Onze energieopwekking, het verkeer, de industrie en de landbouw zorgen voor luchtverontreiniging. Er komen elke dag grote hoeveelheden gassen en aërosolen (stofdeeltjes) in de atmosfeer terecht. Dit heeft niet alleen gevolgen voor de kwaliteit van onze lucht, maar ook voor het klimaat. Andersom heeft klimaatverandering invloed op de verontreiniging in onze lucht.

De atmosfeer is maar een zeer dunne laag rondom het aardoppervlak en is kwetsbaar voor de verontreiniging (zie figuur 1). Ogenschijnlijk kleine veranderingen in de chemische samenstelling van de atmosfeer kunnen ingrijpende gevolgen hebben voor onze gezondheid, de natuurlijke omgeving en het klimaat. Relatief lage concentraties van sommige gassen (ozon) en deeltjes (fijn stof) blijken zeer ongezond voor de mens.Figuur 1: De atmosfeer die de aarde omringt is te vergelijken met de dunne schil van een appel.

Luchtverontreiniging is al lang bekend als lokaal probleem. Geleidelijk heeft het zich ontwikkeld tot een regionaal en uiteindelijk wereldomvattend probleem. Dit komt ondermeer door de snelle economische ontwikkelingen in Azië.

Verstedelijking en bevolkingsdruk nemen wereldwijd in rap tempo toe, waardoor steeds meer mensen te maken hebben met ernstige luchtverontreiniging. De verontreiniging op één plek is een optelsom van lokale uitstoot en met de wind meegevoerde vervuiling van elders minus de door de wind afgevoerde vervuiling (zie figuur 2).

Luchtvervuilende stoffen blijven veel korter in de atmosfeer dan de meeste broeikasgassen. Hierdoor verschillen hun concentraties sterk van regio tot regio.

Figuur 2:. Op 2 mei 2006 hangt er een bruine mist van aerosolen boven Spitsbergen (foto links). Op 8 mei 2006 is de mist weer verdwenen (foto rechts). Het Noordpoolgebied wordt elk jaar minstens één keer getroffen door grote wolken van vervuiling, afkomstig uit Europa, Azië of Noord-Amerika. Een voorbeeld van grootschalige luchtvervuiling met waarneembare gevolgen voor het Arctische gebied.
Foto’s: Jürgen Gräser, Alfred Wegener Instituut (AWI), Duitsland.

1) Invloed luchtvervuiling op klimaatverandering
De invloed van luchtverontreiniging op het klimaat is grotendeels beperkt tot het noordelijk halfrond. Hier wordt het merendeel van de luchtverontreiniging veroorzaakt. De groei van de vervuiling zit echter in de tropen; daar is de bevolkingsgroei en de economische groei het grootst.

De belangrijkste luchtverontreiniging bestaat uit ozon en aërosolen.

Ozon
Er is een verschil tussen de werking van ozon in de onderste luchtlaag en ozon tussen de 10 en 40 kilometer hoogte (de ozonlaag), zowel in termen van chemie als de invloed op het klimaat.

In de onderste luchtlaag ontstaat ozon uit een reactie van stikstofoxiden met UV-straling van de zon. Het verkeer is de belangrijkste bron van stikstofoxiden. In mei 2002 zorgde het verkeer voor meer dan 65% van de stikstofuitstoot in Nederland. De industrie- en de energiesector zijn andere belangrijke bronnen.

Verontreiniging door ozon heeft zijn weerslag op oogsten, natuurlijke begroeiing. Hierdoor verstoort het de opname van CO2 uit de lucht in de biosfeer en groeien planten en gewassen minder hard. Bladeren worden door ozon aangetast (zie figuur 3 rechts). Ook de menselijke gezondheid leidt onder ozon, zo veroorzaakt het luchtwegklachten.

Ozon in de onderste luchtlaag neemt de afgelopen jaren toe: gemiddeld over de hele wereld is de hoeveelheid ozon op aarde sinds de industriële revolutie (eind 19e eeuw) met 30% toegenomen. Bijna de helft van die toename vond plaats in de afgelopen twintig jaar. De toename van ozon in de troposfeer versterkt het broeikaseffect.

Op grote hoogte, tussen 10 en 40 kilometer, bevindt zich het grootste deel, zo’n 90%, van de ozon. Deze ozonlaag beschermt het leven op aarde tegen schadelijke ultraviolet zonlicht (UV). De ozonlaag hoog in de atmosfeer wordt afgebroken door chloorhoudende gassen, zoals CFK's (chloorfluorkoolstoffen), die de mens in de atmosfeer heeft gebracht . Zo ontstaat ieder jaar in september en oktober het ozongat boven de zuidpool, waarbij soms de helft van de ozonlaag wordt afgebroken. Ook het noordelijk halfrond vindt ozonafbraak plaats, maar in beduidend mindere mate. De dunner wordende ozonlaag zorgt voor een verminderde broeikaswerking.

CFK’s zijn – net als het ozon zelf - broeikasgassen.

Figuur 3: Ozon: ongezond, schadelijk, en broeikasgas, maar ook een beschermer. De figuur links laat zien dat ozon (O3) tot nu toe voor 12 % bijdraagt aan de stralingsforcering en dus aan het versterkte broeikaseffect. De rechter foto toont een door contact met ozon aangetast blad. Het blad is hierdoor veel minder goed in staat om CO2 op te nemen (Sitch et al, 2007). Foto: David Karnosky

Aërosolen
Een ander belangrijk deel van de luchtverontreiniging is toe te schrijven aan aërosolen. Dit zijn stofdeeltjes in de atmosfeer die bijvoorbeeld vrijkomen bij verbranding van fossiele brandstoffen en hout. Sommige aërosolen, zoals roet, worden uitgestoten, andere aërosolen worden in de lucht gevormd uit gassen.
Zo ontstaan sulfaataërosolen uit zwavelhoudende gassen, die bijvoorbeeld vrijkomen bij de verbranding van steenkool. Sinds de jaren ’80 neemt de hoeveelheid sulfaataërosolen in de atmosfeer af. Dit komt door maatregelen die genomen zijn om de zure regenproblematiek tegen te gaan. Andere aërosolen nemen juist in concentratie toe.

Aërosolen zijn schadelijk voor de gezondheid, vooral de kleinste deeltjes (‘fijn stof’). Fijn stof komt bij inademing op verschillende plaatsen in de luchtwegen en longen terecht. Op grond van epidemiologische studies wordt geschat dat in Nederland jaarlijks zo’n 1.700 tot 3.000 mensen vroegtijdig overlijden door het inademen van fijn stof. Belangrijke bronnen van fijn stof zijn transport, industrie en landbouw.

Wit en zwart
De invloed van aërosolen op het klimaat is complex. Sommige aërosolen (zoals sulfaataërosolen) hebben een koelende werking, doordat zij het zonlicht reflecteren (zogenaamd ‘witte’ aërosolen).

Zwarte aërosolen hebben een opwarmende werking. Dit komt doordat ze het zonlicht absorberen en de lucht opwarmen. Zo zorgen de bruine wolken boven Azië die het gevolg zijn van houtvuren, voor opwarming van het klimaat (Ramanathan et al., 2007).

Daarnaast beïnvloeden aërosolen de vorming, druppelgrootte en levensduur van wolken. Dit is erg belangrijk, want de mate van bewolking is sterk bepalend voor de temperatuur op aarde.

Er is een onderscheid tussen aërosolen die een wateraantrekkende of een waterafstotende werking hebben. Wateraantrekkende aërosolen veroorzaken kleine wolkendruppels. Het gevolg is dat wolken witter worden en een langere levensduur hebben. Dit heeft een afkoelend effect op het klimaat.

Dit indirecte effect van aërosolen zorgt voor veel onzekerheden omtrent toekomstige klimaatverandering. Dit komt doordat wolkenvorming op zeer kleine ruimtelijke schaal plaatsvindt, waardoor de klimaatmodellen slecht in staat zijn om veranderingen hierin te modelleren.

Alles bij elkaar hebben aërosolen een netto afkoelend effect. Zij maskeren daarmee voor een deel het versterkte broeikaseffect, al weten we niet precies hoe veel.

2) Invloed klimaatverandering op luchtkwaliteit
Naast de invloed van luchtvervuiling op het klimaat, zijn er ook mechanismen die ervoor zorgen dat klimaatverandering een stempel drukt op de kwaliteit van de lucht:

Als het warmer wordt, zullen piekniveau’s van vervuiling door smog hoger worden. Hogere temperaturen en een hogere luchtvochtigheid leiden tot een chemisch actievere atmosfeer. Hierdoor wordt ozon sneller gevormd en afgebroken. Dit zorgt ervoor dat vervuiling korter in de atmosfeer blijft en dus dichter bij de bron. Een kleiner aandeel van de vervuiling wordt verplaatst naar andere gebieden.

Daarnaast hebben veranderingen in neerslagpatronen en het windklimaat invloed op de luchtkwaliteit. Als de wind in Nederland bijvoorbeeld vaker vanuit het noorden zou gaan waaien, wordt de lucht schoner. Dit komt doordat de wind dan vanaf zee komt. Als het vaker gaat regenen, verbetert de luchtkwaliteit doordat regen ervoor zorgt dat smog uit de lucht verdwijnt.

Door hitte en verdroging in sommige gebieden als gevolg van klimaatverandering kan het aantal bosbranden en stofstormen toenemen. Hierdoor verslechtert de luchtkwaliteit juist.

Beleid
Klimaatbeleid en luchtkwaliteitsbeleid zijn nauw met elkaar verbonden. Vervuiling van de lucht met aërosolen zorgt voor afkoeling, dus zorgt een schoonmaak van de atmosfeer voor extra opwarming. Toch weegt het verbeteren van de luchtkwaliteit voor beleidsmakers zwaarder dan de opwarming die hiervan het gevolg is. Schone lucht is immers belangrijk voor de volksgezondheid.

Toekomstige keuzes op het gebied van luchtkwaliteit zullen het toekomstige klimaat mede bepalen.

Laatste update: 23 september 2011

Meer lezen:
KNMI over ozon en klimaat
Dossier ozon RIVM