This page was exported from Furor Teutonicus [ https://www.furorteutonicus.eu ]
Export date: Fri Jul 30 7:59:33 2021 / +0000 GMT

Verspreiding van NH3 versus NOx & een wijdverspreide stikstofmaffia




Dit artikel is ook beschikbaar als PDF: spreiding_stikstof.pdf



Weide of asfalt? Zomaar een vraag…


Wat is erger voor een natuurgebied, een aanliggende boerderij of een aanliggende snelweg?

Er zijn meerdere soorten stikstof (N). Ammoniak (NH3) wordt vaak landbouwstikstof genoemd, terwijl stikstofoxiden (NOx) vooral afkomstig zijn van verkeer en industrie. Als je niet teveel stikstofdepositie wilt op een natuurgebied, wat is dan erger? Landbouwbedrijven in de buurt, of verkeer? Als de uitgestoten stikstof (emissie) snel weer neerslaat (depositie), oftewel niet ver komt, dan heeft de natuur in die omgeving er meer last van.

Dat is niet alleen een theoretische kwestie. Als dat stukje natuur (meestal wensnatuur) niet goed tegen stikstof kan, dan wil je er geen snelweg of boerderij naast hebben liggen als dat veel lokale invloed (depositie) heeft.

De “conventionele” wijsheid is dat NH3 (van de boeren dus) dichter bij huis neerslaat (depositie) dan NOx (van verkeer en industrie). Maar het vreemde is dat NH3 lichter is dan NOx, en dus waarschijnlijk gemakkelijker opstijgt en door de lucht gaat. Van de stikstofoxiden (NOx) is stikstofdioxide (NO2) de belangrijkste. Kijk maar naar de molmassa's:

NH3 (ammoniak) 17,03 g/mol
NO2 (stikstofdioxide) 46,01 g/mol

Kortom, de vraag luidt wat we moeten geloven. Draagt NH3 verder dan NO2 (met als gevolg dat boerderijen minder invloed hebben op nabije natuur), of is het net andersom? En waarom is deze vraag van belang voor het beleid?

Het officiële verhaal


In De effectiviteit van bronmaatregelen: van nationale emissiereducties naar depositie in de natuur, geschreven door Wim van der Maas voor het RIVM en gedateerd 1 mei 2020, lezen we:
Verspreiding door de lucht: stikstofoxiden verspreiden verder dan ammoniak, wat dichterbij de bron deponeert. Onder gemiddelde omstandigheden deponeert 50% van de ammoniak binnen 100 km van de bron. Voor stikstofoxiden is dit meer dan 250 km.

TNO heeft in 2019 een mooie Factsheet emissies en depositie van stikstof in Nederland gemaakt. Daarin lezen we:
Niet alle NH3, en maar een fractie van de NOx, slaat neer in de omgeving waar deze worden uitgestoten. Een aanzienlijk deel reageert in de lucht tot stikstofhoudende fijnstofdeeltjes die door de wind honderden kilometers getransporteerd kunnen worden voordat ze elders in het land of in het buitenland neerslaan.

Omdat volgens deze lezing vooral NH3 in de omliggende omgeving schade geeft kun je veel bereiken door agrarische bedrijven weg te werken die in de buurt van natuurgebieden liggen.

Boeren weghalen van natuurgebieden


De universiteit van Wageningen heeft, net als TNO, in 2019 een Factsheet Stikstofbronnen opgesteld. Ze opperen meerdere opties, waaronder:
Ruimtelijke planning en ordening (bijvoorbeeld het ‘scheiden' van intensieve veehouderij en stikstofgevoelige natuur)

Jan Willem Erisman & Berno Strootman presenteerden onlangs Naar een ontspannen Nederland (2021) op een speciaal daarvoor ingerichte website. De goede presentatie verdient een compliment, maar of het voorstel voor de boeren goed zal uitpakken? De schrijvers, bijdragers en gesproken personen komen allemaal uit (activistische?) academische hoek, of uit milieuorganisaties. Boerenorganisaties staan er niet bij. Het stelselmatig “aanpakken” van belangrijke agrarische gebieden om zo een “hefboom” te hebben voor “andere doelen” zal de boeren en landeigenaren niet blij maken. Dit soort herverdeling van real property doet communistisch aan. Wat zal de regering met dit advies gaan doen?

kaart met doelgebieden
Agrarische gebieden aanpakken als hefboom voor “andere” doelen.


Erisman & Strootman reppen over natuurgebieden zoals “heide” en stellen voor op de Veluwe, ze noemen met name de enclave Uddel-Elspeet, de agrarische activiteit aan te pakken. Nu is het voorkomen van heide in die enclave, hoe mooi en prettig het ook is, uiteraard geen natuurlijke situatie. Ook als je alle menselijke activiteit stopzet zullen de heidevelden al snel weer volgroeien met struiken en bomen. Mijn voorvaderen hebben de afgelopen paar eeuwen de heide gemaakt en beheerd… zie daarvoor mijn blogpost Van heide en boeren naar stikstof en wensnatuur.

Hoe dan ook, via wetgeving is besloten dat cultuurlandschap zoals heide toch echt “natuur” genoemd moet worden, en een beetje wetenschappers van naam zoals Erisman en Strootman volgen natuurlijk de juridische definitie. Ze hebben dan ook gelijk als ze stellen: “Het merendeel van de Natura 2000-gebieden is stikstofgevoelig.” En dat is hartstikke handig als “hefboom” voor “andere doelen”.

Terug naar de factsheet van TNO (2019). Die tappen uit hetzelfde vaatje:
Een voorbeeld is de vergrassing van heidegebieden op de Veluwe. Te veel stikstof heeft dus een negatief effect op de biodiversiteit.

De lezer begrijpt inmiddels dat dit complete lariekoek is. De vergrassing (en daarna bomengroei) op de Veluwe is een volstrekt natuurlijk proces. TNO onderkent echter wel zwakheden in de depositiebepaling en adviseert het gebruik van meerdere rekenmodellen, het intensiveren van metingen, en het gebruik van satellietbeelden.

Terug naar de vraag / natte en droge depositie


Maar waarom slaat NH3 toch meer in de omgeving neer dan NOx? Misschien heeft dat te maken met de verschillende soorten waarin stikstof neer kan slaan. In de eerder genoemde factsheet van de TNO (2019) wordt het kort samengevat:
Stikstofdepositie, ook wel vermestende depositie genoemd, betreft de hoeveelheid stikstofhoudende verbindingen die door directe opname in de vegetatie en de bodem (droge depositie) of door neerslag (natte depositie) uit de atmosfeer verwijderd wordt.

Uitvoeriger komt deze kwestie aan de orde in hoofstuk 2, Nitrogen deposition: from source to effect uit Quantification of nitrogen deposition and its uncertainty with respect to critical loadexceedances van A. Bleeker (2018).
There are different chemical forms in which nitrogen will eventually deposit (ammonia or ammonium; NH3 or NH4+, nitrogen oxides; NOx, NO3-), in different physical forms: gases and aerosols. The total deposition of nitrogen mainly consists of wet and dry deposition (see following paragraphs). A third form is the so-called cloud or fog deposition (also called occult deposition). […] Because quantitative information on the contribution of this type of deposition in the different parts of Europe is scarce, the cloud or fog deposition is normally not taken into account in the description of the total deposition. However, especially for medium and high altitude areas, the contribution of cloud deposition to the total deposition can be in the range of 20-50% (Fowler et al., 1991; Bleeker et al., 2000).

Oftewel, voor de depositie maakt het ook uit of het stikstof in gasvorm of in minuscule druppeltjes (aerosolen) zit, en of het in wolken of mist zit. En daarover is cijfermatig nog niet heel veel te zeggen. Als landbouwstikstof (ammoniak, NH3) eenmaal in water is opgelost…
Ammonia in air normally has a very short transport distance, but once dissolved in water and/or converted to aerosol bound NH4+ (in reactions with acid gases and aerosol components), the transport distance increases to more than 1000 km since the removal rate of gas is much higher than that of aerosol (Asman & Van Jaarsveld, 1992). Ammonia is mainly removed through dry deposition processes, whereas NH4+ aerosols are mainly removed by wet deposition. (Bleeker, 2018)

… dan is het ineens niet meer zo van belang voor een nabijliggend natuurgebied. Hoe dan ook, er zijn diverse chemische processen en interacties waardoor het enkel kijken naar de molaire massa's van beide stoffen (NH3 en NOx) niet volstaat. Bleeker citeert regelmatig Erisman die op dit vlak veel werk verricht heeft.

Rekenmodellen


Nu wordt het interessant. Hoe goed weten we eigenlijk, los van bespiegelingen over molaire massa's, chemische processen en dies meer, hoe het in de praktijk uitpakt? Daarvoor moet je meten. Heel veel meten. En nauwkeurig meten. Dat blijkt lastig:
Quantifying the nitrogen deposition by means of measurements is the most direct way. However, measuring dry deposition of nitrogen can be a complex pro-cedure involving many more ‘components' than only the nitrogen compound under consideration. Therefore, quantification of dry deposition only using measurements is currently impossible and models are needed. (Bleeker, 2018)

Nu zijn we weer terug bij de magische rekenmodellen. Het kan ons niet eens meer verbazen en nauwelijks nog teleurstellen, ware het niet dat deze Sims niet zoveel eeuwenoude boerenbedrijven zou bedreigen. In hetzelfde werk van Bleeker (2018) staat ook een hoofdstuk (nr. 7) dat eerder gepubliceerd is als… jawel…
Bleeker, A. & Erisman, J.W. Spatial planning as a tool for decreasing nitrogen loads in nature areas. Environmental Pollution 102, 649-655 (1998).

Je verzint het niet. Al in 1998 was Erisman bezig met spatial planning, oftewel gebiedsgericht boeren “aanpakken” op basis van modellering.

Gemeten stikstoftransport


Laten we voor de zekerheid toch maar eens kijken of er werkelijk geen empirisch onderzoek gedaan is. Een kleine zoektocht op Google Scholar leverde een paar aardige treffers op.

China


In het oosten van China hebben ze op het platteland last van stikstof uit de stad; en wel opvallend genoeg NH3 (ammoniak) uit de stad. Kortom, het is bebouwing en bewoning die daar voor stikstofproblemen zorgt. Goed plan, die “andere doelen” zoals huizenbouw op boerenweidevelden… Of dit vertaalbaar is naar de Nederlandse situatie is natuurlijk wel twijfelachtig. Maar dit resultaat werpt wel een ander licht op de discussie.
To assess the atmospheric environmental impacts of anthropogenic reactive nitrogen in the fast-developing Eastern China region, we measured atmospheric concentrations of nitrogen dioxide (NO2) and ammonia (NH3) as well as the wet deposition of inorganic nitrogen (NO3− and NH4+) […] No clear difference in gaseous NO2 concentrations and nitrogen concentrations in collected rainwater was found between the crop field and residential sites, but the average NH3 concentration […] in residential sites was significantly higher than that in field sites […] reactive forms of nitrogen created from urban areas contribute greatly to N deposition in the rural area evaluated in this study.

Bron: Atmospheric NH3 and NO2 concentration and nitrogen deposition in an agricultural catchment of Eastern China. Rong Yang, Kentaro Hayashi, Bin Zhu, Feiyue Li, Xiaoyuan Yan. Science of The Total Environment, Volume 408, Issue 20, 2010, Pages 4624-4632, ISSN 0048-9697, https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2010.06.006

Ontario


In Ontario (Canada) werden NOx en NH3 concentraties gemeten langs autowegen. Als NO2 verder vervliegt dan NH3, waarom is NO2 dan beter te voorspellen (meten) langs wegen?
Average NO2 concentrations, and to a lesser extent NH3, could be predicted by road density at all radii (around the plot) tested (500 m, 1000 m, 1500 m).

Bron: Characterizing the influence of highways on springtime NO2 and NH3 concentrations in regional forest monitoring plots. Shaun A. Watmough, Andrew M. McDonough, Shanel M. Raney. Environmental Pollution, Volume 190, 2014, Pages 150-158, ISSN 0269-7491, https://doi.org/10.1016/j.envpol.2014.03.023

Engeland


In het zuiden van Engeland werd ook langs de weg gemeten. Daaruit lijkt juist bevestigd te worden dat NH3 dichter “in de buurt blijft” dan NOx. Dit is dus een “antivoorbeeld”.
Calculations of pollutant deposition rates showed that nitrogen inputs are dominated by NH3 at roadside sites.

Bron: Quantifying local traffic contributions to NO2 and NH3 concentrations in natural habitats. Sally R. Gadsdon, Sally A. Power. Environmental Pollution, Volume 157, Issue 10, 2009, Pages 2845-2852, ISSN 0269-7491, https://doi.org/10.1016/j.envpol.2009.04.010

Beieren


In Beieren (Duitsland) toonden zowel NH3 als NOx een duidelijke “gradiënt”, oftewel beide stoffen werden vooral dichtbij de uitstoot (emissie) aangetroffen. Interessant echter is dat hier het effect van verkeer (autowegen) een stuk duidelijker was dan het effect van agrarische activiteit.
Both profiles were influenced mainly by car emissions and showed only small local influences caused by agricultural activities. In the framework of a pilot study based upon denuder measurements we found a strong temporal dependency of both nitrogen dioxide (NO2) and ammonia (NH3) concentrations on traffic density.

Bron: Elevated NH3 and NO2 air concentrations and nitrogen deposition rates in the vicinity of a highway in Southern Bavaria. Manfred Kirchner, Gert Jakobi, Ernst Feicht, Markus Bernhardt, Anton Fischer. Atmospheric Environment, Volume 39, Issue 25, 2005, Pages 4531-4542, ISSN 1352-2310, https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2005.03.052

Dwingelderveld


Bekend in discussies over stikstof in Nederland is de scriptie van de Wageningse student Santing (2012). Al genoemd in het stikstofrapport van de auteur, en hier herhaald: Hij kon de stikstofdepositie tot 400 meter afstand van de boerderij meten, maar niet verder. Hij concludeert dan ook:
Het OPS-model dat is ontwikkeld door het RIVM en vooral gebruikt wordt door Alterra om de omvang van de stikstofdepositie te simuleren in een bepaald gebied bevat een overschatting van de droge depositie snelheid en mist de implementatie van het gewas compensatiepunt. Hierdoor wordt een negatieve invloed van deze bedrijven op aanliggende natuurgebieden ten onrechte gesuggereerd. Daarnaast zijn de kritische depositiewaarden die door het Alterra zijn aangeven op een bepaald gewas nooit nagemeten met behulp van bioindicatoren.

Bron: Nitrogen deposition and ammonia concentrations in the Dwingelderveld as affected by surrounding dairy farms. Janklaas Santing, 2012. https://edepot.wur.nl/328849

Ivoorkust


Om de verwarring compleet te maken sluiten we af met een paar plaatjes van meetwaarden afkomstig van Ivoorkust. Of moet je “de Ivoorkust” zeggen? Hoe dan ook, als je goed naar het kleurverloop op beide onderstaande afbeeldingen kijkt, dan zie je dat NH3 veel sneller in concentratie afneemt naarmate je van de bron weggaat dan NOx. Je zou dus kunnen concluderen dat NOx beter kan blijven zweven en dus verder komt, oftewel niet veel in de omgeving neerslaat. Maar je kunt ook concluderen dat NH3 zo snel neerslaat en de concentratie zo snel afneemt, dat 't minder schade aan nabijgelegen (wens)natuur aanricht dan NOx. (Noot: dit zal wel voornamelijk droge neerslag betreffen, want de metingen werden gedaan in het droge seizoen, van 15 dec. 2015 tot 15 feb. 2016.)

NO2 spreiding
Ivoorkust ~ NO2 (Bahino et al., 2018)


NH3 spreiding
Ivoorkust ~ NH3 (Bahino et al., 2018)


Het patroon lijkt bij een eerste visuele inspectie te zijn:

  • NH3 ↑ dichtbij, tot ca. 6 km

  • NOx ↑ middellang, van 6 km tot ca. 20 km

  • NH3 & NOx beide ↑ op langere afstanden > 20 km (?)


Bron: A pilot study of gaseous pollutants' measurement (NO2, SO2, NH3, HNO3 and O3) in Abidjan, Côte d'Ivoire: contribution to an overview of gaseous pollution in African cities. J. Bahino et al. Atmospheric Chemistry and Physics, 18, 5173–5198, 2018. https://doi.org/10.5194/acp-18-5173-2018

NH3 → NH4+


De waarneming NH3 vooral dicht bij de puntbron neerslaat vanaf pakweg 6 km ineens heel ver en diffuus lijkt te verspreiden wordt ondersteund door het gegeven dat in de lucht een deel van de ammoniak omgezet wordt in ammonium.
NH3 is deposited rapidly within the first 4-5 km from its source. However, NH3 is also converted in the atmosphere to fine particle NH4+ (ammonium) aerosols that are a regional scale problem.

Bron: Effects of atmospheric ammonia (NH3) on terrestrial vegetation: a review. S.V. Krupa. Environmental Pollutution, 124(2), 179-221, 2003. https://doi.org/10.1016/s0269-7491(02)00434-7

Van weidevelden naar wegen en luchthavens?


NOx valt soms wat uit beeld door de nadruk op de uitstoot van agrarische bedrijven. Franciska de Vries, hoogleraar aardwetenschappen aan de Universiteit van Amsterdam, zegt daarover:
Er zijn belangrijke verschillen tussen NOx en NH3. Zo werkt NOx direct verzurend voor de bodem, terwijl NH3 basisch is. Maar in Nederlandse bodems wordt NH3 in de praktijk meestal omgezet in nitraat. Dan is de uitwerking op de natuur hetzelfde. Al zal NOx uiteindelijk tot net wat meer schade door verzuring leiden. (Eindhovens Dagblad, 17 sept. 2020, Brabantse boeren en milieuclubs nu samen in het geweer tegen stikstofbeleid in Brabant.)

Ook wordt de uitstoot van NOx soms verdoezeld als dat politiek niet goed uitkomt. De stikstofberekeningen voor Lelystad Airport gemaakt door het ministerie van Infrastructuur zouden volgens dr.ir. Leon Adegeest rommelen. Hij wordt daarin gesteund door de Commissie m.e.r. (milieueffectrapporten).

Conclusies


Deze korte analyse is in een nachtje geschreven, terwijl de auteur geen domeinexpert is. Bovenstaande voorbeelden van metingen zijn grotendeels gebaseerd op de abstracts. Ook is de auteur lid geworden van de Farmers Defence Force. De beweringen en conclusies in dit stuk behoeven daarom het nodige voorbehoud.

Toch ontstaat al snel het beeld dat veel conclusies over de verspreiding van NH3 en NOx gebaseerd zijn op rekenmodellen, en dat er hoge onzekerheden zijn. Ook de meetresultaten uit het veld lijken niet altijd overeen te stemmen. De beschikbare kennis over deze materie lijkt beperkt te zijn. Toch wordt op die gebrekkige basis gebouwd om tot zeer ingrijpend beleid te komen. Eerder al werd geconstateerd dat de stikstofgegevens en -modellering weinig beleidsgeschikt is.

Een mogelijke conclusie a.d.h.v. de beelden uit Ivoorkust is dat agrarische NH3 grotendeels binnen een straal van 6 km (droog) neerslaat of in concentratie met (veel) meer dan de helft afneemt, terwijl het deel dat niet neerslaat daarna over forse afstanden getransporteerd kan worden door de lucht. NOx, daarentegen, lijkt zelfs in een straal van tientallen kilometers meetbaar te zijn, oftewel lokaal minder snel af te bouwen. Beide stikstofvarianten kunnen ook op lange afstand getransporteerd worden via de lucht.

Voor de volksgezondheid is waarschijnlijk vooral NOx schadelijk, terwijl voor de (wens)natuur geldt dat de NH3-uitstoot (emissie) van een boerderij de neerslag (depositie) al na een paar kilometer niet veel meer voorstelt.

Stikstofmaffia


Gezien de nogal handige “hefboom” voor “andere doelen” en de manipulaties die met rekenmodellen mogelijk zijn, plus de grote managementsmogelijkheden van wensnatuur, verwacht de auteur dat de Nederlandse regering, samen met de andere partners in crime zoals (gesubsidieerde?) academici en milieuclubs, zeer enthousiast zullen zijn over het advies ten bate van een “ontspannen” Nederland. Huizenbouw voor immigranten, zonneparken, meer asfalt, schrale nepnatuur; al die dingen zijn zoveel wenselijker dan die vieze stinkende weilanden! Net zoals het opstoken van bossen in biomassacentrales ook zo lekker ging zolang je nuttige idioten wijs kon maken dat je met bomen verbranden het klimaat kon redden. De biomassazwendel werkt niet meer goed, maar het stikstofverhaal staat nog als een bureaucratisch huis. Dat het vooral de parasitaire kaste is die zal ontspannen ten koste van eeuwenoude boerenfamilies is daarbij de kers op de taart die de stikstofmaffia zichzelf toebedeelt.

Ondertussen heeft Nederland onvoldoende agrarische grond om de eigen bevolking te voeden. We zijn dus in toenemende mate afhankelijk van het buitenland. Echter, beleidsmakers willen minder agrarische activiteit in een wereld met afnemende voedselzekerheid.

Natuurlijk zijn er nog integere academici, kundige ambtenaren en verstandige politici. Ongetwijfeld zijn er nog journalisten die, ook al snappen ze niet alles meer, begaan zijn met de boerenstand. Niet alles is verloren. Maar kunnen deze mensen nog verschil maken nu de tijdsgeest zo bevangen is door schijn, emotie en het kunstmatige? Kan het systeem, het denken, dat zichzelf zo in de knoop brengt hier nog uitkomen? We houden goede hoop met in de hand een degelijke hooivork. De boerenstand gaat misschien ten onder, maar zal niet lijdzaam ten onder gaan.

Met dank aan Jos, Maarten, Frank, Dick, Luc en Mireille voor het proeflezen en het doen van suggesties.




twee hooivorken in een kruis
Pitchfork by addylord, public domain, found at the Noun Project.

Naschrift 1


Toegevoegd op 4 juli 2021.

Het artikel in vork met als titel Groot deel ammoniak verdwijnt direct in hogere luchtlaag door Reinout Burgers (2020) kwam pas na het publiceren van dit artikel in beeld bij de auteur. Het artikel noemt een aantal belangwekkende onderzoeken, zoals dat van Sven Sommer (1988) en Ralf Staebler (2009). Om met die laatste te beginnen:

grafieken met emissie en depositie
Sven Sommer (1988)

From 0-40m from the stables the NH 3 level (Fig.2) in all directions declined sharply to the background concentration. Dispersion, transformation to NH3 and, to a minor degree, uptake by plants caused the fall in NH3 concentration, which is in agreement with general modelling of the NH3flux from a farm of this size (Asman and Janssen 1986).

Bron: A simple biomonitor for measuring ammonia deposition in rural areas. S.G. Sommer. Biology and Fertility of Soils, 6, 61-640, 1988. https://doi.org/10.1007/BF00257922

Het onderzoek van Staebler (2009) vond plaats in Canada. De bovengenoemde snelle afname van depositie verder van de bron stemt overeen met het hoge percentage NH3 dat ontsnapt naar hogere luchtlagen, waarna het over grote afstanden getransporteerd wordt.
The study suggests that the export of NH3 through advection accounted for about 90% of the emissions from the feedlot, chemical transformation was insignificant, and dry deposition accounted for the remaining 10%.

Bron: Three-dimensional characterization of the ammonia plume from a beef cattle feedlot. Ralf M. Staebler et al. Atmospheric Environment, 43, 6091–6099, 2009. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2009.08.045

In het vork artikel wordt gesteld dat het Deense OML-Dep model, in tegenstelling tot het OPS model, wel goed met metingen gevalideerd is en de droge depositie in de omgeving van de (agrarische) emissiebron niet overschat.

Eens te meer is het de vraag of Nederlandse stikstofdeskundigen wel op de hoogte zijn van dit onderzoek, of zulke bevindingen mogelijk bewust naast zich neerleggen. Straks worden boerenbedrijven voor niets gesloten terwijl de nodige maatregelen om cultuurgronden zoals heidevelden actief in stand te houden (wat nodig is, want het is geen natuur) onvoldoende genomen worden.

Dit artikel is ook beschikbaar als PDF: spreiding_stikstof.pdf

Excerpt: Boeren moeten weg als ze in de buurt van (wens)natuur zitten, om plaats te maken voor "andere" doelen. Klopt het verhaal wel?
Post date: 2021-07-02 15:15:31
Post date GMT: 2021-07-02 13:15:31
Post modified date: 2021-07-05 00:40:19
Post modified date GMT: 2021-07-04 22:40:19
Powered by [ Universal Post Manager ] plugin. HTML saving format developed by gVectors Team www.gVectors.com