Mest is goed voor planten en verzuring bestaat niet

Iedereen weet dat planten mest nodig hebben. Vermesting is dus goed voor het milieu. En iedereen die een beetje scheikunde gehad heeft weet dat ammoniak een base is. Dus is er ook geen verzuring door het mestoverschot in ons land. Wat zeuren die biologen toch?

3 juli 2003

Je bent populair als je als wetenschapper vertelt dat iedereen ongelijk heeft. Dat jij als enige weet dat het allemaal wel meevalt, met dat milieu. Je komt in de krant en op tv. Iedereen, vriend of vijand, maakt een link naar jouw website. Vooral politici houden van je, want jij levert het wetenschappelijke bewijs dat hun beleid niet veranderd hoeft te worden.

Nog maar pas geleden (in 2001) schreef de Deense Statisticus en Politicoloog Bjørn Lomborg bijvoorbeeld in zijn boek ‘The skeptical environmentalist’ dat een groot deel van de verhalen over milieuproblemen op aarde onzin was. Hij kwam overal in het nieuws en kreeg vele mede- en tegenstanders. Ook over vermesting en verzuring is al vaak gezegd dat het onzin was. Hoe zit dat nu?

Het grootste strontland ter wereld

Nog steeds verschijnen er nieuwsberichten over hoe verschrikkelijk overdreven de resultaten van wetenschappelijk onderzoek over de effecten van ammoniak zijn (zie afbeelding 2). Met name wetenschappers ingehuurd door belangenverenigingen van de agrarische sector houden zich hiermee bezig. Het frappante is, dat het vaak om verhalen van scheikundigen gaat, die met hun uitleg duidelijk laten merken hoe weinig kaas ze gegeten hebben van de biologische processen.

klik op de afbeelding voor een grotere versie

Ons land kan met recht uitgeroepen worden tot Het Grootste Strontland ter wereld. Nergens anders op aarde wordt op een kleine oppervlakte zoveel mest geproduceerd als in ons land. We importeren het voer uit verre buitenlanden, en onze varkens, kippen en koeien poepen de buitenlandse mineralen hier in ons kleine land weer uit. Een groot deel van de stikstof uit deze mest gaat als ammoniak de lucht in. En daar zit ‘m nou net het probleem.

Afb. 3: Overzicht van de processen die leiden tot depositie van verzurende en eutrofiërende stoffen. De stoffen komen zowel via droge depositie (gasvormig of aan kleine partikels of aerosolen), als via natte depositie (regen, sneeuw, mist) op de vegetatie terecht. Dit plaatje komt uit de Verenigde Staten; voor Nederland is de bijdrage van ammoniak (onderaan rose) veel belangrijker, door onze intensieve veehouderij.

Door een groot aantal biologen is telkens weer aangetoond dat er wel degelijk zeer schadelijke gevolgen zijn van ammoniak (NH₃). Dit geldt met name voor de natuurtypen die aangepast zijn aan weinig stikstof. Die vindt je vooral op de arme zandgronden, zoals in het oosten van het land. De zandgronden heten arm omdat ze van nature maar weinig voedingsstoffen (meststoffen) bevatten. De ammoniak in de lucht komt voor een groot deel weer op de grond terecht, via wind, regen, sneeuw en mist (stikstofdepositie). Gedeeltelijk komt het als NH₃ neer, maar voor een groot deel als ammonium (NH₄⁺) dat in wolken gevormd is uit NH₃. NH₃ treedt daarbij inderdaad als base op, waarmee zuren als salpeterzuur (HNO₃) en zwavelzuur (H₂SO₄) geneutraliseerd kunnen worden. Verder worden er bij verbrandingsprocessen (industrie, verkeer) stikstofoxiden (samengevat als NO_x) uitgestoten, die ook weer op de grond terechtkomen (zie afbeelding 3).

Bomen, gebouwen, struiken en grassen zorgen er door het invangen van wind met verontreinigingen voor dat er nog meer van al die stikstofverbindingen uit de lucht ‘gefilterd’ worden. Als het regent, spoelen deze verontreinigingen af en komen ze in de bodem terecht. Dit kan oplopen tot een wel drie keer zo hoge flux (hoeveelheid per vierkante meter per jaar) als op onbegroeide stukken. In gebieden met een hoge dichtheid aan intensieve veehouderijen, zoals in het zuidoosten van Nederland, is de depositie inmiddels met een factor 10-20 toegenomen ten opzichte van die in het jaar 1900. Vooral het gebied de Peel, de donkerrode vlek (depositie meer dan 3500 mol N, ofwel 49 kg N, per hectare per jaar) op de grens tussen Brabant en Limburg, staat bekend om zijn hoge dichtheid aan intensieve veehouderijen (zie afbeelding 4)

Afb. 4: Overzicht van de stikstofdepositie in Nederland in mol per hectare. Bron: RIVM

Stikstof gifstof?

Door deze enorme aanvoer van stikstof zijn veel natuurgebieden in rap tempo veranderd. Plantengroei werd hier vroeger op een laag pitje gehouden doordat deze voedingsstof zo weinig beschikbaar was. Door de stikstof uit mest, aangevuld met NO_x die auto’s en fabrieken uitstoten, is de depositie ervan veel hoger dan in schone landen. De waarden zijn zo hoog, dat Amerikaanse onderzoekers eerst dachten dat hun Nederlandse collega’s verkeerd gemeten hadden! Snelle groeiers (vaak grassen) profiteren het meest van deze stikstofbemesting en overwoekeren zeldzame en bedreigde plantensoorten (zie afbeelding 5).

Vergrassing van de heide (met pijpestrootje en bochtige smele) en het compleet dichtgroeien van vennen met de plant knolrus, zijn hiervan schrijnende voorbeelden. Daarmee verdwijnen ook de dieren die afhankelijk zijn van deze natuurtypen. De meeste dieren hebben een gevarieerd landschap nodig, met geschikte plekken voor eten, voortplanten, schuilen, opwarmen, enzovoort. Als door vergrassing grote gebieden overal hetzelfde geworden zijn, verdwijnen de gevoelige soorten. Bomen en andere planten vertonen bij hoge stikstofdepositie groeistoornissen doordat ze in de problemen komen met de opname van andere voedingsstoffen zoals kalium en magnesium.

Bij veel planten groeien er paddestoelen op hun wortels (mycorrhiza-schimmels) die essentieel zijn voor een gezonde opname van voedingsstoffen. Door de hoge N-depositie verdwijnen deze mycorrhiza’s. Stikstof verandert dus van een voedingsstof in een gifstof. Door de hoge depositie van stikstof via ‘zure regen’ treedt er dus sterke vermesting van de natuur op, waardoor kwetsbare en karakteristieke soorten verdwijnen. Dit proces wordt eutrofiëring genoemd (zie intermezzo). Om het nog erger te maken worden planten ook nog eens gevoeliger voor ziekten, vraat en droogte…

Afb. 5: Door middel van onderzoek in de natuur, door experimenten in kassen en door modelberekeningen is vast komen te staan dat de huidige depositie van N heeft geleid tot sterke eutrofiëring en verzuring, onder andere in heide, duinen, soortenrijke graslanden en vennen. Deze foto laat mini-duintjes in de kassen zien, bij lage (boven) en hoge N-depositie (onder). De vergrassers zijn hier duinriet en zandzegge.

De term ‘eutrofiëring’ is afgeleid van het Grieks en betekent “weldoorvoed”. Eten in overvloed, dus. Dat klinkt goed! Bij eutrofiëring neemt de beschikbaarheid toe van een of meer voedingsstoffen. Het betreft die stoffen die de productie van biomassa (micro-organismen, planten en dieren) reguleren. Meestal gaat het hierbij om stikstof (zoals in de heide) en fosfor (zoals in veel wateren), maar zowel in onderwatervegetaties als in landvegetaties kan bijvoorbeeld ook koolstof limiterend zijn. Soorten die beter in staat zijn om het toegenomen aanbod aan dit (deze) nutriënt(en) op te nemen, of in het algemeen sterker kunnen concurreren en dominant worden bij eutrofiëring, krijgen dan een voordeel. Over het algemeen leidt dit, door de rappe toename van enkele snelgroeiende planten- of algensoorten, tot een sterk verlies van de biodiversiteit (flora en fauna).

Afb. 6: klik hier om de dia-serie over eutrofiëring te starten

Hierdoor krijgen we in Nederland steeds meer van dezelfde natuur. Een bekend voorbeeld van eutrofiëring is de sterke toename van algen en eendekroos bij toename van de fosforconcentratie, in de vorm van fosfaat (HPO₄^2-), in oppervlaktewateren (zie afbeelding 6). Dit fosfaat komt niet uit de lucht, maar wordt vooral via het oppervlaktewater aangevoerd. Bovendien komt er tegenwoordig, door allerlei veranderingen in de waterkwaliteit, veel meer fosfaat vrij uit onderwaterbodems. Hierover kun je meer lezen in het Kennislink artikel “Veen is een tijdbom”. De fosfaatconcentraties in de Rijn, Maas en IJssel zijn overigens wel duidelijk afgenomen sinds de jaren tachtig. Je kunt dat bijvoorbeeld zien op de website van de “Internationale Commissie ter bescherming van de Rijn”. Kies een meetlocatie op de Rijn (bijvoorbeeld Kampen), kies ortho-fosfaat (of totaal-fosfaat) en klik op ‘open de grafiek’. Op deze manier kun je ook gegevens van allerlei andere verontreinigingen oproepen. Voor de Maas zijn gegevens te vinden op de site van de Internationale Commissie voor de bescherming van de Maas (pdf-bestanden, zie relevante links beneden). Ondanks de dalingen van fosfaat in onze grote rivieren, is er in het overgrote deel van de Nederlandse wetlands nog steeds sprake van sterke eutrofiëring (zie afbeelding 7).

Afb. 7: Eutrofiëring van een veensloot: de waterlaag wordt bedekt door een laag algen. Waterplanten, zoals krabbescheer, verdwijnen.

zure regen

Onderzoekers en politici die zeggen dat het allemaal wel losloopt met de ‘zure regen’, gaan totaal voorbij aan de grote problemen die er wel degelijk optreden in onze natuurgebieden. Dit zal ik hieronder uitleggen. De term ‘zure regen’ is vroeger inderdaad niet zo goed gekozen, aangezien we in Nederland zo extreem veel ammoniak produceren dat de vervuilde zure regen weer geneutraliseerd wordt (pH 5.5 – 6). Door de grote bekendheid bij het publiek bleef deze term in de media algemeen gebruikt voor de vervuiling van de neerslag met stikstof- en zwavelverbindingen.

Een betere naam zou ‘vermestende regen’ zijn. In veel andere landen, met name in Oost-Europa, valt wel echt zure regen (pH 2 – 3.5), doordat er veel zwavelzuur (H₂SO₄) in zit. Dit komt doordat er in die landen veel bruinkool gestookt wordt, dat veel zwavel bevat. Deze zure zwavelregen, waarvan een groot deel ‘droog’ wordt afgezet, heeft ervoor gezorgd dat grote stukken bos ‘verbranden’ en afsterven (zie afbeelding 8). In andere landen, zoals Scandinavië en Canada, liep de visstand achteruit doordat de pH van het water daalde. De term ‘zure regen’ is echter al in 1852 bedacht door de Engelse chemicus Robert Angus Smith, toen hij ontdekte dat de regen zuur was in de buurt van fabrieken.

Afb. 8: Afsterven van Oost-Europese bossen door echte zure regen (zwavelzuur).

Er wordt nogal eens gezegd dat de natuur een ‘zelfreinigend vermogen’ heeft, waardoor de verzuringsproblemen weer opgeheven worden. De bufferende processen, die hiermee bedoeld worden, verlopen maar heel erg langzaam of treden zelfs helemaal niet op. Juist op de plaatsen waar de natuur gevoelig is voor ammoniak. De bodem van met name de kalkarme drogere gebieden is daardoor nauwelijks gewapend tegen verzuring. Ook de planten kunnen het zuur niet onschadelijk maken.

Ammoniak, omgezet in ammonium (de meest voorkomende stikstofvorm in de Nederlandse regen), zorgt juist voor extra verzuring van de bodem. Ook al is NH₃ een base in de lucht, in de bodem levert het gevormde NH₄⁺ juist weer verzuring! Dit komt doordat ammonium in de bodem door micro-organismen omgezet wordt in salpeterzuur (HNO₃). Dit proces, dat nitrificatie heet, zorgt voor sterke bodemverzuring en in vennen ook voor waterverzuring. Ieder NH₃ molecuul neemt in de lucht eerst 1 H⁺ op, maar geeft bij nitrificatie weer 2 H⁺ af. Hierdoor werkt de base NH₃ uiteindelijk verzurend.

Bij opname van ammonium, dat voor veel planten giftig is, wordt er bovendien extra zuur afgegeven door de wortels. Bodemverzuring is giftig voor veel planten en dieren, niet alleen doordat er meer H⁺ in oplossing gaat, maar ook doordat aluminium, dat normaalgesproken veilig vastgelegd ligt in de bodem, gaat oplossen en daardoor giftig wordt. ‘Zure regen’ kan in Nederland dus het beste ‘verzurende en vermestende regen’ genoemd worden.

Afb. 9: Overzicht emissie verzurende stoffen. Bron: RIVM

De vele onderzoeken (zoals bovengenoemd voorbeeld van eutrofiëring), die de vermestende en verzurende invloed van ‘zure regen’ duidelijk aangetoond hebben zijn gelukkig niet voor niets geweest. In de politiek werd het beleid ten aanzien van stikstof- en zwavelemissies sterk aangepast. Alle inspanningen die daarna door de industrie, boeren en het verkeer geleverd moesten worden, zijn gelukkig niet voor niets geweest! Op de site van RIVM kun je zien dat de emissie van NH₃ en van NO_x tussen 1980 en 2001 sterk afgenomen is (zie afbeelding 9).

Afb. 10: Overzicht depositie verzurende stoffen Bron: RIVM

Doordat tegelijkertijd de depositie van zwaveloxiden (S O_x) sterk afgenomen is, is de totale depositie van verzurende verbindingen meer dan gehalveerd (zie afbeelding 10). Het vertalen van onderzoek naar beleid heeft dus zeker zin gehad! Hoewel dit al een enorme stap in de goede richting is, is het voor een groot aantal natuurdoeltypen toch nog niet voldoende. Voor onze vennen, bijvoorbeeld, is de depositie van N nog steeds drie tot vier maal te hoog (zie afbeelding 11). Verdere aanscherping van het beleid is dan ook nodig om ook het meest gevoelige deel van onze natuur te beschermen (zie ook het Nationaal Milieubeleidsplan bij de onderstaande links).

Afb. 11: Kritische stikstof depositie in Nederlandse Vennen Bron: RIVM

De uitspraak dat verzuring van natuurgebieden onzin is (op websites, in kranten en op tv) klopt dus niet en leidt alleen maar tot een grotere kloof tussen natuur- en milieubescherming, en landbouw. En dat juist in een tijd dat de landbouw veel inspanningen heeft geleverd en nog steeds moet leveren omwille van het milieu. Je krijgt natuurlijk altijd veel publiciteit als je zegt dat een veelbesproken milieu-onderwerp op onzin berust. Maar juíst dan moet je er wel heel erg zeker van zijn dat jouw verhaal ook klopt!

Samenvattend: de Nederlandse regen is niet zuur, doordat de zuren geneutraliseerd worden door ammoniak. In andere delen van de wereld heeft industrialisatie geleid tot een toename van zwavelzuur in de regen, die daardoor echt zuur is. Ook al is onze ‘zure regen’ niet zuur, toch veroorzaakt ze een enorm milieuprobleem door zijn eutrofiërende en verzurende invloed.

Meer informatie is onder andere te vinden bij het Milieuloket en het Milieucompendium van RIVM. Om een indruk te krijgen van natuur- en milieuonderzoek kun je de website van Milieubiologie in Nijmegen bezoeken: de afbeeldingen of het onderzoek dat door studenten uitgevoerd wordt.