NATUURLEXICON
Verzuring
Verzuring is de term die staat voor de gezamenlijke effecten en gevolgen van vooral zwavel-
Een verzuring van de bodem is nefast voor zowel boven-
De pH is een meting van de zuurtegraad, of met andere woorden van de concentratie aan waterstofionen of protonen. De pH-
Er treedt zowel een verzuring op van het oppervlaktewater, het grondwater, de bodem en de lucht.
Bij een hogere of lagere pH van bijvoorbeeld afvalwater kunnen er verschillende effecten optreden. Deze effecten zijn echter ook afhankelijk van het bufferend vermogen (bepaald door de aanwezigheid van (bi)carbonaten) van het ontvangende oppervlaktewater. Wanneer er een hoog bufferend vermogen is, zal een hogere of een lagere pH van het afvalwater weinig effect hebben op de pH van het water.
De pH van natuurlijk water kan variëren van 4 tot 10, afhankelijk van de zure of basische aard van de doorstroomde gebieden. Een natuurlijke pH tussen 6,5 en 8,5 is kenmerkend voor oppervlaktewater waarin het leven zich optimaal ontwikkelt.
Een hogere pH kan de snelheid van biologische processen (zoals bijvoorbeeld voortplanting of afbraakprocessen door micro-
Een hoge pH heeft vooral tot gevolg dat de ammoniakconcentraties kunnen verhogen wanneer ammoniakale stikstof aanwezig is in het water. Ammoniak is immers oplosbaar in water, waardoor zowel ammonium als ammoniak kan aanwezig zijn. De aanwezigheid van ammonium in water kan ook de vorming van ammoniak veroorzaken.
Ammoniak is een giftige en bijtende stof. Ammoniak is ontvlambaar, giftig bij inademing en veroorzaakt brandwonden. Ammoniak is een milieugevaarlijke stof die zeer giftig is voor waterorganismen.
De aanwezigheid van ammoniakale stikstof in oppervlaktewater kan door de aanwezigheid van micro-
Hierdoor kan er een zuurstoftekort in het oppervlaktewater optreden enkele dagen na een lozing van ammoniakale stikstof.
De omzetting van ammonium tot nitriet kan een daling van de pH veroorzaken wanneer het bufferend vermogen van het oppervlaktewater beperkt is. Nitriet is zeer giftig voor waterorganismen. Nitriet is ook giftig voor de mens (vooral voor baby’s), aangezien het zuurstoftransport in het bloed in het gedrang kan komen. Nitraat is indirect giftig voor de mens, aangezien het kan omgezet worden tot nitriet in de maag.
De aanwezigheid van ammoniakale stikstof leidt in combinatie met vrije chloor mogelijks tot anorganische chlooramineverbindingen die giftig kunnen zijn voor waterorganismen.
De aanwezigheid van een overmaat aan stikstofverbindingen kan eutrofiëring (explosieve algengroei) van het oppervlaktewater veroorzaken. Eutrofiëring van het oppervlaktewater kan negatieve effecten veroorzaken op de waterorganismen.
Een verhoging van de pH van het water kan als gevolg hebben dat er meer opgeloste zware metalen aan de zwevende stoffen en sedimenten adsorberen. Dit kan effecten veroorzaken wanneer het slib geruimd wordt, of bij overstromingen.
Een lage pH kan directe en indirecte effecten hebben op de aanwezigheid en het voortbestaan van bepaalde dieren en planten in oppervlaktewater. In het algemeen kan gezegd worden dat jonge dieren meer hinder ondervinden dan oudere soortgenoten. Bij een pH van 5 kunnen de meeste viseieren niet uitkomen. Bij lage pH-
Lagere pH’s verhogen ook het risico van aanwezigheid van metalen in een giftigere vorm. De pH is hierbij de belangrijkste factor die de mobiliteit van zware metalen in sedimenten beïnvloedt. Bij een neutrale pH (pH 7), vertonen zware metalen een lage mobiliteit, dit wil zeggen dat ze relatief sterk aan sedimentpartikels gebonden zijn. Naarmate de pH van een sediment daalt, neemt de mobiliteit van zware metalen toe.
Sedimenten op de bodem van een rivier bevinden zich in anoxische toestand. Tijdens de oxidatie van anoxische riviersedimenten (na afzetting op land door overstromingen of door baggeren) doen er zich reacties voor waarbij er protonen geproduceerd worden, die een pH-
Oppervlaktewateren met een zwakke natuurlijke buffering, zoals de meeste heidevennen, zijn zeer gevoelig voor verzuring. Veel vennen vertonen namelijk van nature reeds een lage zuurtegraad, wat gepaard gaat met een zeer lage alkaliniteit en een hoog sulfaat-
Karakteristieke soorten (zoals Waterlobelia) kunnen stikstof enkel opnemen als nitraat en worden verdrongen door meer algemene soorten, die wel in staat zijn ammonium als stikstofbron te benutten.
De organismen in water en onderwaterbodem nemen de schadelijke stoffen op, geven deze door aan hogere predatoren of worden door deze schadelijke stoffen meteen of op termijn gedood, in hun voortbestaan bedreigd dan wel wordt hun voortplanting belemmerd of verhinderd.
De verzurende componenten worden eveneens door de wind over grote afstanden verspreid. Verzuring is dus een gevolg van de verspreiding van milieugevaarlijke stoffen. Zwaveldioxide wordt in de atmosfeer omgezet in zwavelzuur, terwijl stikstofmonoxide na oxidatie tot stikstofdioxide omgezet wordt tot salpeterzuur. Deze sterke zuren kunnen de concentratie waterstofionen in de atmosfeer zeer sterk doen toenemen, zodat de zuurtegraad kan dalen tot 4,5 of lager (hoe lager de zuurtegraad, hoe zuurder).
Het grootste deel van de stikstofdioxide-
Als gevolg van de verzurende depositie op de bodems worden deze bodems zuurder. Volgens zowel Europese als Amerikaanse studies, die eind van de jaren 1990 werden gepubliceerd, is er een dramatische verzuring van de bodems. Bodems zijn nochtans natuurlijke bronnen, niet minder belangrijk voor de gezondheid van mens en milieu dan zuiver water en zuivere lucht.
Externe verzuring is een gevolg van atmosferische neerslag van zwaveldioxide, stikstofoxiden, gereduceerde stikstofcomponenten en hun reactieproducten, afkomstig van onder andere landbouw, verkeer, industrie en energievoorziening.
Interne verzuring wordt veroorzaakt door biologische (opname van ammonium en kationen door de vegetatie), vegetatie (mineralisatie van organische fosfor en zwavelverbindingen en nitrificatie van ammonium) en fysische (uitloging van basische kationen) processen in de bodem.
Hoe meer ecosystemen beïnvloed worden door grond-
In streken met een intensieve veeteelt is er een belangrijke emissie van ammoniak, voornamelijk afkomstig van de productie en de verspreiding van dierlijke mest. Lokaal kunnen ook industriële bronnen belangrijk zijn, zoals cokesproductie, meststofproductie en de plasticnijverheid.
Ammoniak is één der belangrijkste verzurende stoffen in de lucht en levert een belangrijke bijdrage tot de verzuring van neerslag, die uiteindelijk op de bodem terechtkomt. Ammoniak is een basisch gas dat in eerste instantie zorgt voor een beperkte neutralisatie van de atmosfeer. Bij deze reactie wordt het echter omgezet in het zure ammonium. Wanneer ammonium de bodem bereikt, wordt het daar door nitrificerende bacteriën omgezet in waterstofnitraat.
De in de lucht gevormde zuren kunnen na enige tijd in vloeibare of vaste vorm uit de atmosfeer verdwijnen door uitregenen (“zure regen”). De rest verdwijnt door droge afzetting op de bodem. De verzuring veroorzaakt een verstoring in de samenstelling van de lucht, het water en de bodem.
Dit uit zich met name in een aantasting van diverse ecosystemen, in een versnelde verwering van gebouwen en in corrosie van materialen. Verzuring is een grensoverschrijdend probleem, dat een internationale aanpak vereist.
Bodems beschikken over een natuurlijke buffer van verweerbare mineralen, die tot op een zeker niveau calcium, magnesium, kalium en aluminium kunnen vrijstellen om verzurende componenten te neutraliseren. Deze verwering is echter beperkt; bij hogere deposities volstaat dit buffersysteem niet meer en worden andere reserves in de bodem aangesproken. Ook deze hebben geen oneindige buffercapaciteit en zijn in onze bossen aan sterke uitputting onderhevig.
Bij verdere uitputting van de bufferende werking gaat aluminium-
Natte weersomstandigheden zijn ongunstiger voor verzuring dan droge en arme zandbodems hebben een lagere natuurlijke buffering dan andere bodems. Naaldbomen ontvangen meer zure depositie dan loofbomen en bossen zijn gevoeliger voor verzuring dan graslanden of andere open gebieden.
Naaldbomen nemen stikstof op in de vorm van ammonium, terwijl loofbomen bijkomend ook nitraat opnemen, hetgeen enigszins neutraliserend werkt op de bodem. Nitraten, die niet door het bosbestand worden opgenomen, sijpelen van het bodemwater door tot het ondiepe grondwater. Bij verdere deposities wordt ook het diepe grondwater –en dus ook drinkwater-
De gevolgen van de verzuring voor de bodemfauna zullen veelal het resultaat zijn van de wijzigingen in de vegetatiestructuur door de verzuring. Een aantal diersoorten verdwijnen ook rechtstreeks als gevolg van een daling van de zuurtegraad.
Doordat de verzuring is afgenomen, neemt het aantal soorten korstmossen de laatste jaren weer toe.
Zwaveldioxide heeft een vergiftigende werking op korstmossen. De hoge uitstoot van zwaveldioxide door de industrie zorgde in de jaren 1960 en 1970 voor een sterke afname van korstmossen op bomen. Vanaf de jaren 1980 kwam er een geleidelijke verbetering.
Lokaal is er wel een negatieve invloed van ammoniak op korstmossen zichtbaar.
Bij de soorten die de laatste decennia vooruit zijn gegaan, zijn er relatief veel stikstofminnende soorten, die voorkomen in gebieden met intensieve veehouderij, waar veel ammoniak vrijkomt en neerslaat.
Ammoniak zorgt voor meer stikstof in de boomschors. Dit leidt tot een minder zuur worden van deze boomschors. Hierdoor verdwijnen de zuurminnende soorten op de bomen.
Zo wijzen gele korstmossen (zoals bijvoorbeeld het Groot Dooiermos) op een hoge ammoniakbelasting in het milieu. Dit korstmos wordt door de neerslag van nitraat en fosfaat eerder begunstigd dan benadeeld.
Korstmossen zijn gevoelig voor vervuiling met zwaveldioxide en ammoniak doordat zij vocht en voedingsstoffen niet met wortels, maar rechtstreeks uit de omgeving in zich opnemen. De gevoeligheid verschilt sterk tussen de soorten onderling. Sommige soorten verdwijnen, andere soorten reageren positief op een bepaalde mate van vervuiling.
Wanneer de uitstoot van ammoniak gaat dalen, zal er een daling van de stikstofminnende korstmossen zijn.
De schors van bomen en struiken, waarop korstmossen groeien, is in de meeste gevallen zelf van nature zuur, (bijvoorbeeld de schors van Gewone Es, Iep-
De verzuring heeft een uitgesproken negatieve invloed op onze zwammen.
Typische boszwammen zijn vrijwel nog enkel te vinden buiten de bossen in schrale wegbermen met bomen. De verzuring, die vaak gepaard gaat met vermesting, wordt aanzien als de belangrijkste oorzaak van de afname van mycorrhizavormende zwammen, dit zijn zwammen die in symbiose (wederzijds voordeel) leven met bomen. Dat er meer en meer mycorrhiza-
Aluminium, vrijgekomen uit aluminium-
Zwaveldioxide vermindert de voortplanting en de groeisnelheid van mossen.
Stikstofminnende planten van bossen, heiden, vennen en weilanden gaan andere soorten verdringen.
De verzuring zorgt ervoor dat bomen harder groeien dan normaal. Ze worden hierbij echter brozer, gevoeliger voor vorst-
Bij hoge concentraties ammoniak gaan de huidmondjes in het blad van bomen en planten verder openstaan. Die huidmondjes spelen een belangrijke rol bij de regulatie van de vochthuishouding. Ook de waslaag op bladeren of naalden kan worden aangetast door ammoniak. In hoge concentraties heeft ammoniak namelijk een bijtende werking. De boom wordt gevoeliger voor droogte, plagen en vorst.
Bij de afbraak van bladeren, takken en planten in een bos komt ammonium vrij, dat door bacteriën wordt omgezet in nitriet en later in nitraat (nitrificatie). Ammonium en nitraat zijn voedingsstoffen voor de planten. In natuurlijke omstandigheden is de zogenaamde stikstofcyclus in een bos gesloten. Bij een te grote aanvoer van stikstof wordt de opslagcapaciteit echter overschreden. Overtallig stikstof wordt dan omgezet in nitraat, waarbij zuur gevormd wordt.
Het nitraat spoelt dan weg via het bodemwater en er treedt een algemene bodemverzuring op. Hierbij stikstofminnende planten vrij spel terwijl andere planten verdwijnen. De echte bosplanten raken hierbij in de verdrukking.
Vooral vegetaties of levensgemeenschappen die voorkomen op weinig gebufferde bodems, zoals zure zandgronden, lijden sterk onder de verzuring. Met extra zuur gaat de bodem nog verder verzuren en daalt de beschikbaarheid van een aantal voedingsstoffen. Tegelijk neemt de toxiciteit van een aantal elementen in de bodem toe. Plantenwortels vinden niet meer wat ze nodig hebben, terwijl de gevoelige wortelhaartjes afsterven. Veel plantensoorten kunnen daardoor niet overleven op verzuurde terreinen.
In heidegebieden overtreft de jaarlijkse aanvoer van stikstof door atmosferische depositie de jaarlijkse opname en fixatie door de heidevegetatie en de bodem. Verzuring zorgt ervoor dat verzuringsgevoelige plantensoorten verdwijnen ten voordele van zuurtolerante soorten. Ook stikstofminnende soorten rukken op door het verhoogde aanbod van ammoniak. Heide op zandgronden en kalkarme vennen zijn het meest gevoelig voor verzuring. Verzuring leidt tot vergrassing.
In bossen met een verlaagde zuurtegraad, dus met een verzuurde bodem, komen er geen diepgravende wormen meer voor. Hierdoor is de afbraaksnelheid van het strooisel, de vermenging van de humus met de minerale bodem en de bodemverluchting in deze bossen gering. De typische voorjaarsflora neemt af, terwijl zuur-
Bij een neutrale zuurtegraad is aluminium weinig oplosbaar, maar naarmate de omgeving zuurder wordt, lost aluminium op uit de bodem en worden planten en dieren langzaam vergiftigd. Het ondiepe grondwater zakt op termijn dieper de bodem in en komt dan terecht in putten waaruit drinkwater wordt gewonnen.
Zuur, voedselarm venwater is weinig geschikt voor weekdieren zoals slakken. Het optreden van slakken in deze wateren betekent dat er eutrofiëring aan het optreden is.
Vanwege hun behoefte aan kalk voor de aanmaak van het huis en voor het leggen van de eieren, leven maar weinig huisjesslakken in zurige heide-
Een verminderd aantal huisjesslakken zorgt dan weer voor een negatieve impact op vogels. Deze benutten de kalk van slakkenhuisjes voor de aanmaak van de eitjes. Slechte eischalen zorgen voor minder broedsucces bij vogels.
De verzuring van voedselarme en matig voedselrijke vennen op zandgronden is dramatisch voor libellen. Hierdoor verdwenen reeds enkele soorten (Dwergjuffer, Sierlijke Witsnuitlibel) uit Vlaanderen.
Verzuring van zwak gebufferde wateren (wateren die op zichzelf reeds naar de zure kant neigen) zorgt ervoor dat er aluminium vrijkomt in het water. De ademhaling van libellenlarven wordt negatief beïnvloed door een lage zuurgraad en een hoge aluminiumconcentratie.
De bekalking van verzuurde vennen teneinde de verzuring te neutraliseren geeft meestal troebeler water tot gevolg. Ook diverse verontreinigingen, baggerwerken en vermesting met als gevolg eutrofiëring van het water zorgen voor een vertroebeling van het water. Dit is zeer slecht voor de libellenlarven.
Anderzijds kunnen soorten die aangepast zijn aan een zuurdere omgeving zich uitbreiden. Bovendien komen er in sterk verzuurde vennen geen vissen meer voor, een factor die voor de larven ook gunstig uitvalt. Een aantal algemenere soorten kunnen zich hierdoor uitbreiden.
Maar bij een voortgaande verzuring zijn deze soorten toch gedoemd om te verdwijnen.
Vlinders kunnen op verschillende momenten in hun levenscyclus nadelige effecten ondervinden van verzuring. De waardplanten, waarop de vlinders hun eitjes leggen en waarvan de rupsen eten, verdwijnen, zodat de vlindersoorten die van deze planten afhankelijk zijn, ook verdwijnen.
Door verzuring vermindert het vermogen van vissen om met hun kieuwen zuurstof uit het water op te nemen. De productie neemt af en de ontwikkeling van het jonge broed wordt geremd. Volwassen vissen worden gevoeliger voor schimmelinfecties.
Bij amfibieën is de invloed van verzuring goed merkbaar aan de eiklompen en de eisnoeren; als de verzuring te sterk wordt, gaan de eieren beschimmelen en zich niet ontwikkelen.
Verzuring leidt tot een vermindering van het aantal huisjesslakken. Dit heeft tot gevolg dat vogels de kalk van de slakkenhuisjes niet meer kunnen benutten voor het aanmaken van de eischalen. Het broedsucces van vogels op bijvoorbeeld verzuurde arme zandgronden blijkt inderdaad lager te zijn dan vroeger. Veel eieren hebben een te dunne schaal waardoor het ei gemakkelijk breekt of de inhoud uitdroogt. In bossen met rijkere grond komt dit fenomeen niet voor.
Een ernstige aanpak van het verzuringsprobleem vereist een drastische vermindering van de uitstoot van de verzurende stoffen. De emissies van zwaveldioxide tijdens en na de verbranding van steenkool kunnen worden verminderd door specifieke technieken zoals wervelbedverbranding, integrale vergassing, rookgasontzwaveling of rookgaswassing. De uitstoot van stikstofoxiden door het verkeer kan bijvoorbeeld worden verminderd door lagere snelheden, een driewegkatalysator of zwavelarme diesel.
Slechts het gebruik van alternatieve motorbrandstoffen (aardgas, biobrandstoffen en waterstof) en alternatieve technologieën (zoals elektrische en hybride voertuigen) kunnen een kentering brengen in de dramatische luchtverontreining in Vlaanderen.
Alvast moet het gebruik van zwavelarme brandstof en van aardgas verder worden gepromoot.
Als effectgerichte maatregel tegen verzuring gaat men soms over tot bekalking met calcium en/of magnesium in een aangepaste dosering. Homogene naaldbossen worden omgevormd tot gemengde bossen. Gemengde bossen vangen minder zure depositie op en hebben een hogere nitraatbehoefte. In de landbouw moeten er nog meer emissieperkende maatregelen worden genomen tegen de uitstoot van ammoniak.
Mestinjectie en een verdere inkrimping van de veestapel moet de uitstoot van ammoniak verder doen dalen. Ook ammoniakarme stallen en stikstofarm veevoerder kunnen voor een verdere daling van de stikstofemissies instaan.
Door de toenemende uitstoot van koolstofdioxide in de atmosfeer warmt niet alleen de aarde op. Het broeikasgas lost ook op in zeewater, dat daardoor verzuurt en de bescherming van schaal-