Regional hoch aufgelöste Quantifizierung der diffusen Stickstoff- und Phosphoreinträge ins Grundwasser und die Oberflächengewässer NRWs

Dienstag, 27. Juni 2017

Regional hoch aufgelöste Quantifizierung der diffusen Stickstoff- und Phosphoreinträge ins Grundwasser und die Oberflächengewässer NRWs

Kooperationsprojekt GROWA+ NRW 2021

Mit der Modellkette RAUMIS-GROWA/mGROWA-DENUZ-WEKU werden in NRW die Stickstoffeinträge aus landwirtschaftlichen Böden in das Grundwasser regional auflösend berechnet. Außerdem wird ermittelt,  welche Maßnahmen geeignet bzw. erforderlich sind, um die Ziele und Anforderungen der EG-Wasserrahmenrichtlinie, der Nitratrichtlinie und der Meeresschutzrichtlinie zu erreichen.

Eckdaten des Projekts

TitelRegionalisierte Quantifizierung der diffusen Stickstoff- und Phosphoreinträge ins Grundwasser und die Oberflächengewässer NRWs
AbkürzungGROWA+ NRW 2021
AuftraggeberMinisterium für Umwelt, Landwirtschaft, Natur- und Verbraucherschutz. Nordrhein-Westfalen
Durchführende InstitutionenLANUV, Forschungszentrum Jülich, Geologischer Dienst NRW, Landwirtschaftskammer NRW, Thünen – Institut Braunschweig
LeitungLANUV NRW
Laufzeit04.12.2015 –31.12.2019
Begleit-AKsJährlich (2016, 2017, 2018, 2019) mit Vertretern der „AG Grundwasser“ und der „AG WRRL“
Projekt-AKs2x jährlich (Kooperationspartner)
Experten-AKs2-3x jährlich (unter Hinzuziehung von themenspezifischen Fachleuten)
AbschlussveranstaltungGeplant im Jahr 2020
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06.01.2020

Veranlassung und Zielsetzung

Die Belastung des Grundwassers und der Oberflächengewässer in NRW durch Stickstoff- und Phosphoreinträge ist ein komplexes Umweltthema, für das Lösungsansätze nur fachübergreifend und unter Beteiligung von Behörden und öffentlichen Institutionen der Land- und Wasserwirtschaft sowie Forschungseinrichtungen erarbeitet werden können.

So werden für die Umsetzung der EU-Nitratrichtlinie sowie der EU-Wasserrahmenrichtlinie und der EU-Meeresschutzstrategierichtlinie landesweit konsistente und räumlich hochauflösende Angaben zur Herkunft und räumlichen Verteilung der Stickstoff- und Phosphoreinträge benötigt, um eine effektive Maßnahmenplanung zu ermöglichen. Diese Fragestellungen können nur durch Modellanwendungen beantwortet werden, die einerseits die Nährstoffeinträge in die Systeme Boden und Gewässer aus der Landwirtschaft, über den Luftpfad sowie aus dem Abwasserbereich und aus urbanen Systemen adäquat abbilden, und die andererseits den Transport und die vielfältigen Abbau- und Rückhalteprozesse von Nährstoffen im Grundwasser und in den Fließgewässern berücksichtigen.

Vor diesem Hintergrund wurde vom Ministerium für Umwelt, Landwirtschaft, Natur- und Verbraucherschutz Nordrhein-Westfalen (MULNV) von Ende 2015 bis Ende 2019 das Kooperationsprojekt GROWA+ NRW 2021 gefördert.

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06.01.2020
Abb.1: Modellkette RAUMIS-GROWA/mGROWA-DENUZ-WEKU 28.06.2017 (Quelle: FZ Jülich & LANUV)

Abb.1: Modellkette RAUMIS-GROWA/mGROWA-DENUZ-WEKU

28.06.2017 (Quelle: FZ Jülich & LANUV)

 

Mit der Modellkette RAUMIS-mGROWA-DENUZ-WEKU-MEPhos-MONERIS werden im Rahmen einer Ist-Zustandsanalyse zunächst die unterschiedliche Herkunft und die Höhe der Nährstoff-Einträge ins Grundwasser und die Oberflächengewässer bestimmt. Hierauf aufbauend wird der regionale Handlungsbedarf zur Erreichung der Schutzziele ermittelt. Abschließend werden die Auswirkungen der novellierten Düngeverordnung und weiterer Maßnahmen auf den Nährstoffeintrag analysiert.

Die Ergebnisse wurden am 12.12.2019 im abschließenden Begleit-Arbeitskreis präsentiert und werden in einem ausführlichen Abschlussbericht dokumentiert.

Alle Ergebnispräsentationen der bisherigen Begleit-Arbeitskreissitzungen sind auf dieser Website veröffentlicht.

 

Ausgewählte Ergebnisse

Mit den Ergebnissen aus dem Kooperationsprojekt GROWA+ NRW 2021 wird das Land NRW bei der Erfüllung der Anforderungen zur Zielerreichung sowie bei der Erfüllung seiner Berichterstattungspflichten gegenüber dem Bund und der EU im Rahmen der Umsetzung der EG-Wasserrahmenrichtlinie unterstützt, z.B. im Hinblick auf die Aufstellung der Bewirtschaftungsplanung und des Maßnahmenprogramms.

Im Kooperationsprojekt GROWA+ NRW 2021 wurden z.B. Antworten auf folgende Fragen erarbeitet:

  • Wie hoch sind aktuell die regionalen Stickstoffbilanzüberschüsse der Landwirtschaft NRW’s pro Gemeinde? (-> Vortrag 7. Begleit-AK),
  • In welcher Region ist welcher hydrologische Eintragspfad dominant für die Nährstoffausträge? Wie hoch ist z.B. die Höhe der Grundwasserneubildung und wie hoch ist deren Anteil an der Gebietsentwässerung einer Region? (-> Vortrag 7. Begleit-AK),
  • Mit welchem Zeitverzug wirken sich Maßnahmen auf die Nitratbelastung im Grundwasser bzw. den diffusen Stickstoffeintrag in die Oberflächengewässer aus? Welche Prognosen zur Zielerreichung für Grund- und Oberflächenwasserkörper lassen sich treffen? (-> Vortrag 6. Begleit-AK)
  • Wie hoch ist die Denitrifikation im Grundwasser / wo sind die regionalen Schwerpunkte? (-> Vortrag 7. Begleit-AK)
  • Wie hoch sind aktuell die regionalen Stickstoff- und Phosphoreinträge ins Grundwasser und die Oberflächengewässer aus diffusen oder punktuellen Quellen oder Eintragspfaden? (-> Vorträge 7. Begleit-AK)
  • Wie hoch ist aktuell der Minderungsbedarf bei den Stickstoffüberschüssen und den Stickstoffeinträgen zur Erreichung eines Schwellenwerts von 50 mg Nitrat je Liter im neu gebildeten Grundwasser? (-> Vortrag 7. Begleit-AK)
  • Welche effizienten Maßnahmenkombinationen/Handlungsoptionen lassen sich regional differenziert ableiten? (-> Endbericht zu TP 5, in prep.)
  • Wie wirken sich die durchgeführten bzw. geplanten Maßnahmen des WRRL-Maßnahmenprogramm oder z.B. die novellierte Düngeverordnung auf die Stickstoffüberschüsse bzw. die Stickstoffeinträge in das Grundwasser und die Oberflächengewässer aus? (-> Vortrag 6. Begleit-AK)

Ein besonderes Merkmal dieses Projektes war die projektbegleitende aktive Einbindung verschiedener Fachinstitutionen innerhalb und außerhalb NRW‘s, sowie regionaler Akteure, z.B. Wasser- und Umweltverbände, Landwirtschaftsvertreter, Wasserbehörden etc., die sich in einem Begleitarbeitskreis und verschiedenen Experten-Arbeitskreisen beteiligt haben. Auf diesem Weg konnten lokal und regional hochauflösende Eingangsdaten sowie Regionalkenntnisse genutzt werden. Dies hat einen erheblichen Beitrag zu einer deutlichen Verbesserung der Modellierung und zur Absicherung und Plausibilitätskontrolle der Projektergebnisse in NRW geleistet.

 

Projektstruktur

Das Projekt gliedert sich zunächst in verschiedene Teilprojekte (TP):

  • TP 1 Stickstoffbilanzen: (Durchführung: Thünen-Institut in Zusammenarbeit mit Landwirtschaftskammer NRW)
  • TP 2 Hydrogeologie, Wasserhaushalt und Stickstoffeintrag: Methodische Weiterentwicklung zur Berechnung der Wasserhaushaltskomponenten und des N-Eintrags ins Grundwasser (Durchführung: FZ-Jülich zusammen mit GD und LANUV)
  • TP 3 Hydrogeologie und Stofftransport: Abschätzung mittlerer Verweilzeiten in der ungesättigten Zone und im oberen Grundwasserleiter (Durchführung: FZ-Jülich und Geologischer Dienst NRW zusammen mit GD und LANUV)
  • TP 4 Hydrogeologie und Stickstoffabbau: Abschätzung des vorhandenen Denitrifikationspotentials im Grundwasser und Identifizierung von Gebieten mit möglicherweise nachlassender Denitrifikationskapazität (Durchführung: FZ-Jülich zusammen mit GD und LANUV)
  • TP 5 Wirkungsanalysen von Maßnahmen: (Durchführung: Thünen-Institut in Zusammenarbeit mit Landwirtschaftskammer NRW)

Während der Projektlaufzeit wurden noch weitere Teilprojekte ergänzt:

  • Modellierung der Phosphoreinträge ins Grundwasser und in die Gewässer NRW’s (Weiterentwicklung MEPhos NRW) (Durchführung: FZ-Jülich, LANUV, GD NRW. LWK NRW)
  • Projektionen der Auswirkungen des Klimawandels auf die Grundwasserneubildung regional und landesweit in NRW (Durchführung: FZ Jülich)