Het eiland is bijzonder door zijn ligging en de aanwezige natuur en de significante daling van het aantal van koeien. In het artikel Meetdata bewijzen: reductie koeien heeft geen effect op ammoniakconcentratie in de lucht liet ik zien dat het effect van de stalemissies op de luchtconcentratie op een paar honderd meter van de stal niet meer meetbaar is. De vele reacties onder het stuk en de alternatieve suggesties voor titels - zoals 'Meetdata RIVM laten zien dat stikstofemissies vooral het land van de boer zelf bemesten' - zijn de moeite van het lezen waard.
Natuurvergunning gaat uit van depositie
Onderzoeks- en adviesbureau CLM uit Culemborg berekende in een eenvoudig Excel-formaat op basis van de KringloopWijzer dat de emissies in totaal met 21% zijn gedaald terwijl het aantal koeien met 38% is gereduceerd. Dat zijn getallen. Maar wat zeggen ze?
Uiteindelijk gaat het niet om de emissie(reductie) bij de stal, maar om de vraag wat die reductie doet voor de concentratie ammoniak in de lucht boven de natuurgebieden. Die concentratie wordt immers geacht neer te slaan op de natuur waardoor die vermest en haar biodiversiteit verliest. De extra depositie is de factor waarmee we in Nederland de kwaliteit van de natuur relateren aan de schade die een bedrijf haar toebrengt. De neerslag is daarom de basis voor het krijgen van een vergunning om in Nederland bedrijfsactiviteiten te mogen uitvoeren die gepaard gaan met de uitstoot van NOx (stikstofoxiden) of NH3 (ammoniak) en de neerslag (depositie) daarvan op natuur.
Ammoniakemissies hebben alleen een sterk lokaal effect, binnen een grens van 250 meter. Wie veilig wil zitten met een dergelijke stevige uitspraak op basis van data kan kiezen voor de bewoording 'binnen een grens van 500 meter'Theoretisch effect deken, geen effect individuele stal na 500 meter
De data van Schiermonnikoog laten duidelijk zien dat er een sterke relatie is tussen de afstand tot een stal en de concentratie ammoniak in de lucht. Omdat logischerwijze verwacht mag worden dat er een sterk verband bestaat tussen de stikstofdepositie en de afstand tot de stal kan dit betekenen dat de natuur weinig te vrezen heeft van boeren die hun stal op meer dan 250-500 meter van natuur hebben staan.
De metingen op Schiermonnikoog laten namelijk in de praktijk zien dat na ongeveer 250 tot 500 meter er geen meetbaar effect op de ammoniakconcentratie vast te stellen valt van de aanwezigheid van een stal met melkvee op die afstand . Na deze afstand meet je volledig in de stochastiek van de achtergrondconcentratie. In lekentaal: vanaf die afstand heeft vooral de stikstofdeken boven Nederland (ook wel 'wolken' genoemd) een (theoretisch, maar niet gemeten) effect en kan het effect van de individuele stal niet worden vastgesteld.
Meetgegevens van boeren die ik mocht ontvangen en de wetenschappelijke literatuur laten zien dat ammoniakconcentraties het hoogst zijn aan de meewindkant van stallen. Omdat de wind in Nederland vooral uit het westen en zuidwesten waait, betekent dit dat de hoogste ammoniakconcentraties verwacht worden aan de oost- en noordoostkant van een stal. Figuur 1 hieronder laat de gemeten datapunten die ik heb gevonden zien, inclusief de data van Schiermonnikoog. De grafiek bevestigt de conclusies van het eerdere artikel: ammoniakemissies hebben alleen een sterk lokaal effect, binnen een grens van 250 meter. Wie veilig wil zitten met een dergelijke stevige uitspraak op basis van data kan kiezen voor de bewoording 'binnen een grens van 500 meter'.
Gaussian Plume Curve
Ik ben een groot voorstander van de inzet van wiskunde en modellen om fenomenen te leren begrijpen. Feitelijke meetdata uit de praktijk zijn uiteraard de basis, maar goede en gevalideerde modellen kunnen het nodige bijdragen om kennis op te doen. De verspreiding van stoffen in de lucht is sinds de jaren zestig van de vorige eeuw een groot onderzoeksdomein. Zelf kwam ik er begin jaren '90 van de vorige eeuw mee in aanraking. Er zijn zelfs oude, met de typemachine geschreven rapporten van de Dienst Landbouwkundig Onderzoek (DLO, nu onderdeel van de Wageningen Universiteit), waaruit blijkt dat al rond 1980 gekeken is naar ammoniakverspreiding rondom (varkens)stallen.
De basistheorie voor op modelbouw gebaseerd onderzoek is de Gaussian Plume Curve (GPC). Binnen dit vakgebied zijn meerdere modellen ontwikkeld en modelparameters op basis van feitelijk onderzoek vastgesteld. Het vertrekpunt is een emissiepuntbron die zich in drie dimensies verspreidt als functie van de windsnelheid en dispersie door de stabiliteit van het weer naar boven en opzij.
Daarom durf ik deze stevige uitspraak te herhalen: het is onmogelijk om op een afstand van enkele kilometers van een stal nog naar die stal te kunnen wijzenIk heb een eigen GPC-variant gemaakt die gebruikt kan worden voor situaties met lage emissiebronnen. Mijn GPC-model is vooral een wiskundig speeltje om mee te "gamen" en "what if"-studies uit te voeren. Omdat de depositie geen onderdeel is van mijn model, overschat mijn GPC naar alle waarschijnlijkheid de concentratie ammoniak in de lucht in de eerste 500 meter. Vervolgens onderschat mijn GPC-model de concentratie in de lucht sterk, omdat mijn GPC de feitelijke achtergrondconcentratie niet kent (de concentratie van de deken of wolk). Ook gaan GPC-modellen uit van een dominante windrichting, terwijl in de praktijk de wind gedurende het jaar uit verschillende richtingen komt en de weersomstandigheden variëren in stabiliteit. Neem daarom mijn GPC- model niet al te serieus. Wel geven de plaatjes die het produceert een goed inzicht in de verhoudingen waarmee het reageert.
Concentratie daalt snel met afstand
Ik heb twee plaatjes gemaakt met het GPC-de Heij model. De eerste twee grafieken (figuur 2) geven de concentratie aan op drie verschillende hoogtes. Links staan de concentraties op een lineaire schaal; rechts zie je de concentraties afgebeeld op een dubbele logaritmische as (log-log). Het rechter grafiekje geeft de concentratie aan op drie verschillende hoogtes.
Vooral dat rechterplaatje laat duidelijk zien hoe snel de concentratie met de afstand daalt en verwaarloosbaar klein wordt. Daarom durf ik deze stevige uitspraak te herhalen: het is onmogelijk om op een afstand van enkele kilometers van een stal nog naar die stal te kunnen wijzen. Wat er rondom de stal zichtbaar is – en voor mensen met een goede neus ruikbaar – is dus niet alleen meetbaar, maar ook een fenomeen dat prima modelleerbaar is tot pakweg een afstand van 250 à 500 meter.
Figuur 2 – Simulatie met GP-deHeij model voor een stal met 130 koeien en een emissie van 9,9 kg stikstof per koe per jaar. De Pasquill-Gifford Stability Classes D (neutraal). De resultaten van het gewone GP model en die van het GP met reflectie staat in deze grafieken. De Z-waarde is de hoogte boven de grond uitgedrukt meters.
Het tweede plaatje (figuur 3) wordt een heatmap genoemd. Daarin wordt met een kleurtje de concentratie ammoniak weergegeven als functie van de afstand tot de stal (X) en de hoogte (Z). Het geeft in de Z-richting (hoogte) weer wat we kunnen verwachten van de afstand.
Figuur 3 – Heatmap van het GP model met reflectie waarbij de hoogte in meters (Z) en de afstand tot de stal (X) in meters is weergegeven en waarin de kleuren de log10(ammoniak concentratie) weergeven. De punt-emissiebron is op 2 meter. Beide plaatjes zijn hetzelfde echter bij het linkerplaatje zijn bewust alle concentraties onder de 0,1 ug/m3 afgekapt om de ‘plume’ te tonen. Let op: de X-as loopt door tot 1000 meter, en de Y-as (de hoogte) maar tot 100 meter.
Een vergelijkbare vorm van Gaussian Plume Curve-modellering zit in de OPS module in de Aerius Calculator die het RIVM gebruikt. OPS staat voor "Operational Priority Substances", het rekenmodel dat het RIVM gebruikt wordt om de verspreiding van stikstof (en andere stoffen) te berekenen.
Twee onderzoeksvragen: sluiten OPS en DEPAC aan op feitelijkheden?
Het wordt hoog tijd om dat model goed onder de loep te nemen. De Gaussian Plume Curve-module is extreem gevoelig voor een juiste of niet juiste implementatie in OPS. Zolang vrijwel alle natuurvergunningen worden afgegeven na een Aerius-berekening, is de juistheid van deze module van groot belang. DEPAC – de module in Aerius die de depositie van stikstof op natuurgebieden berekent – gebruikt immers de voorspelde lokale ammoniakconcentratie om 'iets' te zeggen over de (droge) depositie per hectare per jaar. DEPAC staat voor DEPosition of Acidifying Compounds. Het model wordt ook gebruikt om de depositie van andere vervuilende stoffen op gewassen en vegetatie te berekenen en speelt een cruciale rol in het ontwikkelen van beleidsmaatregelen en strategieën om de effecten van stikstofuitstoot te beheersen en te verminderen.
Ik zou twee belangrijke onderzoeksvragen willen agenderen:
1. Hoe goed voorspelt OPS de ammoniakconcentratie?
We weten nu hoe de situatie in de praktijk is. De concentraties rondom de stal zijn rond de 100-150 µg per m3, op een redelijke afstand van 50-100 meter zakken ze naar ongeveer 50-100 µg per m3 en vanaf ongeveer 250-500 meter zit deze concentratie vrijwel op de achtergronddepositie. De onderzoeksvraag is derhalve: 'Hoe goed voorspelt OPS de concentratie?'
2. Hoe zit de relatie tussen de ammoniakconcentratie en de (droge) depositie in elkaar?
Uit de literatuur blijkt dat het verband lineair is, maar onzeker is of dat ook klopt. DEPAC gebruikt een weerstandenmodel (ik noem dat de wet van Ohm), waarbij het concentratiepotentiaal (het verschil) en de weerstand zorgen voor een flux van lucht naar de plant (en de bodem). De onderzoeksvraag is: 'Wat weten we over het feitelijke gedrag van de relatie concentratie-depositie?'
Ik wil in dit artikel niet vooruitlopen op conclusies, maar slechts de onderzoeksvragen duidelijk definiëren. Met de antwoorden is een goed GPC-model te maken en kan worden bepaald of stikstof een vraagstuk is dat via generiek beleid (reductie van emissies door iedereen) of specifiek beleid (zware eisen aan specifieke groepen zoals boeren en in het bijzonder boeren en bedrijven op iets verder dan 500 meter van natuurgebieden) moet worden aangepakt. Als dat eindelijk duidelijk is, kan worden vastgesteld wie moet worden aangesproken op stikstofvervuiling van de natuur.
Op 2 oktober krijg je nieuwe kado-artikelen.
Als betalend lid lees je zoveel artikelen als je wilt, én je steunt Foodlog
Irene, DEPAC is de 'link' tussen Wageningen en Delft**. Maar Wageningen moet vanuit 'de bodem' en 'biomarkers' eens goed gaan kijken hoe de praktijk aansluit bij de flux-metingen. Daar ligt nog een maagdelijk onderzoeksterrein. Verder denk ik dat 'Delft' best aardig verspreidingen kan voorspellen over het Nederlandse oppervlak, daar twijfel ik minder aan. Binnen Wageningen denk ik dat ze ook eens aan kennisintegratie moeten gaan doen, NEMA is denk ik 'wat ouderwets', daarmee bedoel ik ik denk dat er recent zoveel stal-emissie kennis bij is gekomen, dat ik denk dat NEMA niet meer correct is.
** ja, ja Leiden, Amsterdam en Bilthoven spelen ook een rol.
Even for the record, ik ben happy met de hulp van Gerard Cats hij heeft inderdaad de OPS sommen ook gemaakt. Voor de duidelijkheid ik heb nooit gezegd (of gesuggereerd) dat er geen hulp is geweest. Kortom, dank dank dank!
Gerard, ik neem aan dat ik je simulatie data kan verwerken in een nieuwe artikel?
Ik heb geen kritiek op Gerard (en ook niet op Sieward), en zal op de persoon dat ook nooit hebben. Mijn inhoudelijk kritiek is wel:
a) vergelijking concentratie metingen en OPS moet worden gedaan. En ik neem de praktijkmetingen serieus. Vooralsnog zijn concentraties hoger dan de simulaties in OPS.
b) depositie blijft hoger lokaal. En die boeren die 40-60 hectare hebben nemen ook nog eens flink wat stikstof uit de lucht op (naast die uit hun eigen pluim). Op basis van de praktijk lijkt het te gaan om ongeveer 20 kg per hectare. En dat is al snel 800-1200 kg per boerderij met een eigen wei.
Zag ik een paar reacties met verwijten dat ik niet aan het verzoek van Wouter de Heij om te rekenen voldaan zou hebben? FYI, ik heb precies gedaan wat Wouter gevraagd heeft - maar uiteraard zonder waarnemingen (want die bestaan niet voor de situaties die Wouter beschrijft). Ik heb hem mijn resultaten gestuurd.
Die resultaten komen nauwkeurig genoeg overeen met wat het RIVM publiceert. Uiteraard, want het is hetzelfde model. Sieward Nijhuis kwam (uiteraard) ook tot dezelfde conclusie.
Irene, ik zou je slechts willen waarschuwen voor de snelle conclusie dat stikstof verdwijnt als het geen lokaal alloceerbaar effect heeft. Jan Cees Vogelaar 1 lijkt dat graag te willen, maar het is domweg een nieuw wetenschappelijk vraagstuk: onder welke omstandigheden en waar komt het naar beneden?
Nico Gerrits heeft de volgende hypothese gelanceerd en onderbouwd als plausibel: wind boven emissies en regen waar het neerkomt. De consequentie zou kunnen zijn dat er supranationaal beleid binnen de EU voor nodig is.
Bedacht moet echter worden dat landen mogelijk anders over denken. Dit kabinet zal er niet graag instappen. Duitsland en Denemarken mogelijk wel, maar zullen zich ook bedenken wat het betekent voor iedere buurman N-O-waarts.
Wat je hier ziet is een ander fenomeen: omdat de overheid zijn milieuwetgeving niet goed voor elkaar weet te krijgen, dwingen NGO's het op hun manier af. Beide partijen zijn op zoek naar hun rol. Dat probleem is de olifant in de kamer.
#76
Dank voor deze reactie.
Ik wacht ook nog steeds op een inhoudelijke reactie op NEMA en INITIATOR (nu correct gespeld). Zie ook https://research.wur.nl/en/publications/integrated-assessment-of-agricultural-practices-on-large-scale-lo
Integrated assessment of agricultural practices on large scale losses of ammonia, greenhouse gases, nutrients and heavy metals to air and water
Dit is OOK een onderdeel van Aerius. Samen met NEMA, maar van NEMA zijn geen peer reviewd wetenschappelijke artikelen, het is een fiestenmakersding van het RIVM (oid).
Zie ook de Audit van het RIVM die laatst geweest is, waar aanbevolen wordt om meer wetenschappelijk te publiceren.
Scientific Audit
RIVM Centre for Environmental Quality (Centrum Milieukwaliteit-MIL)
Report of the external audit committee
February 2024
https://www.rivm.nl/sites/default/files/2024-06/MIL Scientific Audit 2023 Final Report.pdf
Ik denk oprecht dat je het "Delfse" deel, de natuurkunde en scheikunde van pluimen in de lucht, dus OPS en DEPAC, hoe complex ook, nog kunt proberen te modelleren. Maar dan inclusief een kritisch wetenschappelijk debat, zoals Wouter Wouter de Heij zo mooi probeert te doen, met gevaar voor cancelling van zijn overall reputatie (niet alleen zijn wetenschappelijke reputatie). Hij heeft echt lef, hij durft kritisch te zijn.
Maar het Wageningse deel, de biologie, kun je alleen modelleren op celniveau. Dus celdeling bijvoorbeeld, laat zich nog wel voorspellen door een model. Of plantengroei, zoals bij theoretische productie-ecologie. Daar zitten eigenlijk de eerste modelleurs van Wageningen, uitgegroeid tot de CT de Wit onderzoeksschool. Cees de Wit was de eerste die dit deed. Maar daar modelleert men sec hoe planten groeien, dingen met huidmondjes, snelheid van groeipunten, kilogrammen opbrengst onder beheerste omstandigheden. Dat soort dingen.
Wat INITIATOR doet, dus waar milieuwetenschappers voor het eerst grootschalige modellen ontwikkelen, in combinatie met fietsenmakersding NEMA, is de stikstofkringloop modelleren in een complex systeem. Dat is veel te groot en complex. En dan niet vanuit de kringloop gedacht, maar vanuit uitstoot. Dus de theoretische achtergrond erbij is niet goed doordacht. En dermate complex dat je moet durven te concluderen: dit kun je niet modelleren. Het model geeft de werkelijkheid niet goed weer, het is meer een gedachtenexperiment.
En hou je vast, nu ga ik even boers en onhandig worden, sorry daarvoor. Ik wil hier even gesteld hebben dat ik een nieuwe rol heb, ik ben geen biologisch boerin meer, ik ben ecomodernist van politiek gedachtengoed (kleur bekennen) en ben bezig met een wetenschappelijk artikel.
Maargoed, hier volgt het boerse (praktijk) onhandige (kritisch) deel even, sorry daarvoor:
Wie gebruikt dit model het beste? Dat is MOB, de organsiatie die hier mee vergunning aanvecht van boeren, maar ook van Schiphol en allerlei andere infrastructuur. Ze kunnen dit, omdat de overheid dit model tot wettelijk toesingskader heeft gemaakt voor vergunningverlening. En ze denken ook echt dat dit goed is, ze doen het vanuit hun zuivere geweten, met oprechte bedoelingen om de natuur te redden.
En nu komt het, Volkert werkt als vrijwilliger voor deze organisatie (geen complot, zie de pleitnota's van Valentijn). En hij gebruikte eerder de WAV hiervoor, vanuit Milieuoffensief. En wie "kraakte de code" van de WAV? Dat was Chris van der Werken. Wie de code van Aerius kraakt, loopt gevaar. Wat ik je brom.
Dus, wees voorzichtig voordat je mensen cancelt met boers/onhandig/conservatief of belangenverstrengeling.
We hebben het hier over "waarheidsvinding" (alhoewel de waarheid zich nooit precies laat vinden) met een zeker risico voor eigen leven.
Omdat ik het niet aan kan zien dat de sector zoveel onrecht aangedaan wordt (met van mijn kant ook oprechte bedoeling de natuur te redden). Onrecht vanuit een overheid die modelorthodox doelredeneert, op basis van een ideologisch datadebat.
En nee, ik ben geen complotter. Ik geloof niet in verborgen agenda's. Het is polarisatie op basis van data. Laten we het debat beter voeren.