kunstbus

Ben jij de slimste mens? Test je kennisniveau op YaGooBle.com.
Dit artikel is 15 02 2018 15:59 voor het laatst bewerkt.

verzuring

Verzuring van bodem of water kan een gevolg zijn van natuurlijke bodemverzuringsprocessen door bijv. CO2 maar ook van bodemgebruik, bosbouw en emissie van vervuilende gassen door fabrieken, landbouwbedrijven, elektriciteitscentrales en transport.

De zuurgraad van een oplossing, ofwel de concentratie H+ in de oplossing, wordt aangegeven met pH, een maat die praktisch loopt van 0 tot 14. In tegenstelling tot wat je misschien zou verwachten is het hoe lager de pH hoe hoger de H+-concentratie hoe zuurder de oplossing. De pH van een neutrale waterige oplossing ligt bij kamertemperatuur rond de 7 pH. Zure oplossingen hebben een pH lager dan 7, en dus een hoge zuurgraad. Basische (of alkalische) oplossingen hebben een pH hoger dan 7 en dus een lage zuurgraad.
De pH is gelijk aan het tegengestelde van de logaritme (met grondtal 10) van de concentratie H+ protonen (H+ is een verkorte schrijfwijze voor het (hydr)oxoniumion H3O+).  De eenheid van concentratie is hierbij mol/liter. Omdat deze concentraties zeer klein kunnen worden, is het handiger om met de logaritmische schaal te werken. In formulevorm wordt de pH aldus gedefinieerd als volgt: pH = -log[H+]. Hoe lager de pH hoe hoger de concentratie hydronium-ionen (H3O+) in de oplossing is. Hoe hoger de pH hoe lager de concentratie hydronium-ionen en dus hoe hoger de concentratie hydroxide-ionen (OH-). De twee getallen samen komen (in principe) altijd uit op 14.

Buffercapaciteit
De bodem bevat van nature stoffen die zuren verwerken. Dit wordt wel de buffercapaciteit van de bodem genoemd. Hiertoe behoren kalk, mineralen, humus, aluminium- en ijzeroxide. Zodra de buffercapaciteit op is, verzuurt de bodem. Hierdoor komen onder andere giftige metalen (aluminium) en nitraat vrij, die uitspoelen naar het grond- en oppervlaktewater. Ook belangrijke voedingsstoffen als kalium, calcium en magnesium komen los en spoelen weg. Vooral kalkloze gronden, (en veel Nederlandse bosgronden zijn kalkloos), hebben te lijden onder verzuring door zure depositie.

Bodemverzuring wordt in de literatuur vaak beperkt tot een daling van de pH in de bodemoplossing. Hierin komt echter niet de invloed van zuurproductie op de vaste fase (minerale grond, organische stof) tot uitdrukking. De vaste fase van de bodem kan tot op een bepaald moment de zuurproductie neutraliseren door middel van verwering en uitwisseling van H+-ionen aan klei en humus. Hiermee daalt de buffercapaciteit of zuurneutralisatiecapaciteit van de bodem echter wel. Het is daarom beter bodemverzuring te definiëren als: een afname van de buffercapaciteit van de vaste fase die op korte of lange termijn gevolgd wordt door een pH-daling in de bodemoplossing op langere termijn.

Potentieel zuur
Om aan te geven hoe groot de verzuring is, wordt vaak de term potentieel zuur gebruikt. Dit is gedefinieerd als de maximale verzuring, die potentieel verzurende stoffen als zwaveldioxide, stikstofoxiden en ammoniak in bodem en water teweeg kunnen brengen. De daadwerkelijke verzuring in bodem en water kan zoals gezegd lager zijn. Deze hangt namelijk af van een aantal processen zoals buffercapaciteit  van de bodem en opname van de stoffen door planten. Het vermogen van een stof om verzurend te werken, wordt uitgedrukt in zuurequivalenten per hectare (z-eq/ha). Een zuurequivalent is de hoeveelheid zuur (H+) in mol/ha die kan ontstaan in bodem of water. Hierbij geldt: 1 mol zwaveldioxide (SO2) levert 2 mol zuur (of H+) = 64 gram SO2, 1 mol stikstofoxiden (NOx) 1 mol zuur = 46 gram NOx en 1 mol ammoniak (NH3) 1 mol zuur = 17 gram NH3. Ammonia (NH4+) ontstaat door neutralisatie van zwavelzuur en salpeterzuur in het wolken- of regenwater dat bij de nitrificatie in de bodem weer vrijkomt, vandaar ook 2 mol zuur.

Zure regen (versterkte verzuring)
Vervuilende uitstoot bevat onder andere zwaveldioxide (SO2), stikstofoxiden (NOx) als stikstofmonoxide (NO) en stikstofdioxide (NO2), ammoniak (NH3) en vluchtige organische stoffen (VOS). Deze minerale stoffen en gassen of luchtverontreiniging (aerosolen), het zogenaamde secundair fijn stof, worden in verband gebracht met gezondheidsschade én belanden in natte en droge vorm via lucht of water op het aardoppervlak. Vanwege de directe en als gevolg van complexe en gekoppelde chemische en fysische omzettingen indirecte verzurende werking wordt dat dan zure depositie (zure regen) genoemd. Op de bodem of het oppervlaktewater kan deze verzuring (en vermesting) veroorzaken en leiden tot de aantasting van ecosystemen of bouwwerken en materialen.

In de praktijk komt het merendeel van de potentiële zuurdepositie in de vorm van droge depositie op de bodem terecht en slechts een deel in de vorm van natte depositie (regen, hagel en sneeuw). Bij droge depositie kan men bijvoorbeeld denken aan het oplossen van SO2 en NO2 in oppervlaktewater. Zwaveldioxide laat zich gemakkelijker door natte depositie verwijderen dan stikstofdioxide omdat het makkelijker in regendruppels wordt geabsorbeerd.

Bij de huidige hoge CO2-concentratie in de lucht heeft natuurlijk, onverontreinigd wolken- en regenwater een pH van rond de 5,6 pH doordat CO2 uit de lucht oplost in het regenwater en het zwak zure koolzuur vormt, dit was voorheen rond 5,8 pH. In de jaren tachtig had het regenwater in Nederland door luchtvervuiling wel gemiddelde pH-waardes tot 4,3 pH. 

Bij een gemiddelde pH van de neerslag van circa 4,3 pH in de jaren '80 en een gemiddelde jaarlijkse neerslag in Nederland van 750 mm zou dit neerkomen op een H+-toevoer van ongeveer 0,4 kmol ha-1j-1. De gemiddelde potentiële zuurdepositie in Nederland lag destijds vanwege de vervuilende stoffen echter op 6,0 kmol ha-1j-1. Hiervan kwam ongeveer 1/3 deel uit natte depositie (2,1 kmoI ha-1j-1) en 2/3 uit droge depositie (3,9 kmol ha-1j-1).  In bossen liep deze depositie zelfs op tot 7,5 kmol ha-1j-1. Dit is equivalent aan een jaarlijkse neerslag van 750 mm met een pH van 3.0, bijna 20 maal zuurder dus. Bomen fungeren als efficiënte filters voor de gasvormige zuurvormers SO2, NOx, en NH3. Deze gassen worden op het bladerdak omgezet in ammoniumsulfaat (en ammoniumnitraat). Het gehalte aan SO42-, NO3- en NH4+ in de regen die door de kruin en langs de stam onder de boom valt, is dan ook veel hoger dan van de regen die elders valt. Deze doorval die zowel natte als droge depositie bevat noemt men ook wel interceptie-depositie. Deze is niet gelijk aan de totale depositie, omdat de samenstelling ervan beïnvloed wordt door processen aan het bladoppervlak, zoals opname en uitloging van elementen.

Verzurende stoffen kunnen dus al zuur zijn als ze in de atmosfeer worden gebracht (bijvoorbeeld zoutzuur), maar ook in de atmosfeer, op planten, op materialen, in de bodem of in het water worden omgezet in zuren. Stoffen waaruit zuren ontstaan zijn zwaveldioxide (SO2), de nitreuze gassen (NOx) en aërosolen (vaste en vloeibare in de atmosfeer zwevende deeltjes) zoals ammoniumzouten en chloride-ionen (boven zee).

De hierboven genoemde stoffen worden in de atmosfeer of in de bodem door oxydatie omgezet in andere stoffen. Stoffen die ontstaan zijn onder andere zwavelzuur (H2SO4) en salpeterzuur (HNO3), welke samen met ammoniak (NH3) weer kunnen reageren tot ammoniumsulfaten: 2NH3 + H2SO4 → (NH4)2SO4 en ammoniumnitraten: NH3 + HNO3 → NH4NO3. Deze zuurproduktie wordt in de bodem gecompenseerd voor zover het gevormde sulfaat en nitraat gereduceerd of opgenomen worden:
 • In het geval van reductie wordt de atmosfeer opnieuw met potentieel zure gassen verrijkt (N2, H2S, SO2). Het netto-effect van de opeenvolgende oxydatie en reductie is nihil wat zuurproduktie of -consumptie betreft.
 • In het tweede geval worden de potentieel zure zwavel- en stikstofgassen in organische vorm opgeslagen en gaat deze inbouw in biomassa evenmin met een netto-H+-overdracht gepaard.

De actuele zuurproduktie in de bodem ten gevolge van zure regen kunnen we schatten, wanneer niet alleen de aanvoer maar ook de afvoer van ionen in ogenschouw wordt genomen. De afvoer wordt, zoals gezegd, sterk bepaald door opname- en reductieprocessen. Voor stikstof zijn deze in het algemeen belangrijker dan voor zwavel. Uit metingen blijkt, dat SO2 in het algemeen voor 100% verzurend werkt en NO2 en NH3 voor 0 tot 80%.

Zure regen leidt tot zuurproduktie in de bodem voor zover SO2, NOx en NH3 geoxydeerd worden tot sulfaat en nitraat en deze stoffen vervolgens niet meer door vegetatie worden opgenomen of gereduceerd. Schattingen van de H+-produktie variëren van 2,0 tot 6,5 kmol ha-1j-1, afhankelijk van verschillen in brutodepositie en de verzurende werking van de stikstofverbindingen (NH3 en NOx). Als we deze waarden vergelijken met die welke door natuurlijke verzuring en het bosbeheer worden veroorzaakt, zien we dat het aandeel van zure regen in de H+-produktie relatief gering is in kalkrijke gronden (10-45%) en hoog tot zeer hoog in kalkloze gronden (60-90%).

Bronnen
De belangrijkste vervuilende bronnen van verzurende (en vermestende) stoffen in Nederland, naast de (natuurlijke) aanwezigheid van verzurende deposities als CO2, zijn:
 • verkeer en vervoer is de belangrijkste bron van stikstofoxiden, vooral bij verhoogde cylindertemperatuur (files, hoge snelheden). De industrie en de energiesector zijn andere belangrijke bronnen.
 • Industrie, raffinaderijen en energie zijn verantwoordelijk voor 90% van de emissie van zwaveldioxide. Zwaveldioxide komt hoofdzakelijk vrij bij de verbranding van kolen en olie.
 • vooral de landbouw draagt bij aan de emissie van ammoniak in Nederland. De huidige overmaat aan ammoniak in het natuurlijke milieu is vooral uit de agrarische sector (landbouw en veeteelt) afkomstig. De ammoniak ontsnapt uit de stallen of komt in de lucht terecht na bemesting van het land. Meer dan de helft van de verzuring in Nederland komt door de uitstoot van ammoniak.

Ammoniak is een basische (niet zure) anorganische verbinding van stikstof en waterstof met de molecuulformule NH3. Ammoniak of het aan water gebonden ammonia/ammonium (NH4+) (ontstaan uit een verbinding met zwavelzuur en salpeterzuur) kan in de bodem echter door (langzame) oxidatie worden omgezet in stikstofmonoxide (NO) dat met behulp van dizuurstof (O2) en water (H2O) weer wordt omgezet in zwavelzuur of salpeterzuur (HNO3) dat wel verzurend werkt. De H+-ionen in de neerslag (natte depositie) nog gebonden aan ammonia zullen na nitrificatie ook tot extra zuurproduktie leiden.

Naast het veroorzaken van verzuring en vermesting, waarover onderaan deze pagina meer, kan het uit ammoniak ontstane nitraat ook het grondwater vervuilen.

In de troposfeer wordt stikstofdioxide onder invloed van het ultraviolette deel van het zonlicht gesplitst in stikstofmonoxide en een zuurstofatoom. Deze reactie vormt de primaire reactie voor een reeks van volgreacties, onder andere door de aanwezigheid van reactieve koolwaterstoffen. In het proces van de vorming van zuren speelt het hydroxylradicaal (OH-) een belangrijk rol. Het radicaal vormt bijvoorbeeld met stikstofdioxide salpeterzuur (HNO3). Een van de reacties waarbij het hydroxylradicaal wordt gevormd, is de reactie van een reactief zuurstofatoom met water.

De meeste vormen van luchtverontreiniging kunnen grote afstanden in de atmosfeer afleggen. Hoe langer de verblijftijd van een stof in de atmosfeer, hoe verder een stof zich kan verplaatsen. De afstand waarover luchtverontreiniging zich kan verspreiden is van meerdere factoren afhankelijk. Belangrijke factoren zijn atmosferisch-chemische eigenschappen van de betreffende stof, meteorologische omstandigheden en de depositiesnelheden. Vermestende en verzurende depositie komen in Nederland beide voor 30% uit het buitenland.

Natuurlijke bodemverzuring
Al zo lang de aarde bestaat, vindt er via transport door bodem, water en lucht, een kringloop en verdeling van stoffen plaats, die zolang er geen natuurramp plaatsvindt resulteert in een schijnbare stationaire toestand waar de natuur zich op kan instellen. Het grote verschil tussen antropogene en natuurlijke emissies is dat de antropogene emissies plaatselijk zeer geconcentreerd optreden, zoals in de industriegebieden in de VS en in Europa, terwijl de natuurlijke emissies over de gehele wereld zeer verspreid zijn. Behalve voor NH3 (200%) zijn de antropogene bijdragen geringer dan de natuurlijke emissies. Voor NOx is dat 5% en voor SO2 zo'n 40%.

De natuurlijke achtergrondconcentraties in de troposfeer van SO2 en NOx worden geschat op enkele microgrammen per m3. In de geïndustrialiseerde landen blijken echter wel hogere concentraties voor te komen. De waarden daarvan wisselen sterk onder invloed van de veranderende weersomstandigheden. In Nederland worden o.a. door het Nationaal Meetnet voor Luchtverontreiniging, dat wordt beheerd door het Rijksinstituut voor de Volksgezondheid, gemiddelde waarden per jaar gemeten van 10 - 40 µg/m3 voor SO2 en 20-40 µg/m3 voor NO2. - (1996)

Natuurlijke bodemverzuring vindt plaats door dissociatie van CO2 (zeker in een land als Nederland waar veel neerslag valt), nitrificatie, en ophoping van organische stof. Algemeen geldt dat de bodem verzuurt, wanneer de elementenkringloop in een ecosysteem niet gesloten is. Dan heffen de verschillende processen die tot zuurproduktie of -consumptie leiden, elkaar niet meer op.

• De elementenkringloop wordt grotendeels bepaald door ionenopname enerzijds en mineralisatie anderzijds. Als de plant kationen of anionen opneemt leidt dat tot respectievelijk H+-produktie en H+consumptie. De plant scheidt namelijk bij ionenopname H+-ionen of OH--ionen (HCO3--ionen (bicarbonaat)) uit om de elektroneutraliteit van het plantenweefsel en de bodemoplossing te handhaven. Omgekeerd zal de plant bij mineralisatie van organische stof, waarbij kationen en anionen vrijkomen, zuur consumeren c.q. produceren.
 • Oxydatie- en reductie-reacties kunnen in de bodem eveneens fungeren als respectievelijk zuurbron en zuurput. Oxydatie-reacties zijn met name van belang binnen de stikstof- en zwavelkringloop, en wel bij de mineralisatie van organische stikstof en zwavel tot nitraat en sulfaat. Reductie-reacties zijn kwantitatief slechts belangrijk bij ondiepe grondwaterstanden.
In een natuurlijk ecosysteem geven bovenstaande processen echter in het algemeen geen aanleiding tot bodemverzuring, omdat de mineralisatie en opname van kationen en anionen met elkaar in evenwicht zijn (uitgezonderd tijdens de "aanloopfase" van de vegetatie). Verder leiden oxydatie- en reductiereacties alleen dan tot een netto zuurproduktie, wanneer beide processen elkaar voortdurend afwisselen, zoals bijvoorbeeld in periodiek met water verzadigde gronden. De afwisseling oxydatie en reductie van ijzer (ferrolyse) of zwavel (pyrietverzuring) kan in dit geval tot (extreme) verzuring leiden.

De verzuring kunnen we kwantificeren op basis van de uitspoeling aan HCO3- of RCOO- en door de gehalten aan kationen in de ondergrond en de bovengrond met elkaar te vergelijken. Op kalkrijke gronden liggen de waarden voor natuurlijke verzuring veel hoger (7,5-20 kmol ha-1j-1) dan op kalkloze gronden (0,1-0,9 kmol ha-1j-1). In het laatste geval is de invloed op de pH echter groter vanwege de lage buffercapaciteit van deze gronden.

CO2
Natuurlijke bodemverzuring wordt in normale omstandigheden daarom hoofdzakelijk veroorzaakt door de dissociatie van CO2 en organische zuren (zwakke zuren) die in de bodem gevormd worden door de aanwezigheid van CO2 in de atmosfeer.

In een natuurlijk ecosysteem zal de bodem toch verzuren, omdat de koolstofkringloop van nature niet gesloten is. In tegenstelling tot de meeste andere elementen wordt koolstof niet opgenomen uit de bodem, maar uit de atmosfeer (in de vorm van CO2). CO2 wordt tijdens de fotosynthese in het plantenweefsel vastgelegd en vervolgens komt het bij de wortelademhaling en de mineralisatie van organische stof weer vrij. Een deel van het CO2-gas diffundeert naar de atmosfeer, maar een ander deel dissocieert bij voldoende hoge pH in water volgens: CO2 + H2O ⇆ HCO3- + H+. Met deze vergelijking kan overigens worden berekend dat de zuurproduktie, bij het heersende CO2-gehalte in de bodem, beneden een pH van 4,5 à 5,0 verwaarloosbaar is. Dissociatie van CO2, is daarentegen op kalkrijke gronden met een hoge pH een zeer belangrijk zuurproducerend proces. De H+-ionen worden in deze gronden geneutraliseerd, doordat kalk (calciumcarbonaat) oplost. Ontkalking is een vorm van bodemverzuring, omdat de buffercapaciteit van de bodem (vaste fase) als gevolg hiervan afneemt. De pH blijft overigens hoog (> 6,5), zolang er nog kalk in de bodem aanwezig is.

De zuurproduktie ten gevolge van dissociatie van CO2, kan worden geschat op basis van de uitspoeling van bicarbonaat (HCO3-) of uit de mate waarin de bodem in de loop ter tijden is ontkalkt  door het kalkgehalte in de ondergrond en de bovengrond met elkaar te vergelijken. Het is ook mogelijk om een theoretische schatting te maken. Uitgaande van CO2-spanningen in de bodem variërend van 5 mbar (aërobe grond) tot 100 mbar (maximum in anaërobe grond) en een neerslagoverschot van 300 mm j-1 kan worden berekend, dat de H+-produktie varieert van circa 7,5 tot 20 kmoI ha-1j-1 (Breeuwsma & De Vries 1984).

Door dissociatie van CO2 zal de pH in de bodemoplossing niet verder dalen dan 4,5 à 5,0. In de praktijk komen echter lagere waarden voor, met name op zandgronden. Dit komt, omdat slechts een deel van het verse organische materiaal volledig wordt afgebroken tot CO2. De rest wordt onvolledig afgebroken, waarbij organische zuren gevormd worden die bij lagere pH-waarden nog protonen (H+ionen) kunnen afsplitsen. Organische zuren zijn dan dus tussenprodukten bij de verdere afbraak van organische stof tot CO2. Op kalkrijke gronden en cultuurgronden leveren ze nauwelijks een bijdrage aan de verzuring, omdat de vorming veelal net zo snel is als de afbraak. De strooisellaag is op deze gronden dun. Op natte gronden met een laag gehalte aan elementen die organische stof kunnen stabiliseren, en met een lage pH wordt de mineralisatie echter geremd en worden naar verhouding meer organische zuren gevormd. De strooisellaag is op dergelijke gronden ook dikker. De dissociatie van organische zuren (aangegeven als RCOOH) kan als volgt worden weergegeven: RCOOH ⇆ RCOO- + H+.

De H+-produktie wordt in de bodem voornamelijk geneutraliseerd door verwering van kationen die een complex vormen met organische anionen (RCOO-). Hoewel bij de verwering ook basen (Ca, Mg, Na, K) vrijkomen, komen bij lage pH-waarden vooral aluminium en ijzer vrij. In tegenstelling tot dat van de basen komt het transport van aluminium en ijzer veelal op geringe diepte tot stilstand. De uit- en inspoeling van aluminium, ijzer en humus wordt podzolering genoemd. Het leidt tot de karakteristieke uitspoelings- en inspoelingshorizonten in podzolgronden. Wanneer men het effect van podzolering over het gehele bodemprofiel bekijkt, verzuurt de bodem pas als organische anionen met aluminium, ijzer en basen uitspoelen naar het grondwater. Terzijde zij opgemerkt, dat menselijke beïnvloeding in de vorm van strooiselroof en dergelijke niet noodzakelijk is om het podzoleringsproces en de daarmee gepaard gaande pH-daling op gang te brengen.

Beheer
De invloed van het beheer op verzuring is meestal gering. Kort nadat bomen gekapt zijn, kan de zuurproduktie wel tijdelijk zeer hoog zijn, doordat de mineralisatie dan niet door ionenopname gecompenseerd wordt.

• Afvoer: Het kappen van bos en de afvoer van hout beïnvloeden de bodemverzuring. Kappen betekent een radicale verstoring van de elementenkringloop. Hierbij is sprake van twee verschillende effecten die beide tot verzuring leiden. Ten eerste worden als gevolg van kappen de ionen die door de vegetatie zijn opgenomen, permanent uit de bodem verwijderd. Wanneer men de stikstofhoudende ionen (zoals NH4+ en N03-) buiten beschouwing laat, worden er meer kationen dan anionen opgenomen. De verwijdering van dit kationenoverschot leidt tot een netto zuurproduktie.

Stikstof dient bij bosbeheer niet te worden meegerekend, omdat de accumulatie van dit element in de biomassa op onbemeste gronden geen invloed heeft op de consumptie of produktie van zuur in de bodem. Van nature bevat een grond namelijk geen stikstof. Alle stikstof die in biomassa (organische stof, vegetatie) accumuleert, is dan ook uiteindelijk afkomstig uit de atmosfeer en bij luchtstikstofbinding worden geen H+-ionen uitgewisseld. Het transport van stikstof uit organische stof naar vegetatie is slechts een interne transformatie van stikstof in biomassa. Hierbij wordt netto evenmin zuur geproduceerd. De vorm waarin stikstof wordt gemineraliseerd en opgenomen, heeft hierop geen invloed. Wanneer stikstof vrijkomt als ammonia (NH4+) wordt er zuur geconsumeerd, maar bij opname van NH4+ wordt zuur geproduceerd. Voor stikstoftrioxide (N03-) geldt het omgekeerde. In beide gevallen is het netto-effect nihil.
In de literatuur wordt herhaaldelijk tegen bovenstaand principe gezondigd. Veelal wordt bij de berekening van de zuurproduktie als gevolg van ionenopname met een bepaalde NH4+/N03--verhouding gewerkt. De fout die men hierbij maakt, is dat men in feite alleen de opname in beschouwing neemt. Dit zou alleen juist zijn wanneer NH4+ en N03- als mineralen in de bodem aanwezig waren. Hierdoor komt men tot (veel) te hoge schattingen van de verzuring als gevolg van bosbouw. Een vergelijkbare fout wordt gemaakt, wanneer de zuurproduktie die het gevolg is van de ophoping van een strooiselIaag, berekend wordt op basis van de vorm waarin stikstof is opgenomen. Theorieën over de verzuring van gronden zijn eveneens onjuist voor zover bovengenoemde denkfout eraan ten grondslag ligt.

Verwijdering van vegetatie leidt tot bodemverzuring, doordat meer (niet-stikstofhoudende) kationen dan anionen aan de bodem onttrokken worden. Het is daarom van belang de verwijdering van biomassa in de vorm van strooisel en takken zoveel mogelijk te beperken. De verzuring die het gevolg is van de verwijdering van biomassa, kan men schatten op basis van de groeisnelheid en de chemische samenstelling van de vegetatie (bomen). Hierbij mag men uiteraard alleen het deel van de boom betrekken dat werkelijk uit het bos wordt verwijderd. De meeste literatuurwaarden hebben echter betrekking op het kationenoverschot dat in de stam, de takken en de wortels accumuleert. Aldus verkregen waarden voor de H+-produktie variëren van 0.5 tot 2,0 kmol ha-1j-1. In het algemeen bedraagt de verzuring ten gevolge van het verwijderen van boomstammen niet meer dan 0.5 à 0.6 kmol ha-1j-1.

Tevens is het aan te bevelen om de grond na kappen niet lang onbegroeid te laten liggen, omdat de netto-mineralisatie in dit geval tijdelijk tot een sterke toename van de verzuring kan leiden (tot ca. 6 kmol ha-1j-1).

• Mineralisatie: Het tweede effect van kappen is, dat de mineralisatie van ionen de opname sterk overtreft (de kringloop is doorbroken). Dit is echter slechts een tijdelijk effect, aangezien de hergroei van het bos in het algemeen vrij snel is. Voor zover er echter sprake is van nettomineralisatie kan dit tot een sterke H+-produktie leiden, aangezien organische stof meer stikstof en zwavel dan kationen bevat. Vermoedelijk treden dit soort tijdelijke effecten ook op bij sterke veranderingen in klimaat- en weersomstandigheden. Bij dit tijdelijke effect beïnvloedt stikstof de zuurproduktie. De verzuring treedt niet op, wanneer de nitrificatie (oxydatie van NH4+ tot NO3-) sterk wordt geremd. Hoewel de snelheid van het nitrificatieproces bij lage pH-waarden afneemt, is het veelal ook in zure bosgronden snel genoeg om al het ammonium dat bij de mineralisatie vrijkomt, om te zetten in nitraat. De zuurproduktie als gevolg van mineralisatie kan men schatten met een aanvoer-afvoer-balans van kationen en anionen in de strooiselIaag. Gegevens van een ontbossingsexperiment in Hubbart Brook in New Hampshire waar de ondergroei kunstmatig door herbiciden werd onderdrukt, wijzen op een H+-produktie van ongeveer 6 kmol ha-1j-1. Wanneer na het kappen opnieuw wordt geplant, is de verzuring door nettomineralisatie van zeer korte duur en vrijwel verwaarloosbaar ten opzichte van het permanente effect van de verwijdering van biomassa (onttrekking van kationen uit de bodem). Wanneer de grond na kappen echter lang braak zou blijven liggen, kan het tijdelijke mineralisatie-effect van enig belang zijn. Overigens ontstaat in dit geval binnen één à anderhalf jaar een natuurlijke bodem bedekkende begroeiing.

Effecten op de natuur door verzuring en vermesting van de bodem
Een direct effect van zure regen is de verlaging van de zuurgraad van grond- en oppervlaktewater. Gevoelig zijn vooral die gebieden die een dunne bodemlaag hebben op een granieten onderlaag (Canada, Scandinavië). De buffercapaciteit van deze gebieden ten opzichte van zure regen is zeer gering vergeleken met gebieden met een kalkhoudende bodem, zoals in Nederland. Door de dalende zuurgraad sterven vissen en amfibieën.

Kalk neutraliseert weliswaar het zuur, maar daardoor stijgt de kooldioxideconcentratie van grond- en oppervlaktewater. Daarvoor gevoelige planten verdwijnen.

Als de pH een waarde van 4,5 of lager bereikt, gaat ook aluminium in oplossing. Uitgespoelde aluminiumdeeltjes tasten de zeer fijne haarwortels aan, de voornaamste oorzaak van bossterfte.

De deposities en vrijgekomen giftige metalen en nitraten dringen via bladeren en wortels in planten en bomen, waardoor deze vatbaarder worden voor ziekten, stormschade en droogte. In de uitgespoelde bodems vinden bomen en planten ook niet meer de juiste voedingsstoffen dat ze ook vatbaar voor ziekten maakt. Bovendien kunnen ze de voedingsstoffen die er wel zijn, moeilijker opnemen.

Zure depositie tast ook rivieren en meren, en uiteindelijk de dieren die er in leven of uit drinken aan door hogere zuur- en aluminiumconcentraties.

Daarnaast tasten verzuring en vermesting het grondwater aan. Omdat twee derde van het Nederlandse drinkwater uit de grond komt, is het een mogelijke bedreiging voor de volksgezondheid. Een te hoge concentratie nitraat in het drinkwater is met name schadelijk voor baby's.

Naast uitspoeling is ook sprake van verdringing van voedingsstoffen. Als er relatief veel ammoniakzouten in de bodem zitten, kunnen bomen en planten ander voedsel minder goed opnemen.

Een ander effect is een verarming van de grond. De zuren reageren met calcium-, magnesium- en kaliumzouten, waardoor deze voor de plant noodzakelijke voedingsstoffen uitspoelen.

Voor Nederland moet men ook rekening houden met de sterke verzuring van de bodem ten gevolge van verrotting van blad en dergelijke. Ook hierbij komen aluminiumionen vrij, die echter door de organische zuren worden afgeschermd. De anorganische zuren kunnen dat niet.

Scandinavië heeft veel zure regen en verzuurde meren en maar weinig bosschade, terwijl de bodem veel meer aluminium bevat dan de Duitse bodem. Een verklaring hiervoor kan zijn dat de meeste vervuiling in de winter geproduceerd wordt. Als de gevallen sneeuw smelt, komt in korte tijd veel verzuurd water in de bodem. Door de rotsige bodem stroomt het zure water snel weg, waardoor het niet lang genoeg met de aarde in contact is om de chemische reacties goed te laten verlopen. De bomen hebben daardoor minder te lijden, de meren zullen echter juist sneller verzuren.

Bij het toeschrijven van schade aan zure regen moet men attent zijn op mogelijke andere oorzaken, als grondverdichting, wateronttrekking, ecologische veranderingen, zoutschade of tijdelijke veranderingen van de grondwaterspiegel.

Vermesting
Vermesting of eutrofiëring van bodem of water is, naast het lozen van afvalwater met een teveel aan nitraat en fosfaat, vooral een gevolg van de uitstoot van stikstofhoudende stoffen: stikstofoxiden (NOx) en ammoniak (NH3). Stikstof in verbindingen is een belangrijke voedingstof voor bomen en planten (het is ook een belangrijk bestanddeel van kunstmest). Een teveel aan stikstof is echter niet goed.

• Vooral bodems die van nature arm zijn, zoals heidegronden, en de bodems van vennen zijn gevoelig voor vermesting (eutrofiëring). Planten die goed gedijen op mestrijke gronden, zoals grassen, bramen en brandnetels, krijgen de overhand terwijl planten die op schrale gronden groeien verdwijnen.

• De algengroei in het water kan explosief toenemen wat aan het einde van het groeiseizoen als de algen afsterven en gaan rotten weer tot hypoxie - het ontbreken van zuurstof - kan leiden. Aangezien algen alleen maar overdag zuurstof produceren en in het donker juist zuurstof verbruiken, kan deze situatie al optreden als te veel algen 's nachts al het zuurstof aan het oppervlaktewater onttrekken.

Effecten op de natuur door verzuring en grootschalige luchtverontreiniging via de lucht
Stoffen als ammoniak, stikstofoxiden en zwaveldioxide kunnen in de atmosfeer worden omgezet tot zuren en stofvormige luchtverontreiniging, het zogenaamde secundair fijn stof dat ook in verband gebracht met gezondheidseffecten.
Door zuren en gasvormige verbindingen die neerslaan op bomen en planten, blijven de huidmondjes op bladeren en naalden te lang open staan. Hierdoor raakt de waterhuishouding van slag. De laatste voedingsstoffen spoelen met de zure neerslag weg uit bladeren en bast. De zuren tasten bovendien de stofwisseling in de cellen aan, wat leidt tot groeistoornissen en aanwasverlies.

Gevolgen voor de landbouw
Door het gebruik van kalk of het verbouwen van andere gewassoorten kunnen de effecten van verzuring worden opgeheven. Wel ondervindt de landbouw schade door luchtverontreiniging, met name door ozon en stikstofoxiden (NOx). Daardoor groeien gewassen minder en worden bladeren en bloemen beschadigd. Ook kan de weerstand tegen vorst, ziekten en plagen afnemen.

Gevolgen voor gebouwen en materialen
Ozon en zuren tasten sommige materialen aan, waaronder steensoorten (vooral de poreuze, zoals zandsteen), metalen, verf en plastics. Ook cultuurgoederen (beelden, glas-in-loodramen en bijvoorbeeld kerken) beschadigen hierdoor. Zuren reageren met deze materialen. Stenen lossen hierdoor op, terwijl metalen gaan roesten. Ook kunnen stenen barsten omdat calciumoxide (CaO) er in wordt omgezet in calciumsulfaat (CaSO4). Calciumsulfaat heeft een groter volume.

Cement en beton reageren met kooldioxide uit de lucht, waarbij calciumcarbonaat gevormd wordt (carbonatatie). Door zuur regenwater wordt dit calciumcarbonaat uitgewassen. Als de carbonatatie doordringt tot de staalbewapening kan ernstige corrosie optreden door roestvorming, waarbij door uitzetting het beton kan scheuren. Daarnaast vormt SO2 met calciumcarbonaat gips, dat kan doorreageren tot ettringiet. Door de sterke volumetoename bij de vorming van deze stof kunnen scheuren optreden. Cement vormt met NOx en calciumcarbonaat calciumnitraat, dat snel uitwast. Asbestcementplaten kunnen corroderen, waarbij door uitlogen van het cement asbestvezels in het milieu kunnen komen.

Sterke corrosie van metalen wordt toegeschreven aan zure regen. Eenmaal ingezette corrosie gaat door als de zuurconcentratie weer laag is. Zure regen tast ook het patin van koperen daken aan, dat het onderliggende koper moet beschermen.

Historische gebouwen en monumenten, meestal opgetrokken uit natuursteen (marmer, kalksteen en kalkzandsteen), worden door zure regen in zeer ernstige mate aangetast. Zure regen op kalksteen levert een gipskorst, die door vuilaanhechting zwart wordt. Het materiaal zet bovendien uit waardoor scheuren ontstaan en grote plakken materiaal loslaten.

Kritische niveaus voor zuur
De risico's en de effecten van verzuring (en vermesting) worden tegenwoordig beoordeeld aan de hand van het begrip kritisch depositieniveau, ook wel aangeduid met kritische depositiewaarde of critical load. Een kritisch depositieniveau is gedefinieerd als de maximaal toelaatbare hoeveelheid atmosferische depositie waarbij, volgens de huidige wetenschappelijke kennis, negatieve effecten op de structuur en de functies van ecosystemen niet voorkomen.
 
Deze kritische depositieniveaus zijn no-effectniveaus, dat wil zeggen, niveaus waarbij geen enkele schade als gevolg van verzuring (door zuurdepositie) of vermesting (van stikstofdepositie) te verwachten is. Deposities die gelijk aan of lager zijn dan de kritische niveaus worden geacht duurzaam te zijn in de zin dat zij bescherming bieden aan ecosystemen, ook op de lange termijn en voor volgende generaties. Kritische depositieniveaus verschillen per type ecosysteem. Voor verzuring wordt gebruik gemaakt van zogenoemde critical-loadfuncties, die de no-effect niveaus voor stikstof vertalen naar maximaal toelaatbare niveaus van combinaties van de zwavel- en de stikstofdepositie (Van Dobben & Hinsberg, 2008). Onderstaande tabel geeft een indicatie voor de gevoeligheid van de diverse typen ecosystemen voor de depositie van verzurende stoffen.

Ecosysteem (effect/indicatie) Kritisch depositieniveau
mol potentieel zuur/ha
Naaldbos (aluminiumuitputting)1.650
Naaldbos (schade aan wortels, remming van opname)1.900
Loofbos (aluminiumuitputting) 1.800
Loofbos (schade aan wortels, remming van opname)2.450
Droge heidevegetatie 1.100-1.400
Natte heidevegetatie1.100-1.400
Heideschraallanden 1.000-1.500
Kalkgraslanden>5.000
Duinvegetaties 1.000-1.500
Zwak gebufferde wateren400
Bronnen en stromend water 500-1.000

Bronnen:
https://nl.wikipedia.org/wiki/Verzuring
http://www.clo.nl/indicatoren/nl0178-vermesting-en-verzuring-oorzaken-en-effecten - Sturing van de pH niet altijd eenvoudig
http://library.wur.nl/WebQuery/wurpubs/fulltext/44945
http://edepot.wur.nl/13269 - Sturing van de pH niet altijd eenvoudig
https://soilpedia.nl/Bikiwiki%20documenten/SKB%20Cahiers/Bodemecologie.pdf - Bodemecologie. Wat is het en wat kun je ermee?
http://dt.natuurkennis.nl/uploads/152_OBN_gevolgen_van_verzuring.pdf - Gevolgen van verzuring
http://edepot.wur.nl/266636 - De invloed van natuurlijke zuurbronnen, afvoer van biomassa en zure regen op de verzuring van Nederlandse bosgronden
https://nl.wikipedia.org/wiki/Ammoniak
http://www.chemischefeitelijkheden.nl/Uploads/Magazines/h010.pdf - Zure regen


Test je competentie op YaGooBle.com.

Pageviews vandaag: 2034.