Nitrat

Nitrat (NO₃^-) spielt eine wichtige Rolle im natürlichen Stickstoffkreislauf. Hohe Nitratkonzentrationen stammen überwiegend aus dem Eintrag von Düngemitteln in der Landwirtschaft. Dabei kommt es vor allem in Regionen mit intensiver Viehhaltung und ungünstigen Bodenverhältnissen zu erheblichen Belastungen des Grundwassers. Der Grenzwert für Nitrat beträgt nach TrinkwV (2013) sowie der Schwellenwert nach GrwV (2010) 50 mg/l.

Nitrat ist das Anion der Salpetersäure. Es spielt eine bedeutende Rolle als Pflanzennährstoff. Es ist durch verschiedene Stoffumwandlungsprozesse in den sogenannten Stickstoffkreislauf eingebunden:

Bei der Zersetzung abgestorbener Pflanzenteile (Humifizierung) und dem Abbau von Humus (Mineralisation) wird zunächst Ammonium freigesetzt und zu Nitrat umgewandelt (Nitrifikation). Nitrat kann unter sauerstoffarmen Bedingungen im Boden zu Lachgas oder atmosphärischem Stickstoff abgebaut werden (Denitrifikation). Pflanzen nehmen Nitrat und Ammonium wiederum als Nährstoff auf. Spezielle Bakterien verfügen darüber hinaus über die Fähigkeit, Luftstickstoff zu binden und diesen bestimmten Pflanzen (Leguminosen) als Nährstoff zuzuführen (N-Fixierung).

Im sauerstofffreien Grundwasser kann das Nitrat bei Anwesenheit von organischen Kohlenstoffverbindungen und/oder reduzierten Schwefel-Eisen-Verbindungen (Pyrit) zu Lachgas (N₂O) oder atmosphärischem Stickstoff (N₂) unter Beteiligung von Mikroorganismen abgebaut werden (Denitrifikation). Sauerstofffreie Grundwässer sind daher häufig nitratfrei (Kunkel et al., 2002).

Auf landwirtschaftlich genutzten Böden wird Nitrat entweder direkt als mineralischer Dünger zugeführt oder entstammt aus der Zufuhr von Ammonium über ammoniumhaltige mineralische Dünger und Wirtschaftsdünger durch Nitrifikation. Aus der Düngung stammen ca. 90% der dem Boden zugeführten Stickstofffracht, weitere 10% stammen aus atmosphärischen Einträgen von Ammonium und Nitrat aus der Viehhaltung sowie aus der Emission von Stickoxiden aus Kraftwerken, Industrieanlagen und Kraftfahrzeugen (NLWKN, 2001).

Nitrat ist leichtlöslich und kann über das Sickerwasser leicht aus dem Boden ausgewaschen werden und in das Grundwasser gelangen. Ein durch landwirtschaftliche Nutzung unbeeinflusstes Grundwasser weist Nitratgehalte meist deutlich unter 25 mg/l auf (NLWKN, 2001). Die langjährige, intensive Stickstoffdüngung in der Landwirtschaft führt zu einer höheren Auswaschung aus dem Boden und damit zu einem Anstieg der Nitratgehalte im Grundwasser. Dies macht sich zunehmend bei der Trinkwasserversorgung (Überschreitung der Grenzwerte) bemerkbar. In intensiv landwirtschaftlich genutzten Regionen können Konzentrationen weit über 50 mg/l (= Grenzwert der TrinkwV, 2013) auftreten.

Nitrat als solches hat keine toxikologisch relevante Wirkung. Problematisch ist eine übermäßige Nitrataufnahme über Nahrung und Trinkwasser insofern, als Nitrat im Verdauungstrakt zu Nitrit umgewandelt werden kann. Nitrit bildet mit Aminen aus eiweißhaltigen Lebensmitteln krebserregende Nitrosamine. Bei Säuglingen kann Nitrit zur Bildung von Methämoglobinämie (Blausucht) führen (NLWKN, 2001).

Die wichtigste Wirkung von Nitrat in der Umwelt ist seine Düngewirkung (Kölle, 2010). Nitrat trägt neben Phosphat zur Eutrophierung von Oberflächengewässern sowie der Küstengewässer und Meere bei. Dies macht sich zum Beispiel durch vermehrte Algenblüten bemerkbar.