Visualisatie stikstofproblematiek in DtE leuk, maar niet correct

In het december 2019-nummer van het blad Down to Earth, dat met een onafhankelijke redactie bij Milieudefensie hoort, stond een aardig uitziende visualisatie van de Nederlandse stikstofproblematiek.

Aan de ene kant is een goede visualisatie van een complex verhaal goede wetenschapsvoorlichting. Ik waardeer zulke pogingen. Het stikstofverhaal is een van die zaken, waar je niet alleen maar moreel iets moet voelen, maar waar je ook wat van moet snappen. Maar het is een heel complex verhaal.
Aan de andere kant echter bevat deze specifieke visualisatie fouten, waardoor je het toch weer verkeerd snapt. Ik  moest er zelf over nadenken en meestal is dat geen goed teken.

Ik neem de visualisatie als idee over, maar ik vertel er een verhaal bij. Daarin opgenomen een verhaal over de scheikunde van stikstof.

Stikstof kan op zeven verschillende wijzen voorkomen.
Onze atmosfeer bevat al aeonen 79% stikstofgas. De stikstofatomen zijn daarin niet aan andere atomen gebonden (intimi noemen dat de 0-vorm). Dit gas is niet erg reactief en heeft daarom weinig directe effecten op het leven.
Stikstof kan wel aan andere atomen gebonden worden, maar dat kost moeite. Die moeite kan natuurlijk zijn (bliksems of stikstofbindende bacterien), of door de mens gemaakt (de ammoniaksynthese of de dieselmotor).
Enerzijds kan stikstof gebonden worden tot ammoniak, oftewel NH3 (voor intimi de -3-kengetal). Het 14/17de deel van een ammoniakmolecuul bestaat uit stikstof (de rest dus waterstof).
Anderzijds kan stikstof gekoppeld worden aan zuurstof in vijf verschillende verhoudingen (voor intimi de +1- t/m +5-vorm). Deze stoffen noemt men als groep de stikstofoxiden (NOx) . Daarvan komen er drie in de atmosfeer in de gastoestand voor, waarvan er voor de rol van stikstof in de natuurdiscussie twee relevant zijn, namelijk NO (kengetal +2), NO2 (+4) .
De derde is N2O (lachgas, maar daar hoort een andere discussie bij).
In praktijk rekent men meestal met NO2 .
Een molecuul NO2 bestaat voor het 7/23ste deel van het gewicht uit stikstof.

Men noemt het geheel aan ammoniak en stikstofoxides ook wel eens ‘reactieve stikstof’ (die verzamelnaam omvat dus de kengetallen -3 en +1 t/m +5).

Sommige wetgeving hanteert het totale gewicht van een molecuul, andere alleen de stikstofcomponent daarin.

Door allerlei oorzaken kunnen stikstofverbindingen van het ene kengetal in het andere overgaan. Een bekende is de -3 –> +5 overgang , die door bacterien in de bodem uitgevoerd wordt en voor verzuring en vermesting zorgt. De +5-vorm heet in de omgangstaal nitraat en dat is een meststof.

Bij vervuiling heb je altijd een bron, een overdrachtsmedium en een eindopslag.

  • Wat uit de bron komt heet een emissie.
    Bij gasvormige stikstofverbindingen kan die bron zijn een koeienkont zijn of een auto-uitlaat of de pijp van een elektriciteitscentrale of een teveel aan kunstmest in de grond.
    Emissies van stikstofverbindingen worden gelimiteerd in de National Emission Ceilings (NEC’s).  
    De NEC werkt met het totale gewicht van een molecuul.
  • Bij gasvormige stikstofverbindingen is het overdrachtsmedium de atmosfeer.
    De hoeveelheid stikstofverbindingen per m3 heet de concentratie. De concentratie op neushoogte heet luchtvervuiling. Daar bestaat aparte wetgeving voor (zie elders op deze site) , maar de huidige stikstofdiscussie vanwege de natuur gaat hier niet over.
  • Als stikstofverbindingen (ook vloeibare of vaste) op of in de grond komen is dat als regel de eindopslag. In deze context heet dat depositie.
    Binnen een specifieke groep natuurgebieden (de Natura2000-gebieden) is de depositie aan limieten gebonden. Omdat men de boel al decennia heeft laten verzieken, staat er nu de noodrem op en daarom is de limiet voor een toename van de stikstofdepositie, uit welke bron dan ook, in principe momenteel nul.  
    De depositie werkt met de zuivere stikstof-component van moleculen (ammoniak telt dus voor 14/17de deel mee). De eenheid is kg per hectare per jaar (of een chemische aanduiding die op hetzelfde neerkomt als kg).

Terug naar de visualisatie.

De passage “378 miljoen kg stikstof daalt jaarlijks neer in Nederland’ is om enkele redenen onjuist.
Het getal komt uit de NEC-verslaggeving, zie http://www.emissieregistratie.nl/erpubliek/erpub/international/nec.aspx

  • Het gaat hier niet om stikstof, maar om reactieve stikstof. Uit de kleine lettertjes ter hoogte van Oost-Groningen blijkt dat. Men kan dit als een concessie aan de leesbaarheid t.b.v. de leesbaarheid voor het publiek opvatten.
  • Het gaat hier niet om deposities, maar om emissies. Om precies te zijn behelst het getal de som van alle bronnen, die op Nederlandse grondgebied reactieve stikstof de lucht in blazen. Dat hier werkelijk Nederlands grondgebied bedoeld wordt, is o.a. omdat de NEC’s dienen als input voor Europees verzamelbeleid. Elk EU-land heeft zijn eigen limiet en levert zijn eigen praktijkwaarden aan.
  • Uit de bron-website blijkt dat er uit Nederlandse bronnen 132,4 miljoen kg ammoniak en 245,9 miljoen kg NOx de lucht ingaat (gerekend op basis van het hele molecuul). Die bedragen worden opgeteld en daar komt het getal 378 ter hoogte van de Waddeneilanden vandaan.
    Maar eigenlijk mag dat niet, twee verschillende stoffen optellen (ook al verzin je daar de verzamelnaam ‘reactieve stikstof’ voor). Die twee stoffen gedragen zich geheel anders. NOx waait verder weg dan ammoniak, heeft in verhouding een kleinere stikstofcomponent en gedraagt zich chemisch heel anders.
    Omwille van de eenvoud kan men er voor kiezen om ze toch op te tellen. Men is tot op zekere hoogte in goed gezelschap: TNO doet het ook in zijn publicatie “Factsheet Emissies en Depositie van Stikstof in Nederland”. Daaruit onderstaande figuur (Nr = reactieve stikstof = som van beide).
    Let wel dat het hier om een emissie-overzicht gaat (en niet om een depositie-overzicht). Dit overzicht kan dus naast de NEC-cijfers gezet worden.

Maar eigenlijk zou je dus minstens twee pijlenschema’s moeten maken in de geest van de visualisatie, een plaatje voor ammoniak en een plaatje voor NOx . De twee plaatjes zouden erop het oog hetzelfde uitzien, maar de bijbehorende getallen zouden heel anders zijn.
In genoemde publicatie heeft TNO dat, in een andere vormgeving, wel gedaan. Dat leidt tot (rood is NOx , groen is ammoniak):

Let wel dat dit plaatje een depositie-overzicht is in de eenheid kg stikstof per hectare per jaar (en dus geen emissie-overzicht in kg/jaar).

Er wordt steeds gedeeld door 4154300 hectare, zijnde de oppervlakte van Nederland inclusief water. Alle hierna volgende hectares zijn “Nederlandse hectares”.
TNO vertaalt de NEC-cijfers voor ammoniak en NOx tot een emissie van 109 resp. 74 miljoen kg op zuivere N-basis, dus samen op 183 miljoen kg. Bij TNO bestaat dus het geheel aan ammoniak en stikstofoxides voor zowat de helft uit zuivere stikstof.
In het theoretische geval dat alle emissie op Nederlandse grondgebied neer zou komen (quod non) zou dat een depositie zijn van 44 kg zuivere N per hectare per jaar. Daarvan waait 33,9 kg zuivere N per hectare per jaar de grens over en blijft dus 10,1 in Nederland achter.
Daar bovenop wordt er vanuit het buitenland 10,4 kg zuivere N per hectare per jaar in Nederland gedeponeerd.
Netto exporteert Nederland bij TNO dus 33,9 (uit) – 10,4 (in) = 23,5 kg per Nederlandse hectare per jaar op basis van zuivere stikstof.
Een vies land, moeten ze in Europa wel denken.

De TNO-factsheet is te vinden op https://www.tno.nl/nl/over-tno/nieuws/2019/10/factsheet-stikstofemissie/ .

Altijd goed om even waakzaam te zijn bij percentages.
In de visualisatie van Down to Earth kom je op 100% als je de import van gasvormige reactieve stikstof als ‘bron buitenland’ meetelt. Die is goed voor 35% .
Zoals het er staat, zou de totale emissie binnen Nederland 100/65*378 miljoen kg/jaar zijn = 582 miljoen kg reactieve stikstof per jaar, wat in TNO-verhoudingen neer zou komen op een depositie van 68 kg zuivere N per ha per jaar (door de inheemse productie plus door wat aan komt waaien). Dat lijkt te hoog (de equivalente waarde van TNO is hier 44 + 10,4 = 54,4).
Waarschijnlijk is hier een fout gemaakt en moet de inheemse emissie van 378 miljoen kg op 100% gesteld worden, waar bovenop 35% uit het buitenland komt. De totale emissie aan reactieve stikstof is dan 510 miljoen kg reactieve stikstof per jaar, wat in TNO-verhoudingen neer zou komen op 59 kg zuivere N per ha per jaar (door de inheemse productie plus door wat aan komt waaien). Dat lijkt beter te kloppen (de equivalente waarde van TNO is hier 44 + 10,4 = 54,4). Er zit wat speling in de modellen.

Overigens moet het in beide scenario’s mogelijk zijn om een getal bij de uitgaande pijl in de visualisatie te tekenen.

Op zich heeft Down To Earth een verdienstelijke visualisatie ontwikkeld, maar de getallen zouden aangepast moeten worden.

Zie voor meer stikstofuitleg ook Wageningen en WNF: stikstofprobleem te groot voor alleen maar lokaal maatwerk

De Peel (van de website van Werkgroep Behoud de Peel)

Leave a Reply

Your email address will not be published.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.