Zwaveldioxide in lucht, 1990-2011

Regionale concentraties

De hoogste zwaveldioxideniveaus worden waargenomen in het westen en zuidwesten van Nederland en in gebieden met veel (industriële) activiteit zoals Rijnmond, IJmuiden en Vlissingen. Dit laatste hangt samen emissies van de zeescheepvaart, raffinaderijen en industrie. In Nederland daalde de jaargemiddelde zwaveldioxideconcentratie op regionale achtergrondstations over de afgelopen twintig jaar van 5-15 µg/m³ naar 0,5-1 µg/m³ (zie afbeelding 'Trend 1990-2011').

De daling is het gevolg van emissiereducties in binnen- en buitenland bij de belangrijkste bronnen van zwaveldioxide, namelijk elektriciteitscentrales, raffinaderijen en verkeer. De eerste twee bronnen hebben verreweg de meeste uitstoot. De concentraties in de winter zijn licht hoger dan jaargemiddeld. Dit komt door een aantal factoren, waaronder verhoogde aanvoer door continentale windrichtingen, hogere emissies door ruimteverwarming en een soms minder gunstige atmosferische verspreiding.

In de afgelopen twintig jaar zijn de regionale concentraties met een factor tien verminderd. Metingen van zwaveldioxide worden in het Landelijk Meetnet Luchtkwaliteit sinds 1976 uitgevoerd. Sinds het begin van de metingen zijn de concentraties op de regionale stations zelfs met een factor tien tot twintig gedaald (zie afbeelding 'Trend 1976-2011'; Buijsman, 2008/2009).

Stedelijke concentraties

Metingen geven aan dat in het Rijnmondgebied en het Amsterdamse havengebied verhoogde jaargemiddelde concentraties van 5 tot15 µg/m³ voorkomen. De zwaveldioxideniveaus in steden en langs straten zijn door de bijdrage van het verkeer 1-2 µg/m³ hoger dan op regionale achtergrondstations (Mooibroek et al., 2011).

De metingen in het Landelijk Meetnet Luchtkwaliteit zijn in 1976 begonnen. Sindsdien zijn de concentraties in stedelijke gebieden met een factor tien afgenomen. Eerdere metingen van lokale instanties geven aan dat rond 1965 de jaargemiddelde concentraties in Rotterdam ongeveer 200 µg/m³ bedroegen.

In Amsterdam lagen de niveaus rond 1970 nog op 100 µg/m³ (Buijsman, 2008/2009) Belangrijkste oorzaken van deze hoge concentraties waren de toenmalige, omvangrijke, industriële emissies in en nabij de steden, maar vooral de emissies door ruimteverwarming. Dit laatste kon grotendeels worden toegeschreven aan het grootschalige gebruik van kolen. De introductie van aardgas voor ruimteverwarming aan het eind van de jaren zestig zorgde voor een snelle daling van de concentraties van zwaveldioxide.

Ruimtelijk gedetailleerde informatie over zwaveldioxideconcentraties op een schaal van 1 x 1 kilometer bieden de Grootschalige Concentratiekaarten Nederland.

Bronnen

Emissie van zwaveldioxide naar de lucht vindt voornamelijk plaats bij gebruik van zwavelhoudende brandstoffen. Belangrijke bronnen in Nederland zijn kolengestookte elektriciteitscentrales, raffinaderijen en verkeer. Internationale zeescheepvaart is als bron van zwaveldioxide de laatste tien jaar sterk in belang toegenomen. De zwaveldioxide-emissie van internationale zeescheepvaart op het Nederlands continentaal plat is tussen 1990 en 2006 met ruim 20% toegenomen; daarna is een daling ingezet door afspraken binnen de International Maritime Organisation (IMO) over vermindering van het zwavelgehalte van bunkerolie. Door succesvolle inspanningen om zwaveldioxide-emissies op het land te reduceren is de zeescheepvaart op het Nederlands continentaal plat nu als zwaveldioxidebron in grootte vergelijkbaar met de totale Nederlandse zwaveldioxide-emissie (Hammingh et al., 2007).

Gedrag in de atmosfeer

Zwaveldioxide is een gasvormige component. Het kan uit de atmosfeer door droge en natte depositie worden verwijderd. Zwaveldioxide wordt in de atmosfeer ook gedeeltelijk in sulfaataerosol omgezet; ook hiervan zorgen droge en natte depositie voor de verwijdering. Het sulfaataerosol is een vorm van zogeheten secundair aerosol; het levert een bijdrage aan de fijnstofconcentraties. De verblijftijd van zwaveldioxide in de atmosfeer is gemiddeld 10-20 uur. Dit betekent dat een groot deel van het geëmitteerde zwaveldioxide 350-700 kilometer in de atmosfeer kan afleggen, voordat het uit de atmosfeer wordt verwijderd. Dit langeaftandstransport van zwaveldioxide is een van de redenen dat afspraken over emissiereducties meer zin hebben als ze voor een groter gebied, dus bijvoorbeeld op Europese schaal, worden gemaakt.

Normstelling

De Europese Unie (EU) heeft een aantal grenswaarden voor zwaveldioxideconcentraties vastgesteld ter bescherming van de volksgezondheid en ecosystemen (EU, 2008). Deze grenswaarden zijn geïmplementeerd in de Nederlandse wetgeving (Staatsblad, 2001).

• Voor de bescherming van ecosystemen tegen de effecten van langdurige blootstelling geldt een grenswaarde van 20 µg/m³. Deze geldt zowel voor de concentratie gemiddeld over het kalenderjaar als over het winterhalfjaar.
• Voor de bescherming van de mens tegen piekconcentraties van zwaveldioxide heeft de EU twee grenswaarden en een alarmdrempel vastgesteld. De daggemiddelde zwaveldioxideconcentratie mag de grens van 125 µg/m³ niet vaker dan drie keer per jaar overschrijden. Voor uurgemiddelde concentraties geldt een grenswaarde van 350 µg/m³ die niet meer dan 24 keer per jaar mag worden overschreden. De alarmdrempel voor zwaveldioxide wordt overschreden, als boven een gebied van minstens 100 km² of een volledige zone of agglomeratie indien deze een kleinere oppervlakte beslaat de uurgemiddelde zwaveldioxideconcentratie drie uur achtereen of langer boven de 500 µg/m³ blijft.

De EU-grenswaarde voor de zwaveldioxideconcentratie ter bescherming van ecosystemen (20 µg/m³) is sinds 1998 nergens meer in Nederland overschreden. De daggemiddelde en uurgemiddelde zwaveldioxideconcentraties liggen sinds respectievelijk 1994 en 1990 onder de norm. Uurgemiddelde zwaveldioxideconcentraties boven de 500 µg/m³ zijn de afgelopen twintig jaar slechts incidenteel voorgekomen: op meetpunt Sas van Gent (één uur in 1990 en één in 1993) en Vlaardingen (één uur in 1998). Door de kortstondige duur is er geen sprake geweest van een overschrijding van de alarmdrempel.

De Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) heeft in 2006 op basis van recent onderzoek nieuwe voorstellen voor zowel de korte- als de langetermijnblootselling gedaan (WHO, 2006). Deze voorstellen gaan aanzienlijk verder dan de huidige Europese regelgeving. De WHO stelt grenswaarden van 500 µg/m³ als 10-minuutgemiddelde en van 20 µg/m³ als uurgemiddelde voor. Overigens is de luchtkwaliteit in Nederland al zodanig dat een uurgemiddelde waarde van 20 µg/m³ nauwelijks nog wordt overschreden. Overschrijding gebeurt alleen nog in het Rijnmondgebied. Op het meetstation van het Landelijk Meetnet Luchtkwaliteit Vlaardingen was dit in 2,2% van de uurwaarden het geval. Op de vijf stations van DCMR Milieudienst Rijnmond bedroeg dit percentage 2-12%.

Beleid

De EU heeft als onderdeel van haar luchtkwaliteitsbeleid een maximaal toegestane emissie van een aantal luchtverontreinigende stoffen per land, waaronder zwaveldioxide, vastgesteld (EU, 2001). Dit is het zogenaamde 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.

Het NEC-plafond voor zwaveldioxide bedroeg 50 kiloton, te realiseren in 2010. De NEC-richtlijn zal in 2013 worden herzien. Vooruitlopend daarop zijn in 2012 afspraken over de herziening van het Gotenburg Protocol in het kader van de UN-ECE gemaakt. Voor stikstofoxiden is voor 2020 een emissieplafond dat 28% lager ligt dan het niveau van 2005 (65 kton). Het plafond voor 2020 komt daarmee op 46 kiloton.

De International Maritime Organisation heeft in 1997 een protocol uitgegeven om emissies van onder andere zwaveldioxide te verminderen. Dit protocol, MARPOL Annex VI, stelt grenzen aan het zwavelgehalte van scheepsbrandstoffen. In 2005 is er een aanvulling op dit protocol gekomen waarin bepaalde gebieden, waaronder de Noordzee, zijn aangewezen waar de grenzen van het zwavelgehalte van scheepsbrandstoffen strenger zijn dan daarbuiten.

De IMO heeft in oktober 2008 voorstellen voor aanpassingen aan het protocol aangenomen. De voorstellen beogen de uitstoot van zwaveldioxide en stikstofoxiden door schepen verder te verminderen. De aanpassingen hebben onder andere betrekking op een verdere, gefaseerde, verlaging van het zwavelgehalte in scheepsbrandstoffen.
De bijdrage van de zeescheepvaart aan de concentraties van zwaveldioxide bedraagt gemiddeld voor Nederland 15%. In het westen van Nederland loopt deze bijdrage op tot 20-25% (Velders et al., 2010).

Effecten

Hoge concentraties van zwaveldioxide hebben negatieve effecten op mens, dier en plant (WHO, 2006). Zo draagt zwaveldioxide onder andere bij aan de verzuring van ecosystemen. De atmosferische depositie van zuur draagt bij aan veranderingen in de bodemchemie, de (oppervlakte)waterkwaliteit en het biodiversiteitsverlies. Deze veranderingen kunnen leiden tot verzwakking van de ecosysteemresistentie tegen ziekten, stormen, koude, droogte en insecten (Buijsman et al., 2010).

Interacties met andere stressoren, zoals een te hoge stikstofdepositie en een te hoge concentratie van troposferisch ozon, spelen overigens een belangrijke rol bij het optreden van effecten van zure depositie.

Zwaveldioxide wordt in de lucht voor een deel omgezet in sulfaatdeeltjes en draagt zo bij aan het niveau van fijn stof. Sulfaatdeeltjes hebben een koelend effect.