Vermesting en verzuring: oorzaken en effecten

Vermesting

Vermesting van bodem of water is een gevolg van de uitstoot (emissie) van stikstofhoudende stoffen. Het gaat hierbij vooral om stikstofoxiden (NO_x) en ammoniak (NH₃). Deze stoffen kunnen in de atmosfeer ook worden omgezet tot zuren en stofvormige luchtverontreiniging, het zogenaamde secundair fijn stof. Alle genoemde stoffen kunnen nadat ze op de bodem of het oppervlaktewater zijn gedeponeerd, vermesting veroorzaken. Deze blootstelling kan leiden tot de aantasting van ecosystemen, maar het aerosol wordt - als onderdeel van fijn stof - ook in verband gebracht met gezondheidseffecten.

Verzuring

Verzuring van bodem of water is een gevolg van de uitstoot (emissie) van de hiervoor al genoemde stoffen plus zwaveldioxide (SO₂). 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 aerosolvorm, 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 aerosol wordt - als onderdeel van fijn stof - ook in verband gebracht met gezondheidseffecten.

Langeafstandstransport

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. Vermestende en verzurende depositie komen beide voor 30% uit het buitenland.

Depositie

De mate van vermesting kan worden afgemeten aan de hoeveelheid gedeponeerde stikstof, bijvoorbeeld in mol of kilogram stikstof per hectare. Om aan te geven hoe groot de verzuring is, wordt vaak 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, NH₄⁺) echter in de bodem dan kan het worden omgezet in salpeterzuur dat verzurend werkt.

Bronnen

De belangrijkste bronnen van vermestende en 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 2011 een bijdrage van 61 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 en vermestende stoffen kunnen de natuur beïnvloeden. Zo kunnen de stoffen planten en bomen vatbaarder maken voor ziekten, stormschade en droogte. Door verandering in bodemcondities kan ook de natuurlijke soortensamenstelling van de vegetatie veranderen. Voorbeelden zijn de vergrassing van heide en open duinen. Verzuring en vermesting verminderen ook de kwaliteit van het grondwater.
De risico's en de effecten van vermesting en verzuring worden tegenwoordig beoordeeld aan de hand van het begrip kritisch depositieniveau, ook wel aangeduid met kritische depositiewaarde of 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, dat wil zeggen, niveaus waarbij geen enkele schade als gevolg van verzuring (door zuurdepositie) of vermesting (van stikstofdepositie) 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. Kritische depositieniveaus verschillen per type ecosysteem. Voor verzuring wordt gebruik gemaakt van zogenoemde critical-loadfuncties, die de no-effect niveaus voor stikstof vertalen naar maximaal toelaatbare niveaus van combinaties van de zwavel- en de stikstofdepositie (Van Dobben & Hinsberg, 2008). Onderstaande tabel geeft een indicatie voor de gevoeligheid van de diverse typen ecosystemen voor de depositie van verzurende stoffen.

Kritische niveaus voor zuur (Hey & Schneider, 1995)

Beleid

Voor zwaveldioxide (SO₂), stikstofoxiden (NO_x) en ammoniak (NH₃) zijn in 2001 emissiedoelstellingen geformuleerd in het kader van de Europese NEC-richtlijn en in het Gotenborg protocol onder de VN-conventie over grensoverschrijdende luchtverontreiniging.

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 consistentie en effectiviteit van beleid te vergroten en de kosten van de bestrijding van luchtverontreiniging te verlagen. Een belangrijk instrument hierbij is de hiervoor genoemde NEC-richtlijn.


De nieuwe doelen voor 2020 zijn vastgelegd als een reductieverplichting in 2020 ten opzichte van de emissie in 2005. Dit betekent een verschil met de huidige doelen voor 2010 die waren geformuleerd als een absoluut emissieplafond. Relatieve doelen bieden meer flexibiliteit voor landen, omdat wijzigingen in emissiecijfers (vaak) doorwerken in zowel het basisjaar als het zichtjaar (zie de tabel voor een overzicht).

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.