Ammoniakemissies, – concentraties en -depositie van 2005 – 2016

Het politieke belang
De emissie van ammoniak, de opbouw van ammoniak in de atmosfeer, en het neerdalen (‘depositie’) van ammoniak op en in de bodem zijn politiek heftig omstreden onderwerpen. Ze hebben namelijk een direct verband met de veeteelt.
Ammoniak komt voor grofweg 85% uit de veeteelt, ongeveer fifty uit de stal en uit het uitrijden van mest. Tegen de emissie vanuit de stal moeten luchtwassers worden ingezet en daar heeft geen enkele boer zin in. Ze kosten kapitalen en vreten stroom. En ze helpen niet bij het uitrijden van mest.
Nu het water veel boeren tot de lippen staat, en de ammoniak tot de neusgaten, is er een markt voor twijfelzaaiers en boerenpartijen of anti-milieupartijen als de PVV en het SGP, CU en CDA zijn daar vatbaar voor. Op gezette tijden staan er beroepstwijfelzaaiers op, zoals bijv. Crok en Hanekamp, om met hele, halve en onwaarheden te tetteren dat er geen probleem is en dat de linkse kerk het helemaal verkeerd ziet.
En bijna altijd ligt dan het RIVM onder vuur, omdat dat nu eenmaal de instantie is die over dit onderwerp gaat.
Ik heb er bij een eerdere gelegenheid al op deze site over geschreven (zie www.bjmgerard.nl/?p=4332 ).

Het gas ammoniak (NH₃ ) stinkt en is toxisch. In een stal kan de concentratie hoge waardes bereiken, die schadelijk kunnen zijn voor mens en dier, maar buiten de stal dalen de concentraties zo snel dat in de vrije atmosfeer de concentraties ver onder gezondheidsbedreigende waarden liggen. Het kan wel stinken – men ruikt ammoniak al voor het gevaarlijk wordt.
De oplossing van ammoniak in water (dat heet ammonia) wordt in huishoudens gebruikt, maar is niet onschuldig – alleen met enig verstand gebruiken.

Het grootste probleem is dat ammoniak op en daarna in de grond komt en bijdraagt aan de verzuring en vermesting van de bodem. In grote delen van Brabant gebeurt dat in enorme hoeveelheden. Dat tast de natuur aan en daar, waar die Europees beschermd is (de Natura2000 – gebieden) leidt dat tot juridische problemen. Vandaar in eerste instantie de luchtwassers.

Iets over de stikstofscheikunde
Stikstof heeft een ingewikkelde scheikunde. Er zijn ontelbaar veel verbindingen, maar chemici rangschikken die op basis van een kengetal, de valentie. Daarvan zijn er zeven.

• Valentie -3 .
  Daarbij hoort ammoniak en ammonia (NH₄⁺) , en stikstof die in eiwitten en andere levensmoleculen zit ingebouwd (‘organisch gebonden stikstof’).
• Valentie 0 hoort bij de neutrale stikstof, die als N₂-gas 79% van de aardatmosfeer uitmaakt.
• Valentie +1 hoort bij lachgas (N₂O).
• Valentie +2 hoort bij NO, dat ontstaat doordat bij verbrandingsprocessen bij hoge temperatuur atmosferische stikstof met atmosferische zuurstof reageert
• Valentie +3 hoort bij nitrieten ( NO₂^–)
• Valentie +4 hoort bij NO₂, dat ongeveer ontstaat als NO
• Valentie +5 hoort bij nitraten (NO₃^–), de meest voorkomende vorm als er voldoende zuurstof anwezig is. Stikstofkunstmest bevat nitraat.

De atmosfeer is een ingewikkeld reactievat, waarin de verschillende valentietoestanden in elkaar kunnen overgaan. Vaak gebeurt dat onder invloed van zonlicht en dus relatief vaak als er smogomstandigheden heersen. Ammoniak kan in de atmosfeer met bijvoorbeeld zwaveloxide of stikstofoxiden doorreageren tot er combinaties ontstaan als ammoniumsulfaat of ammoniumnitraat, die deel uitmaken van het (ultra)fijn stof.

De bodem is ook een ingewikkeld reactievat, waarin eveneens de verschillende valentietoestanden in elkaar kunnen overgaan. Dat kan, afhankelijk van de omstandigheden, beide kanten op. Vaak gaat dat onder invloed van bacteriën.
Bacteriën oxideren ammonia (het NH₄⁺– ion) tot hetzelfde nitraat dat met kunstmest ook in de bodem gekomen zou zijn (vandaar ‘vermesten’) . In dat proces komen waterstofionen  vrij die de bodem ‘verzuren’.

• Sommige regelgeving gaat specifiek over ammoniak (zoals die rond luchtwassers). Ammoniak wordt gemeten op zes, kwalitatief goede, meetposten van het Landelijk Meetnet Luchtkwaliteit (LML) en op enkele tientallen. Kwalitatief minder goede, meetposten van het Meetnet Ammoniak Natuurgebieden (MAN). De goede meters worden gebruikt om de minder goede te calibreren.
• Regelgeving over de luchtkwaliteit heeft betrekking op NO₂ of op een mengsel van NO en NO₂.
• Sommige regelgeving (bijvoorbeeld het Programma Aanpak Stikstof, PAS)  gaat over het totaalbedrag aan stikstof, ongeacht het valentiegetal (maar getalsmatig is dat vooral de nitraatvorm).

Het is dus essentieel om ammoniak te zien als onderdeel van een groter geheel.

Voor een explainer van prof. Erisman over ammoniak zie www.chemischefeitelijkheden.nl/Uploads/Magazines/CF-139-Ammoniak.pdf

“Ontwikkelingen in emissies en concentraties van ammoniak in Nederland tussen 2005 en 2016”
Dit onderzoek van het RIVM kwam uit op 15 januari 2019. Het kan niet los gezien worden van de politieke context en de voorgeschiedenis.
De afbeeldingen komen uit dit rapport.
Men kan het onderzoek vinden op www.rivm.nl/bibliotheek/rapporten/2018-0163.html . Dit onderzoek gaat dus specifiek over ammoniak.

Hierboven de sleutelgrafiek. De grilligheid van het weer heeft invloed op de resultaten, en daarom wordt er gerekend met een vereenvoudigde trendlijn.

Vanwaar het verschil tussen de blauwe en de groene lijn?
De grafiek roept twee vragen op, waarvan het RIVM er één behandelt: nl waarom de metingen van de ammoniak door de jaren heen niet de emissies volgen. Waarom wijkt de groene lijn van de blauwe af?
Het RIVM hanteert het Operationeel Prioritaire Stoffen-model (OPS-model). Normaliter werkt dat goed en volgen de gemeten en berekende concentraties beide braaf de emissies. Die emissies worden niet gemeten (dat is onuitvoerbaar) maar worden modelmatig gereconstrueerd.

Er zijn bekende en onbekende redenen waarom een gedaalde emissie zich niet vertaalt in een navenant gedaalde concentratie.

De belangrijkste bekende reden is dat de lucht, vanwege het milieubeleid, minder stikstofoxides bevat en veel minder zwaveloxides. In het atmosferische reactievat wordt er daardoor minder ammoniak weggevangen, met als voordeel dat er minder (ultra)fijn stof wordt gevormd en als nadeel dat er meer ammoniak overblijft. Bovendien hangt er aan de planten en de bodem ook minder van die oxides, waardoor droge depositie (als de lucht langs de grond wervelt zonder regen) trager verloopt – met hetzelfde resultaat.
Verder blijkt er een zwak lange termijn-effect van het weer te zijn en is er een beetje invloed van een veranderde emissie van verspreiding uit stallen en bij het uitrijden van mest. Deze bekende effecten worden in het OPS-model gestopt en leveren in de grafiek de paarse lijn op. Werkend met de vereenvoudigde trendlijn is daarmee ongeveer driekwart van de afstand tussen blauw en groen overbrugd.

Blijft een kwart over waarvoor het RIVM zelf geen verklaring weet.
Het RIVM gaat daarvoor af op de Commissie Deskundigen Meststoffenwet (CDM), die al eerder een advies uitgebracht heeft waaruit afgeleid kan worden dat een aantal factoren samen (waaronder het slechter-dan-verwachte functioneren van combi-luchtwassers) goed zijn voor het ontbrekende kwart. De emissies zijn te laag ingeschat, maar dat is nog niet verwerkt in de blauwe lijn. Anders uitgedrukt: in de grafiek moet de blauwe lijn een eind worden opgetild. Resultaat is dat dan de berekende concentratie-trendlijn samenvalt met de gemeten trendlijn.

Maar waarom daalt de emissie al sinds 2013 niet verder?
Die vraag beantwoordt het RIVM niet. Mogelijk ziet het dat als de taak van iemand anders (bijvoorbeeld de CDM). Sinds 2013 stijgen de ammoniakemissies en, als de CDM gelijk heeft, is de emissiedaling sinds 2005 nog een stuk kleiner.
‘Stikstofprofessor’ Erisman van de VU meent in De Boerderij van 18 jan 2019 dat de emissiecijfers van ammoniak sinds 2004 een onderschatting van de werkelijkheid zijn, en dat er sindsdien helemaal geen significante afname meer bestaat van de ammoniakemissies uit de landbouw ( www.boerderij.nl/Home/Nieuws/2019/1/Meer-ammoniak-in-schonere-lucht-383139E/ ).
Mogelijk wordt elke technische vooruitgang ongedaan gemaakt door navenant meer vee (en blijkt daarna de techniek niet goed te werken…).

Welke stikstof meet men en waarom?
Om de luchtkwaliteit te monitoren meet men NO₂ . Dat is een goed meetbaar gas dat in zichzelf al een beetje giftig is, maar dat ook een goede indicatie geeft van wat er aan andere gassen nog meer aanwezig is. NO₂ heeft een sterk regionale-lokale verkeerscomponent bovenop een diffuse internationale achtergrond.

Ammoniak meet men omdat dat relatief eenvoudig is, en omdat ammoniak sterk lokaal is. Ammoniakgas verplaatst zich in de atmosfeer over minder dan 100km. Als men ammoniak meet, is dat naar alle waarschijnlijkheid emissie van Nederlandse ammoniak, en wel uit de veeteelt. Het zegt dus iets over het milieugedrag van de veeteelt.
Als het gas vastgelegd is in (ultra))fijne korreltjes ammoniumnitraat of -sulfaat,  en daarmee de NH₄⁺ vorm heeft aangenomen, kan het zich met gemak over meer dan 1000 km verplaatsen (Erisman). Het buitenland speelt een veel grotere rol (twee kanten op). Daardoor zijn fijn stof-metingen  minder bruikbaar voor  beleid. Ultrafijn stofmetingen zijn nog lastig.

Alle geëmitteerde stikstof, in welke  vorm dan ook, valt vroeg of laat terug op de grond (depositie). Een flinke regenperiode schoont de lucht flink op. Met de tijd meekijkend eindigt elke stikstofemissie op of in de bodem. Immers, er worden voortdurend stikstofverbindingen aan de atmosfeer toegevoegd, maar hun concentratie neemt niet toe, ergo gaan ze er ook weer uit. De enige vraag is of dat dicht bij of ver van de bron is – maar dat geldt andersom ook voor buitenlandse bronnen.
Tegen de tijd in kijkend bieden de concentratiemetingen een middel om iets over de bron te zeggen. Bijvoorbeeld of de emissieberekeningen kloppen – de ammoniakmetingen leerden dat de ammoniakemissies hoger waren dan gedacht, en dat bevestigde het verhaal over de gedeeltelijk falende luchtwassers,