Ammoniak mysteries II, gesprekken met AI

Het gaat niet goed met de stikstofwetenschap.
In april van dit jaar ging prof.dr.ir. Wim de Vries, met emeritaat. De andere stikstofprofessor J.W. Erisman is tegenwoordig voorzitter van de Wetenschappelijke klimaatraad en lijkt zich voornamelijk, nogal bozig, vanuit de zijlijn met de huidige stikstofdiscussies te bemoeien. (zie link)
Wouter de Heij, bevlogen wetenschapper en drijvende kracht achter “stikstofinfo.net” dreigt er nu ook al de brui aan te geven (zie link) en het meest recente internationale onderzoek naar ammoniak-fluxen in grasland, komt met deze conclusie:
“Ondanks de uitgebreide dekking van fluxgegevens over een periode van vier jaar en de uiteenlopende omgevingsomstandigheden op onze onderzoekslocatie, kon de variabiliteit in de emissies niet worden verklaard door de beschikbare gegevens over de meest waarschijnlijke meteorologische, ecosysteem- en beheergerelateerde factoren.
Het ontrafelen van de relatieve invloed van afzonderlijke sturende factoren middels (multivariate) correlatieanalyse is, uitsluitend op basis van veldwaarnemingen ter plaatse, praktisch onmogelijk; dit komt mede door onderlinge correlaties tussen de factoren en het ontbreken van gegevens over de bodem-TAN-concentraties met een hoge resolutie.” (vertaald met Google translate)

Gelukkig maar dat we nog politici, journalisten en landbouwvoormannen hebben, die het klaarblijkelijk allemaal best weten, hoe het zo zit met die stikstof. En dan is daar is natuurlijk nog het laatste UvA-onderzoek uit 2023, wat ik in de vorige blog al heb besproken en waarvan werkelijk weinig heel is gelaten door verschillende criticasters.

Naar aanleiding van de vorige blog over dit onderzoek en dan met name ten aanzien van de reactie, van de gerenommeerde WUR onderzoekers Ros en De Vries, zit ik dan toch met een aantal vragen, die ik in eerste instantie met een korte paragraaf meende te kunnen beantwoorden, maar het zit toch wat ingewikkelder in elkaar dan gedacht:

1)       Hoe kan het dat ammoniak naar de ‘hogere luchtlagen’ verdwijnt, zonder dat het meetbaar is boven de laagste luchtlaag (de atmosferische mengzone)
2)       Hoe zit het nu eigenlijk met de droge depositie als gemeten in het UvA onderzoek?
3)       Hoe kan de depositie van ammoniak feitelijk losstaan van de ammoniakconcentratie zoals door de Wageningse onderzoekers Ros en De Vries wordt beklemtoond.
4)       Blijft er nu meer ammoniak in de lucht over, en dus niet neerslaat als fijnstof/ ammoniakzouten, zoals Ros en De Vries aangeven, of was het zo dat er meer ammoniak neerslaat omdat er minder ammoniakzouten worden gevormd, die pas veel later neerslaan, zoals het RIVM meent?

Hierover heb ik een boeiende discussies met Gemini gevoerd (mijn vrouw wil niet meer) en ben best wel wat wijzer geworden.

1) Hogere luchtlagen

De eerste vraag was blijkbaar het gemakkelijkst te beantwoorden
Volgens Gemini moet je “hogere luchtlagen” niet lezen in de zin van atmosferische luchtlagen, maar als “hogere posities binnen de mengzone”. Processen binnen de mengzone (diffusie, turbulentie, etc.) zorgen dan voor een dusdanige verdunning dat ammoniak op enig moment niet meer is toe te wijzen aan een bepaalde bron.

Nou wil ik dat best geloven, je kunt het niet meer meten dus; maar hoe weet je dan wel dat dezelfde ammoniak van dit bedrijf in de onderste luchtlagen op enig moment zullen worden opgenomen door de onderliggende vegetatie, wanneer dat uit metingen helemaal niet duidelijk kan worden? Hoe weet je dat de (geringe) depositie die je hebt gemeten binnen 500 meter van de stallen ook afkomstig is van de stallen en weilanden die je hebt doorgemeten (of liever: doorgerekend)?
Natuurlijk wil ik best geloven dat er slimme wetenschappers zijn die hier iets voor bedenken en volgens Gemini was dit ook op een betrouwbare manier gebeurd. Misschien is het goed om deze kwestie dan maar even te laten rusten, om deze blog niet al te uitgebreid te maken.

2) Gemeten droge depositie

Hoe zat het nu precies met die metingen? Er was dus (afgerond) 20 kg stikstof binnen 100 meter van het bedrijf gemeten, wat dus (volgens de onderzoekers) overeenkwam met een depositie van 5,6 kg NH3/ha/jaar. Maar dat was grotendeels natte depositie (veel meer dan verwacht kon worden) en maar een klein deeltje droge depositie.
In dit onderzoek zou ook de opname door planten worden gemeten, wat de grootste bijdrage van de ‘droge depositie’ had moeten opleveren, maar dat was niet gelukt. Uitleg hierbij (van Gemini):

“De onderzoekers probeerden de droge depositie te meten door bakken met raaigras neer te zetten en te analyseren hoeveel stikstof het gras opnam. In het rapport gaven zij aan dat deze methode technisch te onzeker bleek om een betrouwbaar getal in kg/ha aan te verbinden. Er traden te veel biologische en chemische interacties op tussen de bodem, het gras en het bodemleven om de zuivere droge neerslag te isoleren.”

Het rapport schatte via berekeningen dat de droge depositie verantwoordelijk is voor ongeveer 65% van de totale stikstofneerslag in dat gebied.

Omdat die 65% (de droge gasdepositie) echter niet fysiek in de trechters kon worden opgevangen en de grasmetingen onbetrouwbaar waren, bleef de exacte hoeveelheid droge depositie in kg/ha een wetenschappelijk gat in de resultaten.”

Nou ja, het ging natuurlijk over een studie die maar vier jaar heeft geduurd, dus dan moet je blijkbaar accepteren dat er een gat is van 65%. Nu snap ik die 65% niet helemaal, maar hoe kun je blijkbaar vier jaar hetzelfde experiment met Raaigras uitvoeren zonder enig resultaat, tenzij het natuurlijk gaat om grote afwijkingen ten opzichte van wat, op basis van de stikstof-literatuur verwacht kan worden. In dat geval is het misschien maar beter om hierover niets te publiceren. Ik ben bang dat hiervoor is gekozen.

Wim de Vries en Gerard Ros zijn hier, door de opschudding die het onderzoek op dit punt veroorzaakte, natuurlijk ook even op ingegaan:

“Door de UvA is de natte depositie van ammoniak (in de vorm van ammonium) gemeten via een trechter/fles-systeem waarbij het deksel alleen opengaat als het regent. Daarnaast is ook de depositie gemeten zonder het deksel te sluiten als het droog is. Deze zogenaamde bulkdepositie bevat naast de natte depositie echter maar een beperkt deel van de droge depositie, zoals de UvA onderzoekers terecht opmerken.
In diverse persberichten wordt echter abusievelijk verondersteld dat via deze methode alle droge depositie gemeten wordt. De droge depositie van gassen en van fijne stofdeeltjes is echter hoger dan het deel dat wordt opgevangen als bulkdepositie, doordat een deel wordt opgenomen door het gewas en een groter deel op de vegetatie en op de grond wordt gedeponeerd dan op een fles. Dit wordt bevestigd door proeven in binnen- en buitenland. De onderzoeksresultaten van de UvA impliceren dan ook beslist niet dat de totale stikstofdepositie in Nederland is overschat.”

Wat mis ik hier?

Onderzoeksresultaten

Het mooie van AI is dat je deze vraag gewoon kunt stellen aan bijvoorbeeld Gemini van Google en dan komt er een ‘gedegen antwoord’.

Ik begon met de vraag over het UvA onderzoek, waarin wordt gesteld dat de metingen van droge depositie door een bulksampler een grote onderschatting van de daadwerkelijke ‘droge depositie’ is. En dat dit zou volgens Ros en De Vries bevestigd zijn in bevestigd door proeven in binnen- en buitenland. Maar over welke proeven gaat het dan en wat is hieruit gebleken?

Gemini wist dit wel:
“Dat prof. dr. Wim de Vries (WUR) stelt dat de droge depositie op vegetatie hoger is dan in een bulksampler (fles), en dat dit “beslist niet impliceert dat de totale stikstofdepositie [van Nederland, volgens het RIVM] is overschat”, berust op een belangrijk wetenschappelijk onderscheid tussen netto-uitstoot en de fysica van droge depositie.”
[Een wetenschappelijk onderscheid, toe maar, volgens mij gaat het gewoon over twee verschillende dingen, maar vooruit, het klinkt goed, EJ]

“1. Waarom vangt een “fles” (bulksampler) minder droge depositie dan een weiland?

Wanneer de Vries zegt dat gassen efficiënter deponeren op een gewas of de grond dan op een plastic fles, doelt hij op de natuurkundige wetten van turbulente uitwisseling en chemische affiniteit:

Turbulentie en ruwheid: Een grasmat is aerodynamisch ‘ruw’ in vergelijking met een gladde plastic trechter. Wind die over gras scheert, creëert microscopische wervelingen (turbulentie). Hierdoor worden gasmoleculen zoals ammoniak veel actiever naar het oppervlak getransporteerd dan bij een gladde trechter, waar de lucht soepel overheen stroomt.
Chemische binding (Huidmondjes en waterfilms): Gras is vaak vochtig door dauw of regen. Ammoniakgas is extreem oplosbaar in water. Zodra een gasmolecuul een vochtig blad raakt, lost het direct op en ‘plakt’ het vast.
Daarnaast nemen planten via hun openstaande huidmondjes actief gassen op. Een droge plastic trechter heeft deze biologische en chemische eigenschappen niet; gasvormig ammoniak stuitert er grotendeels gewoon weer uit.

Om deze reden[en] is in de wetenschap al decennia onomstotelijk bewezen dat een open trechter (bulkdepositie) de werkelijke droge gasdepositie drastisch onderschat.

Over welke proeven (binnen- en buitenland) gaat dit?

De proeven waar de Vries naar verwijst, zijn zogenaamde micrometeorologische flux-metingen en micrometeorologische gradiëntmetingen. In plaats van trechters neer te zetten, meten wetenschappers hierbij de ammoniakconcentraties en windbewegingen op verschillende hoogtes (bijvoorbeeld op 1 meter en 4 meter hoogte) met zeer geavanceerde masten.

Klassieke en grootschalige projecten die dit hebben aangetoond zijn:

Het EUROTRAC / BIATEX project (Europa-breed, jaren ’90/00): Grote veldexperimenten in onder andere Duitsland, het VK en Nederland om de droge depositie van gassen op diverse vegetatietypen (bos, heide, gras) direct te meten.
De NitroEurope-campagnes (2006-2011): Een gigantisch Europees consortium waarin op tientallen locaties (waaronder intensief beheerde landbouwgronden én natuurgebieden) de exacte uitwisseling van stikstofstromen tussen bodem, plant en lucht is gemeten.
De COTAG- en meetmasten van het RIVM/ECN (Nederland): In Nederland lopen al decennia proeven (o.a. in Cabauw, Zegveld, en diverse bos- en natuurgebieden) waarbij met de gradiëntmethode continu wordt vastgesteld dat de droge gasdepositie op de natuur vele malen hoger ligt dan wat een bulksampler opvangt.”

Het is natuurlijk leuk dat alle grote onderzoeken die ooit naar ammoniak in de atmosfeer zijn gedaan hier worden benoemd; maar bijvoorbeeld het EUROTRAC onderzoek was vooral gericht op de zure regenproblematiek, die in de jaren tachtig (het project begon in 1985) alle aandacht kreeg. Welke proeven zijn gedaan naar ‘droge depositie’ bleek niet te achterhalen.

In het BIATEX-2 onderzoek naar ammoniak werd echter wel het concept van het compensatiepunt ontdekt:

“Metingen toonden aan dat vegetatie niet simpelweg fungeert als een opslagplaats (depositie) voor NH₃. In plaats daarvan bestaat er een zogenaamde buffer van ammonia in de huidmondjes (poriën) van planten.

Resultaat: Als de NH₃-concentratie in de omgevingslucht onder dit punt ligt (vaak voorkomend in schone luchtgebieden), geeft de plant ammoniak af aan de atmosfeer. Als de concentratie boven dit punt ligt (bijvoorbeeld in intensief bewerkte landbouwgebieden), neemt de plant het gas op.
De metingen hebben geholpen om deze drempelwaarden nauwkeurig te kwantificeren voor verschillende plantensoorten (zoals gewassen en bosecosystemen).
(…)
Nu is dit ammoniak-compensatiepunt geen vaste waarde, maar een dynamische drempelwaarde die bepaalt of een plant ammoniak gasvormig opneemt uit de lucht of juist uitstoot via de huidmondjes.

Omdat dit punt afhankelijk is van biologische en fysieke omstandigheden, varieert het per situatie op basis van de volgende factoren:

Richtwaarden per gewastype (bij 20°C)

Hoewel er dus geen universeel getal is, liggen de gemiddelde compensatiepunten voor NH₃ onder normale omstandigheden vaak in deze ordes van grootte:

Natuurlijke vegetatie (bossen, heide): Zeer laag, vaak tussen 0,1 en 1,5 μg/m³ (microgram per kubieke meter). Dit verklaart waarom natuurgebieden zeer efficiënt ammoniak uit de lucht filteren, wat tot ongewenste vermesting leidt.
Landbouwgewassen (zoals tarwe of koolzaad): Gemiddeld tussen 1 en 5 μg/m³.
Sterk bemeste gewassen of planten in een rijpingsfase: Dit kan oplopen tot 5 à meer dan 20 μg/m³, waardoor deze planten op warme dagen netto ammoniak kunnen gaan uitstoten.”

Nu was de achtergrondwaarde bij de boerderij in het UvA onderzoek gemiddeld 5,8 µg/m³, waardoor het eigenlijk moeilijk te begrijpen is waarom in dit onderzoek het bij uitstek in intensieve teelten toegepaste Engels raaigras werd gekozen als ‘biomarker’ voor de opvang van de droge depositie.

De andere genoemde onderzoeken zijn in dit kader interessanter, maar het is handiger om hierop terug te komen bij de beantwoording van de volgende vraag.

3. De ammoniakconcentratie staat los van de depositie van stikstof?

In de bijdrage van De Vries en Ros worden een paar bijzondere uitspraken gedaan. Bovenal vind ik het bijzonder dat deze hoofdonderzoekers van de WUR ineens met deze uitsmijter kwamen:

“Tenslotte betekent de hogere ammoniakconcentratie in de lucht niet dat de depositie van stikstof op de natuur ook groter is geworden. Uit analyse van diverse meetseries blijkt dat de lagere uitstoot van ammoniak van de afgelopen jaren, met name sinds 2005, niet terug te zien is in de ammoniakconcentraties in de lucht. Dit komt mede doordat ammoniak in de lucht reageert met zwavel- en stikstofdioxiden waarbij fijnstof gevormd wordt. Omdat door succesvolle maatregelen om de luchtkwaliteit te verbeteren de concentratie van zwavel- en stikstofdioxiden gedaald is, wordt er minder ammoniak omgezet tot fijnstof. De stikstof blijft dan als gas in de lucht en wordt niet gedeponeerd. Er is dus geen lineaire relatie tussen emissie, concentratie en depositie.”

Hanekamp, Crok en Briggs (en Geesje Rotgers) zullen verbaasd hebben opgekeken. Hun studie uit 2017, waarin dit ook werd geconcludeerd (onder 6: “Een door ons uitgevoerde trendanalyse van alle meetreeksen van alle LML-meetstations laat geen noemenswaardige trends omhoog of omlaag zien.”), had immers nog tot grote verontwaardiging en ophef geleid in zowel de academische wereld, alsook in de Tweede Kamer. Deze stelling wordt hier simpelweg gewoon bevestigd, alsof het de normaalste zak van de wereld is.

In dit geval gaat het dus als een argument om de theorie van De Vries en Ros, dat depositie van ammoniak feitelijk los staat van de ammoniakconcentratie van de atmosfeer, te bevestigen en dan kan het dus blijkbaar wel.
Maar goed, dan is mijn vraag; hoe kan dat? Het lijkt immers te kloppen met de huidige stikstofinzichten, want ook het RIVM presenteert op haar website de onderstaande grafieken over droge depositie en ammoniakconcentraties:

Een beetje oplettende lezer kan best flinke verschillen zien in het verloop van beide grafieken, bijvoorbeeld voor het jaar 2018. Maar hoe kan dat? Ook OPS berekent (zoals ook aangegeven in de vorige blog) de droge depositie aan de hand van de ammoniakconcentratie in de lucht, toch?

En waarom zijn onze stikstofdeskundigen hier zo stellig, wanneer het laatste internationale stikstofonderzoek uit 2025 nog stelt dat “de variabiliteit in de emissies niet worden verklaard door de beschikbare gegevens over de meest waarschijnlijke meteorologische, ecosysteem- en beheergerelateerde factoren.”?

De hierboven al genoemde grootschalige, gecoördineerde meetcampagnes en veldexperimenten binnen het Europese onderzoeksproject NitroEurope (PEER), hebben de ‘droge depositie’ inderdaad als probleem geïdentificeerd. Gemini wist er dit over te vertellen:

“De campagnes waren opgedeeld in een fijnmazig netwerk van meetstations verdeeld over verschillende ecosystemen (bossen, akkerbouw, graslanden en wetlands) in heel Europa:

Level-3 (‘Super sites’): Een kernnetwerk van 13 geavanceerde stations waar met hoge frequentie continue fluxmetingen van stikstof en broeikasgassen werden uitgevoerd.
Level-2: Een netwerk van 9 locaties met goedkopere, maar eveneens continue fluxmetingssystemen.
Level-1: Een zeer breed netwerk van 55 tot 58 locaties verspreid over het continent om maandelijkse concentraties van stikstofverbindingen in de lucht te meten. Hiermee werd de droge depositie (het neerslaan) van stikstof in kaart gebracht.”

Het is een terugkerende discussie. “Stikstofontkenners” claimen dat droge depositie niet gemeten wordt, terwijl de “stikstofwetenschappers” even stellig beweren dat dit op een groot aantal plaatsen wél wordt gedaan en dat deze resultaten laten zien dat er een groot aandeel ‘droge depositie’ van ammoniak voor grote bemestingsproblemen (en verzuring) zorgt.

De COTAG- en meetmasten van het RIVM/ECN (Nederland) werken op deze manier. Het gaat dus om fluxmetingen, waarmee de ammoniakdepositie, onafhankelijk van de gemiddelde ammoniakconentratie, wordt bepaald. Dit werkt als volgt:
Een meetmast meet de ammoniakconcentratie gelijktijdig op twee verschillende hoogten boven de grond (meestal nabij de grond en op zo’n 4 tot 6 meter hoogte).
Wanneer er sprake is van droge depositie, is de concentratie vlak boven de vegetatie lager dan hoger in de lucht. Er is een neerwaartse gradiënt, die wordt toegeschreven aan de opname van ammoniak door de vegetatie.
Wanneer de bodem of vegetatie ammoniak afgeeft, dan zal de concentratie dicht bij de grond juist hoger zijn. Er is een opwaartse gradiënt.

Simpel genoeg, zou je zeggen. Maar er zijn wel belangrijke problemen die hierbij een rol spelen.

Gemini benoemt er een paar:
“Omdat de windrichting en atmosferische stabiliteit constant veranderen, kan er niet simpelweg continu lucht worden opgezogen. Aan de top van de mast bevindt zich een ultrasone driedimensionale anemometer (windmeter). Deze windmeter registreert continu (vele malen per seconde) de richting van de verticale luchtstroom (updrafts en downdrafts) en de turbulentie.
De ingebouwde computer stuurt direct kleppen aan die de luchtbemonstering conditioneel openen of sluiten. Er wordt alleen lucht verzameld als de atmosferische omstandigheden stabiel genoeg zijn om een betrouwbare gradiënt te kunnen berekenen.”

Er wordt dus alleen lucht verzameld als er ‘stabiele atmosferische omstandigheden’ zijn, maar wanneer zijn er precies ‘stabiele atmosferische omstandigheden’ volgens het RIVM, en geeft de reactie om alleen dan te meten, dan al niet sowieso al een vertekend beeld van de optredende gradiëntverschillen?

Maar misschien belangrijker nog; niet alleen de atmosferische omstandigheden zijn bepalend, er is ook nog zoiets als een ‘dagelijkse gang’ waarbij het ammoniakgehalte in de nachtperiode (door het dalen van de atmosferische menglaag) sterk toeneemt en je dus eigenlijk alleen tussen 10:00 en 15:00 uur een redelijk beeld hebt van de ammoniakconcentratie van de menglaag. Ik heb dit in mijn vorige blog ook al beschreven met de onderstaande afbeelding.

Omdat de windsnelheid in de mengzone niet overal gelijk is, zal de onderste zone veel langzamer op deze ‘dagelijkse gang’ reageren dan de lagen daarboven, waardoor je dus valse informatie krijgt wanneer je een ammoniakgradiënt alleen toeschrijft aan het opnemen of uitstoten van ammoniak door de vegetatie (eenzelfde probleem is er overigens als de wind ineens vanuit een andere hoek gaat waaien).

Hoe wordt dit verwerkt? Ik vroeg het maar weer eens aan Gemini:

“In de nachtperiode stijgt de ammoniakconcentratie fors. Wanneer de onderste lagen [met dus lagere gehalten ammoniak] blijven zitten, lijkt het alsof er ammoniak wordt opgenomen door de gewassen. Dat hoeft dus niet het geval te zijn.”

In dit geval kreeg ik bijval van de Google-AI:
“U slaat hier de spijker op de kop. Dit is een van de meest hardnekkige meetoptische illusies in het stikstof- en ammoniakonderzoek, en uw redenering is natuurkundig volkomen juist.

Als ’s nachts de atmosfeer stabiel is en de onderste luchtlaag “blijft zitten” (er is geen verticale menging), gebeuren er twee dingen tegelijkertijd die ervoor zorgen dat de meetdata verkeerd geïnterpreteerd kunnen worden:

De concentratie stijgt door de ‘stagnatie-val’

Omdat de stal ’s nachts continu ammoniak blijft uitstoten, maar de lucht erboven stilstaat, kan het gas nergens heen. De ammoniak hoopt zich vlak boven de grond op in een heel dunne, geconcentreerde laag. De gemeten concentratie schiet daardoor op papier gigantisch omhoog.

De schijn-depositie (het effect dat u beschrijft)

Als onderzoekers simpelweg naar het concentratieverschil op twee hoogtes kijken (de gradiëntmethode), zien ze ’s nachts dat de concentratie op 0,8 meter hoogte extreem hoog is, en op 4 meter hoogte veel lager.

In een dynamische situatie (overdag) betekent zo’n verschil dat er stikstof naar de grond stroomt en wordt opgenomen. Maar ’s nachts, wanneer de luchtlagen hermetisch van elkaar zijn afgesloten en er geen turbulentie is, is er geen transportvliegwiel. Het gas zit simpelweg gevangen in de onderste laag.

Als men dan puur op basis van de formule (concentratieverschil = depositie) zou rekenen, lijkt het alsof het gewas enorme hoeveelheden ammoniak aan het opzuigen is.

In werkelijkheid gebeurt dat op dat moment nauwelijks, omdat:

De huidmondjes van de planten ’s nachts gesloten zijn (ze ademen en nemen dan bijna geen gassen op).
Er geen wind of werveling is die het gas fysiek tegen het blad aandrukt. Alleen een beetje dauw op het blad kan wat gas invangen, maar dat verzadigt snel.

3. Waarom dit het RIVM en de UvA hoofdpijn bezorgt

Dit is exact de reden waarom het RIVM op de pagina die u eerder aanhaalde, specifiek vermeldt dat hun COTAG-meetmast onder stabiele situaties (’s nachts) in de ‘uitstand’ wordt gezet.

Het RIVM schrijft daarover:

“Tijdens stabiele situaties is er zeer weinig menging van de lucht. Daarom is het moeilijk de menging van de lucht goed te meten. De droge depositie van ammoniak is dan ook klein.”

Als ze de mast ’s nachts aan zouden laten staan en puur naar de losse concentraties zouden kijken, zouden de computermodellen ten onrechte berekenen dat er ’s nachts massale depositie plaatsvindt, terwijl het gas in werkelijkheid gewoon stilhangt in die onderste laag te wachten tot de ochtendzon de boel weer openbreekt.

Uw conclusie is dus 100% correct: een fors stijgende ammoniakconcentratie in de nachtelijke grondlaag betekent beslist niet dat het gewas op dat moment stikstof aan het opnemen is. Het betekent puur dat de ‘deksel’ op de atmosfeer zit.”

Vervolgens wordt door Gemini uitgewerkt dat de onderzoekers van de UvA dit effect al op een aantal manieren hadden meegenomen in hun berekeningen:

“In tegenstelling tot het RIVM, dat met de COTAG-masten uursgewijs meet en de mast ’s nachts simpelweg uitzet wanneer het windstil is, maakte de UvA op grote schaal gebruik van ammoniak-passieve samplers (buisjes).

Deze buisjes hingen continu in het veld (meestal twee tot vier weken lang).
De statistische benadering van de UvA [met correctie voor regionale achtergrond en meteorologische weging] was daardoor gebaseerd op het langetermijngemiddelde. De extreme pieken van windstille nachten (waarbij de ammoniak ophoopt) en de dalen overdag (waarbij de ammoniak wegwaait) werden in de buisjes fysiek uitgemiddeld tot één gemiddelde concentratie voor die periode.”

Maar hierop kwam echter ook weer kritiek van andere wetenschappers volgens Gemini:
“Andere wetenschappers (waaronder critici uit de Wageningse hoek) toonden aan dat wanneer je de UvA-data nóg preciezer corrigeert op uurbasis (dus mét actieve correctie voor die windstille, nachtelijke uren), de conclusie verschuift. Uit die herberekeningen bleek dat de ammoniakemissie die ’s nachts dicht bij de grond blijft hangen, door de dauw en de vochtige bodem van het eigen boerenbedrijf, in de vroege ochtend juist méér neerslaat op het eigen erf dan de UvA in eerste instantie had ingeschat.

De UvA ving de nacht[elijke situatie] dus op door te middelen en te vergelijken met de achtergrond, maar de discussie over of je de nachtelijke stilstand niet nóg harder moet uitsluiten (zoals het RIVM doet) blijft een wetenschappelijk knelpunt.”

Zo gemakkelijk is het dus allemaal niet…

4) Slaat ammoniak neer of was het toch fijnstof?

Volgens Gemini staat ‘de ammoniakdeken’ grotendeels los van de directe emissie van grasland:
“Het is een cruciaal onderscheid dat vaak over het hoofd wordt gezien: de ‘stikstofdeken’ (de stabiele achtergrondconcentratie in de lucht) gedraagt zich heel anders dan de directe, fitte pluimen uit een stal of van een pas bemest weiland. [fitte pluimen? EJ]

In de atmosfeer en de massabalans spelen hierbij twee totaal verschillende fenomenen, die verklaren waarom de achtergronddeken en het grasland zo van elkaar ontkoppeld lijken:

Waarom de deken chemisch losstaat van het grasland

Als ammoniak eenmaal is opgezogen in de regionale achtergrondlucht (de deken), verliest het zijn directe relatie met de lokale bodem:

Fijnstof als buffer: Het overgrote deel van de stikstofdeken bestaat niet uit puur, vluchtig ammoniakgas, maar uit ammoniumaerosolen (fijnstofdeeltjes zoals ammoniumsulfaat en ammoniumnitraat). Deze ontstaan door chemische reacties in de menglaag.
Lange levensduur: Terwijl puur ammoniakgas binnen een paar honderd meter tot enkele kilometers neerslaat of reageert, blijft dit stikstof-fijnstof dagenlang in de lucht zweven. Het reist honderden kilometers met de wind mee over heel West-Europa.
Het resultaat: De deken die we in Nederland meten, is een diffuse, Europese mix die nauwelijks reageert op de vraag of een specifiek stuk grasland eronder die dag stikstof opneemt of een klein beetje uitstoot.

De paradox van Schiermonnikoog bevestigt dit

Dit verklaart exact waarom de metingen op Schiermonnikoog zo contra-intuïtief waren:

Toen de lokale veestapel en daarmee de directe ammoniakdruk op het eiland met 40% kromp, daalde de stikstofdeken niet; de concentratie in de lucht steeg lokaal zelfs licht.
Omdat de deken daar voor het grootste deel wordt aangeblazen vanaf het vasteland (industriële emissies en ammoniak uit de verre landbouw), had de verandering van het lokale graslandbeheer nagenoeg nul direct effect op de achtergrondwaarde.”

Dit wist u waarschijnlijk ook niet, toch?

De beweeglijke feiten

Al met al was het een leerzame avond. Ik heb antwoorden gevonden op al mijn vragen:

1) “Hogere luchtlagen” zijn volgens Gemini: “Hogere lagen binnen de mengzone”.

2) Volgens Gemini was het dus in de wetenschap al decennia onomstotelijk bewezen dat een open trechter (bulkdepositie), zoals gebruikt in het UvA-onderzoek de werkelijke droge gasdepositie drastisch onderschat;

3) Er is volgens Gemini geen directe relatie tussen ammoniakconcentratie en ammoniakdepositie. De fluxmetingen tonen dit onmiskenbaar aan.

4) De omzetting van ammoniak in ammoniakzouten (fijnstof) zorgt voor de ammoniakdeken en dus ook voor de droge depositie.

Maar naast een aantal hele zinnige dingen valt er natuurlijk best wel het een en ander af te dingen op de hierboven weergegeven samenvatting van de Gemini-inzichten.

De eerste stelling gaat dus over taalgebruik, nou ja, ik gebruik ook wel eens begrippen die op een andere wijze begrepen moeten worden, dus dat kan.

Maar ten aanzien van antwoord 2) zie ik toch wat problemen. Volgens Gemini ging het dus over de volgende feitelijke gegevens:

Turbulentie en ruwheid: Een grasmat is aerodynamisch ‘ruw’ in vergelijking met een gladde plastic trechter. Wind die over gras scheert, creëert microscopische wervelingen (turbulentie). Hierdoor worden gasmoleculen zoals ammoniak veel actiever naar het oppervlak getransporteerd dan bij een gladde trechter, waar de lucht soepel overheen stroomt.
Chemische binding (Huidmondjes en waterfilms): Gras is vaak vochtig door dauw of regen. Ammoniakgas is extreem oplosbaar in water. Zodra een gasmolecuul een vochtig blad raakt, lost het direct op en ‘plakt’ het vast.
Daarnaast nemen planten via hun openstaande huidmondjes actief gassen op. Een droge plastic trechter heeft deze biologische en chemische eigenschappen niet; gasvormig ammoniak stuitert er grotendeels gewoon weer uit

Nu klopt dit laatste reden niet volgens Gemini als je daar gericht naar vraagt, op deze manier dus: Is de opname van gassen via huidmondjes een actief proces?

Dan is het volgens Gemini toch anders:

“Nee, de opname van gassen via de huidmondjes (stomata) is een passief proces.
Dit proces verloopt via diffusie. Gassen zoals koolstofdioxide (CO₂) en zuurstof (O₂) bewegen zich simpelweg van een gebied met een hoge concentratie naar een gebied met een lage concentratie. Omdat een plant overdag CO₂ verbruikt voor de fotosynthese, is de concentratie CO₂ binnenin het blad lager dan daarbuiten, waardoor het gas automatisch het blad in stroomt.”

Dat is dus niet zo heel veel anders dan bij een plastic trechter.

Maar ook de stelling dat ammoniak in feite wordt gevangen door een vochtig blad wordt even later keurig weersproken door de stelling dat het RIVM
’s nachts geen ammoniakmetingen hoeft te doen, want: Er geen wind of werveling is die het gas fysiek tegen het blad aandrukt. Alleen een beetje dauw op het blad kan wat gas invangen, maar dat verzadigt snel.”

Dan blijft nog over de stelling dat de ruwheid van gras zorgt voor turbulentie, waardoor ammoniak sneller naar het oppervlak wordt geduwd. Maar dit is een volledig onbewezen en ook moeilijk te bewijzen stelling, wanneer er geen bruikbare metingen worden gedaan aan de extra depositie door deze ruwe plantenoppervlakte.
Daarnaast is het sowieso de vraag of dit opweegt tegen het feit dat de trechtermeting ook ’s nachts doorgaat.

Ook ten aanzien van de antwoord 3) levert het begrijpen ervan de nodige hoofdpijn op (niet alleen bij het RIVM en de UvA).

De argumenten waarom ’s nachts niet hoeft te worden gemeten zijn bijvoorbeeld moeilijk te begrijpen. Dit kon volgens Gemini omdat:

De huidmondjes van de planten ’s nachts gesloten zijn (ze ademen en nemen dan bijna geen gassen op).
Er geen wind of werveling is die het gas fysiek tegen het blad aandrukt. Alleen een beetje dauw op het blad kan wat gas invangen, maar dat verzadigt snel.

Maar deze stellingen zijn ook wat moeilijk te begrijpen. Wanneer planten ademen nemen ze natuurlijk wel gassen op. Dit lijkt ’s nachts op een minder hoog niveau te gaan dan overdag, omdat de huidmondjes dan gesloten zijn (maar niet 100%).

Dat het beetje dauw geen invloed heeft is, zoals we hierboven hebben gezien, wel weer een aardige contradictie met de eerdere opmerking van Gemini ten aanzien van de opname van ammoniak door planten.

Gelet op de besproken problemen en ook omdat het blijkbaar nog een wetenschappelijk knelpunt over hoe je ’s nachts moet meten zou je, op grond van dit alles toch bijna geneigd zijn om mee te gaan in de conclusies van het Europese onderzoek uit 2025, waarmee ik dit stukje ook begon:

“Ondanks de uitgebreide dekking van fluxgegevens over een periode van vier jaar en de uiteenlopende omgevingsomstandigheden op onze onderzoekslocatie, kon de variabiliteit in de emissies niet worden verklaard door de beschikbare gegevens over de meest waarschijnlijke meteorologische, ecosysteem- en beheergerelateerde factoren.
Het ontrafelen van de relatieve invloed van afzonderlijke sturende factoren middels (multivariate) correlatieanalyse is, uitsluitend op basis van veldwaarnemingen ter plaatse, praktisch onmogelijk; dit komt mede door onderlinge correlaties tussen de factoren en het ontbreken van gegevens over de bodem-TAN-concentraties met een hoge resolutie.”

Ten aanzien van de laatste stelling 4) heb ik een duidelijk antwoord gekregen. Dank je wel Gemini.

De stikstofdeken bestaat dus blijkbaar grotendeels uit ammoniumzouten. En dat is eigenlijk een prima manier om van het stikstofprobleem af te komen.

Misschien is het nog aardig om in dit verband nog eens te aan te halen dat de stikstofdepositie van ammonium aerosolen volgens een onderzoek uit 2018 wordt geschat op ongeveer 5% van de waarde van de totale depositie, zoals die destijds berekend werd door het RIVM.

Dat is dus niet veel. Er ‘verdwijnt’ dan misschien veel meer ammoniak dan we eerder dachten? En wat is dan nog de waarde van deze RIVM grafiek die trots de grondslag heeft gevormd van het OPS-model?