Verzuring en luchtverontreiniging: oorzaken en effecten

Verzuring

Verzuring van bodem of water is een gevolg van de uitstoot (emissie) van verzurende stoffen. Het gaat hierbij om zwaveldioxide (SO₂), stikstofoxiden (NO_x) en ammoniak (NH₃). Deze stoffen reageren in de atmosfeer met elkaar en worden omgezet in andere stoffen. Stoffen die ontstaan zijn onder andere salpeterzuur (HNO₃) en zwavelzuur (H₂SO₄), welke samen met ammoniak reageren tot ammoniumsulfaten en ammoniumnitraten. Deze laatstgenoemde stoffen komen voor in aërosolvorm, het zogenaamde secundair fijn stof. Alle genoemde stoffen kunnen nadat ze op de bodem of het oppervlaktewater zijn gedeponeerd, verzuring veroorzaken. Deze blootstelling kan leiden tot de aantasting van ecosystemen en materialen, maar het aërosol wordt - als onderdeel van fijn stof - ook in verband gebracht met gezondheidseffecten.

De meeste vormen van luchtverontreiniging kunnen grote afstanden in de atmosfeer afleggen. Daarom wordt soms ook wel gesproken over grootschalige of grensoverschrijdende luchtverontreiniging. Hoe langer de verblijftijd van een stof in de atmosfeer, hoe verder een stof zich kan verplaatsen. De afstand waarover luchtverontreiniging zich kan verspreiden is van meerdere factoren afhankelijk. Belangrijke factoren zijn atmosferisch-chemische eigenschappen van de betreffende stof, meteorologische omstandigheden en de depositiesnelheden. Zure depositie en stikstofdepositie komen beide voor 30% uit het buitenland.

Om aan te geven hoe groot de verzuring is, wordt de term potentieel zuur gebruikt. Dit is gedefinieerd als de maximale verzuring, die zwaveldioxide, stikstofoxiden en ammoniak in bodem en water teweeg kunnen brengen. De daadwerkelijke verzuring in bodem en water kan lager zijn. Deze hangt namelijk af van een aantal processen en van de opname van de stoffen door planten. Het vermogen van een stof om verzurend te werken, wordt uitgedrukt in zuurequivalenten per hectare (z-eq/ha). Een zuurequivalent is de hoeveelheid zuur (H⁺ in mol/ha) die kan ontstaan in bodem of water. Hierbij geldt: 1 mol zwaveldioxide levert 2 mol zuur, 1 mol stikstofoxiden 1 mol zuur en 1 mol ammoniak 1 mol zuur.

Er is soms verwarring over de verzurende werking van ammoniak. In de atmosfeer werkt ammoniak zuurneutraliserend. Komt ammoniak (of ammonium) echter in de bodem dan kan het worden omgezet in salpeterzuur dat verzurend werkt.

Bronnen

De belangrijkste bronnen van verzurende stoffen zijn landbouw, verkeer en de industrie.

• De landbouw draagt voor meer dan 90 procent bij aan de emissie van ammoniak in Nederland. De belangrijkste bronnen zijn veestallen, toediening van dierlijke en kunstmest, beweiding en mestopslag.
• De doelgroep Verkeer en vervoer is de belangrijkste bron van stikstofoxiden, met in 2009 een bijdrage van 63 procent aan de emissie in Nederland. De industrie en de energiesector zijn andere belangrijke bronnen.
• De doelgroepen Industrie, raffinaderijen en energie zijn verantwoordelijk voor 90% van de emissie van zwaveldioxide. Zwaveldioxide komt hoofdzakelijk vrij bij de verbranding van kolen en olie.

De rol van zwavel bij de verzurende stoffen neemt overigens af ten opzichte van die van stikstof. Het belang van vermestende effecten van (zure) depositie neemt daarom toe ten opzichte van verzurende effecten.

Effecten

De verzurende stoffen dringen via bladeren en wortels in planten en bomen, waardoor deze vatbaarder worden voor ziekten. Zure depositie tast ook rivieren en meren aan en uiteindelijk de dieren die er in leven of uit drinken. Verzuring tast ook het grondwater aan. Tweederde van het Nederlandse drinkwater komt uit de grond; voortgaande verzuring kan daarom ook de volksgezondheid bedreigen. Te hoge nitraatconcentraties in het drinkwater zijn vooral schadelijk voor baby's.

De risico's en de effecten van verzuring worden tegenwoordig beoordeeld aan de hand van het begrip kritisch depositieniveau ofwel critical load. Een kritisch depositieniveau is gedefinieerd als de maximaal toelaatbare hoeveelheid atmosferische depositie waarbij, volgens de huidige wetenschappelijke kennis, negatieve effecten op de structuur en de functies van ecosystemen niet voorkomen. Deze kritische depositieniveaus zijn no-effectniveaus, ofwel niveaus waarbij geen enkele schade als gevolg van verzuring (door zuurdepositie) te verwachten is. Deposities die gelijk aan of lager zijn dan de kritische niveaus worden geacht duurzaam te zijn in de zin dat zij bescherming bieden aan ecosystemen, ook op de lange termijn en voor volgende generaties. In onderstaande tabel zijn kritische depositieniveaus voor een aantal ecosystemen vermeld.

Kritische niveaus voor zuur (Hey & Schneider, 1995)

Beleid

De Europese Unie heeft als onderdeel van haar luchtkwaliteitsbeleid een maximaal toegestane emissie van een aantal luchtverontreinigende stoffen per land per 2010 vastgesteld (EU, 2001). Het betreft onder andere ammoniak, stikstofoxiden en zwaveldioxide. Dit is het zogeheten Nationaal Emissie Plafond (NEC). Daarnaast is de Europese Commissie in 2001 gekomen met het zogenoemde CAFE-programma (Clean Air for Europe; zie ook EU, 2005). Dit is een programma van de Europese Commissie om de verzuring en de luchtverontreiniging in de Europese Unie op een geïntegreerde wijze aan te pakken.

Als vervolg hierop heeft de Europese Commissie in 2005 de Thematische strategie voor luchtverontreiniging gelanceerd. Hierbij worden zowel luchtkwaliteitsdoelstellingen als bronbeleid en emissieplafonds als instrumenten ingezet. Het programma beoogt op deze wijze de effectiviteit van beleid te vergroten en de kosten van de bestrijding van luchtverontreiniging te verlagen. De NEC-richtlijn zal in 2013 worden herzien. Vooruitlopend daarop wordt in 2011 in het kader van de UN-ECE gewerkt aan de herziening van het Gothenburg Protocol. Hierin zullen nieuwe emissieplafonds, waaronder voor ammoniak, stikstofoxiden en zwaveldioxide, worden opgenomen.

Het Nederlandse beleid richt zich op de NEC-plafonds waarmee impliciet ook bepaalde depositieniveaus worden gerealiseerd. Daarnaast wordt specifiek beleid ontwikkeld voor duurzame instandhouding van Natura2000-gebieden in het kader van de Programmatische Aanpak Stikstof (PAS). Dit programma is opgezet om de stikstofdepositie op Natura2000-gebieden te laten afnemen. De PAS beoogt bovendien om duurzame economische ontwikkeling samen te laten gaan met de realisatie van de natuurdoelen voor Natura2000.