Stikstofproblematiek

De stikstofproblematiek is het schadelijke gevolg voor ecosystemen van een overschot aan uitstoot van reactieve stikstofverbindingen in de stikstofkringloop door menselijke toedracht. Een gevolg van de stikstofdepositie in ecosystemen is eutrofiëring.

Infobord over stikstofproblematiek in Vlaanderen (Mechelse Heide, Nationaal Park Hoge Kempen)

Historische ontwikkelingBewerken

Stikstofverbindingen zijn van cruciaal belang voor het leven op aarde omdat stikstof een onderdeel is van proteïnen. De stikstofkringloop is een van de belangrijkste nutriëntencycli voor ongestoorde ecosystemen. Planten nemen stikstofverbindingen op uit de bodem en herbivoren (dieren) eten de planten. Wanneer zij sterven en vergaan, komen de stikstofverbindingen opnieuw in de bodem terecht waar reducenten als bacteriën de stoffen omzetten in mineralen en de cyclus opnieuw begint.

Landbouwactiviteiten kunnen het evenwicht van die stikstofcyclus echter verstoren, bijvoorbeeld door overmatig gebruik van meststoffen dat enerzijds waterverontreiniging en eutrofiëring veroorzaakt door een te grote hoeveelheid nutriënten, en anderzijds verzuring en broeikaseffecten door de uitstoot van gassen.[1]

Tussen 1600 en 1990 nam op wereldschaal de stikstofuitstoot door menselijke bezigheden toe met bijna 50%. De oorzaak hiervan was de groei in het houden van vee en het gebruik van de mest van dat vee, waardoor nitraten en ammoniak in de bodem terechtkwamen.

Door de industrialisatie en door grootschalig gebruik van verbrandingsmotoren, die bij hoge temperaturen werken, ontstonden vanaf het begin van de 20ste eeuw veel stikstofoxiden (NOx). Dit leidde tot een toename van de concentratie van reactieve stikstofverbindingen in de natuur met 250% en een toename van de neerslag op ecosystemen in de zee en op het land van meer dan 200%.

De beschreven historische veranderingen hebben grote gevolgen gehad voor ecosystemen. Een teveel aan stikstof heeft tot gevolg dat snelgroeiende planten en algen gaan overheersen boven de planten of waterorganismen die minder stikstof nodig hebben.

Gevolgen van hoge concentraties stikstof in de bodemBewerken

Stikstofgas (N2) maakt ongeveer 78% van atmosfeer uit en is onschadelijk voor organismen. Bij verbrandingsprocessen in (auto)motoren en industrie ontstaan echter verbindingen met stikstof die wel schadelijk kunnen zijn, met name de al in lage concentraties giftige stikstofoxiden (NOx). Door bliksem kan ook NO ontstaan; de hoeveelheid die daarbij ontstaat is echter verwaarloosbaar vergeleken met de antropogene bronnen. Bij veeteelt wordt stikstof uitgestoten in de vorm van ammoniak, een kleurloos gas.

Stikstofverbindingen zijn van nature schaars in de bodem,[2] maar zijn belangrijk voor de groei van gewassen. Bij stikstofgebrek groeien gewassen minder goed en krijgen ze vaak gele bladeren (chlorose). Kunstmest, bedoeld om de gewassen beter en sneller te laten groeien, bevat dan ook stikstofverbindingen. Dat kan zijn op basis van nitraat en ammoniak zoals NH4NO3 (ammoniumnitraat), NH4H2PO4 (ammoniumwaterstoffosfaat) of (NH4)2HPO4, (ammoniumdiwaterstoffosfaat).

Wanneer kunstmest ruim wordt ingezet, raken de bodem en het grondwater verrijkt met stikstof, waardoor gevoelige planten die het goed doen op een voedselarme bodem het verliezen van planten die het goed doen op een voedselrijke bodem, zoals brandnetels, grassen en braamstruiken.[3] In waterlichamen veroorzaakt een teveel aan stikstof algenbloei of massale groei van kroos, wat kan leiden tot een gebrek aan zuurstof of tot een lichtgebrek in het water. Dit proces is het gevolg van eutrofiëring.

In gebieden die van nature zeer arm zijn aan stikstof, zoals heidevelden, groeien planten die specifiek aan die lage stikstofconcentraties zijn aangepast. Sommige planten leven samen met bodembacteriën, die in de stikstofwortelknolletjes stikstofverbindingen vormen uit de stikstof in de atmosfeer, zodat de plant kan groeien.

Als het stikstofgehalte in de bodem stijgt, gaan de snel groeiende, nitrofiele, concurrentiekrachtige planten de langzaam groeiende planten verdringen. Dieren die van de langzaam groeiende planten leven, zoals bepaalde insecten, gaan dan ook achteruit. Dit kan gevolgen hebben voor de vogels en andere insecteneters. Te grote neerslag van stikstof in de bodem heeft dus negatieve gevolgen voor de biodiversiteit.

Wanneer stikstofoxiden in de bodem terechtkomen, kan de bodem daarbij ook verzuren. De stikstofoxiden verbinden zich met water zodat salpeterzuur (HNO3) ontstaat. Een van de gevolgen van dit zuur is dat het aanwezige kalk oplost en uitspoelt. Ook voor een hoge zuurgraad (lage pH) in de bodem geldt dat de ene plantensoort daar beter tegen bestand is dan de andere. Naast stikstofverbindingen kunnen ook andere stoffen, zoals zwaveldioxide, zure regen veroorzaken.

Gevolgen van hoge concentraties stikstof in zoet oppervlaktewaterBewerken

Net zoals het geval is voor de bodem, heeft de beschreven historische verandering grote gevolgen gehad voor waterecosystemen. Het teveel aan stikstof heeft tot gevolg dat snelgroeiende algen gaan overheersen boven waterorganismen die minder stikstof nodig hebben. De verzuring die kan optreden kan daarbij leiden tot directe vissterfte van vissen die gevoelig zijn voor de zuurgraad.

In 2010 werden in ongeveer 33% van de meetstations in Europese rivieren en meren tekenen van eutrofiëring waargenomen.[1]

Gevolgen van hoge concentraties stikstof in zeewaterBewerken

Stikstofverbindingen in zeewater hebben twee effecten: door de groei van planten en algen in zee, die van nature arm is aan stikstof, kan een toename van de visproductie optreden, en een te hoge stikstofconcentratie kan er ook toe leiden dat algenbloei optreedt. Dat heeft weer tot gevolg dat de zuurstofconcentratie daalt en de vis sterft.

Gezondheidsaspecten van reactieve stikstof voor de mensBewerken

Teveel nitraat in het drinkwater heeft gezondheidseffecten. Nitraat op zich is niet schadelijk,[4] maar nitraat wordt in het lichaam omgezet in nitriet en nitrosaminen. Deze stoffen kunnen bloedarmoede, blauwzucht en vergroting van de schildklier veroorzaken.[5] Het mechanisme daarbij is dat nitriet reageert met het ijzer in hemoglobine waardoor er te weinig zuurstof wordt opgenomen. Dit kan leiden tot de blauwe babyziekte.[4]

Met name baby's zijn dus gevoelig voor nitraat, en kunnen het binnenkrijgen door flesvoeding. In Europa bestaat in 2019 een wettelijke norm voor nitraat in drinkwater. De concentratie mag niet hoger zijn dan 50 mg/l.[6] De aanvaardbare dagelijkse inname van nitraat is 3,65 mg/kg lichaamsgewicht per dag.[4] Overigens komen nitraten ook soms in hoge concentratie voor in bepaalde groenten, zoals spinazie, postelein en selderij.[4]

Stikstofmonoxide (NO) in de atmosfeer is niet schadelijk voor mensen, maar het wordt onder invloed van zuurstof en ozon omgezet in stikstofdioxide (NO2), dat wel schadelijk is.[7] NO2 heeft geen ondergrens voor de schadelijkheid. Stikstofdioxide kan ontstekingen in de longen veroorzaken en irritatie van de ogen, keel en neus.[8] Het kan ook patiënten met astma nadelig beïnvloeden.[9] Ook hart- en vaatziekten kunnen het gevolg zijn van blootstelling aan NO2.[7]

In de praktijk zijn ammoniakconcentraties in de buitenlucht niet voldoende hoog om tot problemen te leiden.[9]

Maatregelen tegen stikstof in EuropaBewerken

Kaart uit 2011 van het gebruik van stikstof in de vorm van kunstmest
Kaart uit 2011 van de productie van stikstof in de vorm van dierlijke mest

In Europa werd in 1991 een Europese richtlijn vastgesteld om met name het nitraat in bodem en grondwater te verminderen.[5] In de nitraatrichtlijn wordt onder andere een maximum van 170 kilogram mest per hectare voorgeschreven. De Europese Commissie startte in 1997 juridische procedures tegen dertien landen binnen de toenmalige EU omdat zij niet voldeden aan deze nitraatrichtlijn. Alleen Zweden en Oostenrijk hielden zich op dat moment aan de voorschriften.[5]

Voor stikstofdioxide in de lucht heeft de EU grenswaarden en alarmdrempels opgesteld (Europese richtlijn 2008/50/EG).[7]

Grenswaarde voor de bescherming van de gezondheid
  • Blootstelling gedurende 1 uur: maximaal 200 microgram per kubieke meter (een grens die maximaal 18 keer per jaar overschreden mag worden)
  • Blootstelling gedurende 1 jaar: 40 microgram per kubieke meter
Alarmdrempel
  • Blootstelling gedurende 3 opeenvolgende uren: maximaal 400 microgram per kubieke meter

NederlandBewerken

In 1999 bleek dat het Nederlandse nitraatbeleid in strijd was met de Europese nitraatrichtlijn.[10] Om aan dit beleid te voldoen introduceerde Minister Laurens Jan Brinkhorst voor de landbouw een systeem van mestafzetcontracten. Dat was een verplichte koppeling van de toegestane mestproductie aan de mestafzetmogelijkheden van het bedrijf.[11]

In Nederland ontstond in 2019 een acute stikstofcrisis toen de Raad van State op grond van Europese milieuwetgeving vele projecten stillegde. Deze crisis was juridisch van aard, er was geen plotselinge verhoging van de stikstofuitstoot. Door de crisis konden op korte termijn 18.000 projecten niet doorgaan.

De stikstofnormen in de lucht (NO2) worden in Nederland op enkele locaties van jaar tot jaar overschreden. Het gaat daarbij sinds 2015 om ca. 10 wegen in drukke stadscentra.[12]

VlaanderenBewerken

De Vlaamse landbouw en industrie zorgen in 2020 voor een jaarlijkse "stikstofdepositie" van 23,8 kg per ha. [13] Het grootste deel is afkomstig van ammoniak, hoofdzakelijk uit de veeteelt. Volgens de Vlaamse Milieumaatschappij is deze emissie tussen 2000 en 2018 gedaald van 47.100 naar 36.585 ton stikstof per jaar[13], de laatste jaren is de uitstoot gestabiliseerd. De rest van de stikstofdepositie wordt veroorzaakt door stikstofoxiden (NOx), veroorzaakt door de industrie en dieselmotoren. De uitstoot is sinds 2000 gehalveerd en blijft sterk dalen.

DuitslandBewerken

In 2016 bleek dat het Duitse grondwater te veel nitraat bevat. Vooral in de noordelijke deelstaten, waar relatief veel intensieve veehouderij is, trad een overschrijding van een Europese norm op, die 50 milligram nitraat per liter bedraagt.[14]

Zie ookBewerken