Vanuit de ruimte jagen op stikstof

TNO wil via satellieten vervuiling meten

Het is al jaren bekend dat de Nederlandse stikstofuitstoot per vierkante kilometer de hoogste is van Europa, bijna vier keer het gemiddelde binnen de EU. Dat is inherent aan de dichtheid van mensen, dieren, verkeer en industrie. Het RIVM meet de ammoniakconcentratie in het nationale luchtmeetnet continu op zes representatieve locaties en maandelijks in 89 natuurgebieden.

Dit landelijk meetnet moet zonder meer blijven bestaan, maar al het meet- en rekenwerk op gebieds niveau kan eenvoudiger, vooral in het geval van ammoniak, betoogt TNO. ‘Wij hebben de kennis in huis om met de huidige Europese en Amerikaanse satellieten de concentratie van ammoniak in de lucht in kaart te brengen. En dan niet één keer per maand, maar dagelijks. En niet op 95 meetpunten in Nederland, maar op duizenden punten. De satelliet meet de concentratie ammoniak in de hele luchtkolom en daarmee kunnen we bepalen hoeveel stikstof er neerdaalt’, zegt satellietspecialist Anton Leemhuis van TNO.

‘We kunnen met een gebiedsdekkend plaatje van de concentratie van ammoniak iedere onbewolkte dag checken of de modellen kloppen’, vult stikstofdeskundige Martijn Schaap aan. De huidige resolutie van de satellietbeelden verschaft de onderzoekers inzicht in de stikstofconcentraties in gebieden van vijftien bij vijftien kilometer. Dat is tamelijk grof, maar levert toch nieuwe inzichten op. Leemhuis laat een kaart zien van de ammoniakconcentratie in Duitsland. TNO verricht onderzoek voor de Duitse federale overheden. Op basis van de emissies en modelberekeningen toont hij een kaart die op de grens met Nederland helemaal rood kleurt, deels doordat er ammoniak ‘overwaait’ van het oosten van Nederland naar Duitsland. Voor de rest is er weinig aan de hand in Duitsland.

Mest
Dat verandert als de onderzoeker een kaart uit dezelfde periode laat zien met de ammoniakconcentraties zoals die door een satelliet zijn geregistreerd. ‘Je ziet op de grens met Nederland dezelfde verhoogde concentraties’, wijst Leemhuis. ‘Maar kijk, daar in Midden-Duitsland, richting Oost-Duitsland zie je een verhoging die je niet op de emissiemodelkaart ziet.’

Navraag leert dat het hier om een belangrijk akkergebouwgebied gaat. ‘Door de relatief hoge temperaturen op de dagen waarop mest wordt uitgereden, ontsnapt uit de weinig zure bodem relatief veel ammoniak naar de lucht, maar dat kan niet alles verklaren’, zeggen Leemhuis en Schaap. ‘Nadere studie door onderzoekers leerde dat er die periode veel mesttransporten plaatsvonden die misschien niet meteen onder de grond zijn gewerkt maar een paar dagen later pas zijn ondergeploegd.’

Met andere woorden, zelfs op deze wat grote schaal lijkt de satelliet een toegevoegde waarde te bieden om Sherlock Holmes-achtig speurwerk te verrichten. ‘Satellieten zijn goede instrumenten waarmee provincies gedurende het hele jaar een beeld kunnen krijgen van hun ammoniakuitstoot.’

Bij het RIVM denkt Addo van Pul, projectleider van het monitoringprogramma, dat satellieten wel een aanvulling kunnen vormen op het bestaande meetnet en de modellen van het RIVM. ‘Zaligmakend is de satellietmethode echter niet’, denkt hij. ‘Soms zijn er dagen dat het bewolkt is en dan kan het zicht en dus de monitoring behoorlijk verstoord zijn. En vergeet niet dat een satelliet op tientallen kilometers hoogte vliegt en de hele luchtkolom tot het aardoppervlak meet. Daardoor kan ook behoorlijk wat ruis optreden’, geeft Van Pul aan. ‘Je ziet de laatste jaren een trend om juist burgers en maatschappelijke organisaties meer in te schakelen door metingen in hun leefomgeving te verrichten. Dat lijkt me een krachtiger beeld opleveren van complexe stoffen zoals ammoniak.’

Nuchtere feiten
Rijk en provincies weten van het bestaan van de aanvullende optie van satellietbeelden. Tijdens de ‘stikstofcrisis’ na het rapport van de commissie- Remkes in september praatten TNO-onderzoekers en RIVM-onderzoekers zich de blaren op hun tong om de zaak uit te leggen aan landbouworganisaties, politici en ambtenaren. Het feit dat de landbouw de onbetwiste nummer één is in de stikstofuitstoot viel door de modellen niet langer te ontkennen, en met de satellietgegevens erbij al helemaal niet. Politiek, bestuurders en landbouworganisaties hebben waarschijnlijk meer tijd nodig om de nuchtere feiten om te zetten in beleid, zeggen de onderzoekers.

Aan de kosten van de satellietmetingen kan het niet liggen. ‘Voor enkele tonnen tot een paar miljoen euro zijn er op basis van dagelijkse metingen depositiekaarten te maken waarin de onzekerheden door de satellietdata sterk zijn teruggebracht.’ En er ligt nog meer op de tekentafel, meldt Anton Leemhuis. ‘We kunnen detectie-apparatuur leveren waarmee een nieuwe satelliet de lucht in kan die beelden kan maken in gebiedjes van driehonderd bij driehonderd meter.’ Dat is haast het niveau van de vingerafdrukken waarmee de Sherlock Holmes van de landbouwinspectie de boerenbedrijven en stallen op gebiedsniveau kan volgen op emissies. Leemhuis: ‘Hiermee kunnen we onverwachte verhogingen – of verlagingen – in een gebied zien in vergelijking met wat de RIVM-kaarten tonen.’

Uiteraard hangt er aan dit soort techniek een prijskaartje, enkele tientallen miljoenen euro’s. Toch reppen de TNO’ers van een uitgelezen kans voor Nederland. ‘Kijk, die satelliet vliegt over de hele wereld. Hij kan ook beelden leveren van de ammoniakuitstoot in vee-intensieve gebieden in Azië, Zuid-Amerika en de Verenigde Staten’, zegt Leemhuis. Die waarnemingen zou Nederland kunnen verkopen of als service ter beschikking kunnen stellen aan internationale landbouworganisaties zoals de FAO om handhavende taken te verrichten of ‘rampen’ op het spoor te komen.

Geen reactie
Uit het kaartmateriaal dat TNO en RIVM nu al leveren, blijkt zonneklaar dat de stikstofdepositie in Overijssel, Gelderland, Utrecht, Noord- Brabant en Limburg het hoogst is in Nederland. Waarom wordt daar niet geïnvesteerd in uitbreiding van de stikstofdata met satellietgegevens?

‘Provincies maken gebruik van data van het RIVM’, zegt Derk Moor, woordvoerder van de koepel van provincies IPO. ‘Dat is het best beschikbare model op dit moment. Vanuit hun rol als vergunningverlener en bevoegd gezag vinden de provincies het belangrijk dat er in heel Nederland eenduidige modellen worden gebruikt. Daarnaast vinden wij het van groot belang dat de berekeningen van de stikstofdepositie de werkelijkheid zo dicht mogelijk benaderen. Als metingen, methodes en technieken van andere aanbieders daarbij behulpzaam kunnen zijn, zijn wij daar altijd in geïnteresseerd’, aldus het IPO.

Branche-organisatie LTO wil ‘voor dit moment’ geen reactie geven op de mogelijkheid om stikstofneerslag per satelliet te volgen. VVD-landbouwwoordvoerder Mark Harbers wil na inzage in dit artikel evenmin een reactie geven ‘omdat de discussie over stikstofmetingen nog loopt’ en hij daar buiten wil blijven.

Landbouw grootste bron
Voor wat betreft de uitstoot oftewel emissies van stikstof komt 60 procent voor rekening van ammoniak en 40 procent op conto van de stikstofoxiden, aldus recente cijfers van het RIVM. De landbouw is met 61 procent de grootste bron: 52 procent door ammoniak uit de mest en 9 procent komt van kunstmest, kassen, landbouwwerktuigen. Voor de gemiddelde neerslag oftewel depositie van stikstof in Nederland is de landbouw voor 45 procent verantwoordelijk. Het Mesdag Zuivelfonds, dat het RIVM sterk bekritiseerde, komt tot vergelijkbare cijfers. Ongeveer 35 procent komt uit het buitenland en het wegverkeer zorgt voor 6 procent van de schade. Daar komt nog bij dat ammoniak en stikstofoxiden in de lucht met elkaar kunnen reageren en dan stikstofhoudend fijnstof en ook ozon (smog) vormen. Dat kan gezondheidsschade voor de mens opleveren.

Je hebt stikstof en stikstof
Bij stikstof zijn twee verschillende groepen van stikstofverbindingen in het geding, die een verschillend reactiepatroon volgen. Ammoniak, een gas dat vooral door de mest van de koe (en varken en kip) wordt uitgestoten, reageert snel en slaat gemakkelijk neer. Stikstofoxiden, die vrijkomen bij alle verbrandingsprocessen, slaan minder gemakkelijk neer en kunnen verder van hun bron op de bodem terechtkomen. Industrie, scheepvaart en vooral het wegverkeer gelden als de grootste bronnen van stikstofoxiden. De atmosfeer bestaat voor het overgrote deel uit stikstof, dus bij alle verbrandingsprocessen wordt stikstof automatisch mee verbrand. Door de neerslag van al dat stikstof, zowel met neerslag als in droge vorm, raakt de bodem ‘vermest’. Dat betekent dat brutale planten zoals brandnetel, harig wilgenroosje en tal van grassen de overhand krijgen en de beoogde verbetering van de biodiversiteit in de Nederlandse natuurgebieden wordt tegengegaan.