der Landwirtschaft, aus Wäldern und aus Deponien erfasst. In der aktuellen Erhebung 2006 wurden auch die Feinstaubemissionen aus der Landwirtschaft erstmals einbezogen. Die Tabelle vermittelt einen Eindruck von den freigesetzten Mengen dieser Emittentengruppe für die Bezugsjahre 1992, 2000 sowie 2006.

Tab. 1: Jahresemissionen der biogenen und nicht gefassten Quellen in Hessen (1992, 2000 und 2006)

Ammoniak (NH₃) ist ein farbloses, stechend riechendes Gas. Es ist in Wasser leicht löslich; die wässrige Lösung (Salmiakgeist) reagiert basisch.

Industriell wird Ammoniak in großem Umfang (hauptsächlich durch das Haber-Bosch-Verfahren aus Luft-Stickstoff) hergestellt. Es ist ein Grundprodukt der chemischen Industrie, das die Ausgangsbasis für viele Synthesen bildet.

Ammoniakdämpfe wirken schon in geringer Konzentration reizend, in höherer ätzend auf die Schleimhäute insbesondere der Atemwege und der Augen.

Sichtbare Schäden an der Vegetation durch NH₃ sind nur in unmittelbarer Nähe von Punktquellen, z. B. Stallungen der Massentierhaltung, beobachtet worden. In geringerer, subtoxischer Konzentration wirkt Ammoniak hauptsächlich düngend. – Im Umweltbereich führt Ammoniak u. a. zu folgenden Schäden: Bodenversauerung (durch Protonenfreisetzung bei bakteriellen Nitrifikationsprozessen), neuartige Waldschäden sowie Eutrophierung naturnaher Ökosysteme. Außerdem wird der Zerfall von Gestein und Baumaterialien verstärkt (aufgrund der Zunahme von Salpetersäure bildenden Bakterien).

Ammoniak setzt sich in der Atmosphäre relativ schnell zu Ammoniumverbindungen (NH₄⁺) um, die als feine Aerosolpartikel vorliegen. NH₄⁺ kann partikelgebunden über weite Strecken verfrachtet werden; die Deposition erfolgt sowohl trocken als auch nass. Daneben wird Ammoniak auch direkt als NH₃ abgelagert; dies findet überwiegend im Nahbereich der Emissionsquellen statt.

Der überragende Anteil (über 95 %) sämtlicher Ammoniak-Emissionen in Hessen geht auf die biogenen und nicht gefassten Quellen zurück. Der Hauptteil stammt hierbei aus der landwirtschaftlichen Tierhaltung: Bei der Zersetzung von tierischen Ausscheidungen, in denen der Stickstoff überwiegend als Protein oder als Harnstoff vorliegt, entstehen große Ammoniakmengen (u. a. bei der Güllelagerung und Gülleausbringung). Daneben führt auch der Einsatz mineralischer Stickstoffdünger in der Landwirtschaft zu NH₃-Emissionen.

Die Emissionskarte zeigt die Ammoniak-Jahresemissionen der Biogenen und nicht gefassten Quellen, dargestellt auf Kreisebene. Die Emissionen lagen in Hessen im Jahr 2006 insgesamt bei 21.754 t/a.

Die höchsten Ammoniak-Emissionen pro km² weist der Landkreis Fulda, gefolgt vom Vogelsbergkreis und dem Schwalm-Eder-Kreis auf. Die Ursache hierfür ist der relativ hohe Nutztierbestand in diesen Gebieten.

Gemittelt über ganz Hessen ergibt sich folgende Aufschlüsselung der Ammoniak-Emissionen bezüglich ihrer Herkunft: Im Jahr 2006 stammten 84 % aus der Nutztierhaltung und 16 % aus der Mineraldünger-Anwendung.

Zum Teilkataster Biogene und nicht gefasste Quellen muss eine generelle Bemerkung vorab erfolgen: Seit der Ersterstellung im Jahr 1992 haben sich die Erhebungsmethoden erheblich geändert. Deshalb sind die in der Tabelle dargestellten Emissionswerte aus den drei Bezugsjahren nur eingeschränkt miteinander vergleichbar. Insbesondere die bei NH₃, NO und N₂O sichtbaren Unterschiede zwischen den Erhebungsjahren gehen überwiegend auf Änderungen der Erhebungsmethode und/oder der Emissionsfaktoren zurück.

Methan (CH₄) ist ein farb- und geruchloses, wenig wasserlösliches Gas. Es ist brennbar und besitzt einen hohen Heizwert. Methan-Luft-Gemische bestimmter Zusammensetzung (5 - 15 % CH₄) sind explosiv. Sie können in Steinkohle-Bergwerken, wo häufig CH₄ (Grubengas) auftritt, die gefürchteten Schlagwetter verursachen.

Das wichtigste Methan-Vorkommen stellt das Erdgas dar. CH₄ ist ein wichtiger Rohstoff in der chemischen Industrie. Der größte Teil findet jedoch als Brennstoff und Treibstoff Verwendung.

Methan zählt zu den bedeutenden klimarelevanten Spurengasen; bezüglich des Beitrags zur Erwärmung der Atmosphäre ist es an zweiter Stelle - nach Kohlendioxid - zu nennen.

Beim bakteriellen anaeroben Abbau organischer Substanz entstehen weltweit erhebliche Mengen an Methan, z. B. in Reisfeldern, Sümpfen und marinen Sedimenten.

Der dominierende Anteil (> 95 %) aller Methan-Emissionen in Hessen wird von den biogenen und nicht gefassten Quellen verursacht. Dabei ist die Nutztierhaltung die bedeutsamste Methanquelle und zwar in doppelter Hinsicht: Zum einen fällt Methan beim anaeroben Abbau der organischen Substanzen an, die in den tierischen Ausscheidungen (Exkrementen) enthalten sind. Zum anderen entsteht CH₄ in den Pansen von Wiederkäuern (Rindern, Ziegen, Schafen) bei der Fermentation von Zellulose und anderen mit dem Futter aufgenommenen Stoffen. Einen weiteren Beitrag zu den Methanemissionen liefern die aus den Deponien entweichenden Mengen. Der Abbau der im Abfall enthaltenen organischen Kohlenstoffverbindungen führt zur CH₄-Bildung. Ein Teil des anfallenden Methans wird mit Anlagen zur Gaserfassung abgesaugt und anschließend verbrannt (energetisch verwertet oder abgefackelt).

Die Emissionskarte zeigt die Methan-Jahresemissionen aus der Landwirtschaft (Biogene und nicht gefasste Quellen ohne Deponien), dargestellt auf Kreisebene. Diese Emissionen lagen in Hessen im Jahr 2006 insgesamt bei 36.365 t/a.

Die höchsten Methan-Emissionen pro km² weist der Landkreis Fulda, gefolgt vom Vogelsbergkreis und dem Landkreis Waldeck-Frankenberg auf. Die Ursache hierfür ist der relativ hohe Nutztierbestand in diesen Gebieten.

Gemittelt über ganz Hessen ergibt sich für die Landwirtschaft folgende Aufschlüsselung der Methan-Emissionen bezüglich ihrer Herkunft: Im Jahr 2006 sind 83 % den Verdauungsprozessen in der Nutztierhaltung und 17 % dem Wirtschaftsdüngermanagement zuzurechnen.

In der Tabelle 1 fallen insbesondere die stark rückläufigen Methan-Emissionen auf. Die Hauptursachen hierfür liegen im Abfallbereich: Bei den Deponien ist die CH₄-Freisetzung seit den 90er Jahren durch Maßnahmen wie Getrenntmüllsammlung und Deponiegaserfassung erheblich gesunken. Außerdem findet eine kontinuierliche Abnahme der Methanproduktion von Altdeponien statt (nach einer groben Schätzung reduziert sich die Methanproduktion alle 10 Jahre auf ein Viertel). Seit dem 1. Juni 2005 ist die Ablagerung biologisch abbaubarer Abfälle gar nicht mehr zulässig.

Für das Jahr 1992 waren aus Abfalldeponien und Altablagerungen ca. 362.000 t/a Methan zu verzeichnen, während im Jahr 2000 noch knapp 114.000 t/a Methan diesem Sektor zuzurechnen waren. Die PRTR-Methan-Emissionen für Deponien im Jahr 2007 betragen ca. 12.000 t/a.

[1] Emissionskataster Hessen – Landesweite Abschätzung der Emissionen aus biogenen und nicht gefassten Quellen, Bearbeitungszeitraum 1991 - 1993, Schriftenreihe der Hessischen Landesanstalt für Umwelt, Heft Nr. 184, Wiesbaden (1996)

[2] PRTR (Pollutant Release and Transfer Register, VERORDNUNG (EG) Nr. 166/2006 DES EUROPÄISCHEN PARLAMENTS UND DES RATES vom 18. Januar 2006 über die Schaffung eines Europäischen Schadstofffreisetzungs- und -verbringungsregisters und zur Änderung der Richtlinien 91/689/EWG und 96/61/EG des Rates)