BEREGNINGSMETODER FOR AMMONIAKEMISSION Professor Sven G. Sommer Institut for Kemi, Biologi og Miljø, Syddansk Universitet ATV MØDE PRINCIPPER FOR MILJØGODKENDELSER AF HUSDYRBRUG RADISSON SAS, H.C. ANDERSEN HOTEL 23. maj 2007
INDLEDNING Husdyrgødning er kilden til omkring 90% af fordampningen af ammoniak fra Danmark (Andersen et al., 1999; Mikkelsen et al., 2005,). Derfor er der fokus på husdyrbrugernes produktionssystemer og håndtering af husdyrgødning, når ammoniakemissionen skal reduceret nationalt og lokalt. Der er krav om, at ingen områder må modtage mere ammoniakkvælstof end naturen kan tåle. Ammoniak er en kilde til grænseoverskridende forurening, hvilket medfører, at der i FN- og EU-regi er krav om at reducere fordampningen af ammoniak fra danske kilder til 56.800 ton kvælstof i 2010 (United Nations, 2004; EEA, 1999). Et krav, som er accepteret af den danske regering. Udover det nationale krav om at reducere ammoniakfordampning, stilles der i lovgivningen for tilladelse og miljøgodkendelse af husdyrbrug skærpede krav til landbrug nær bevaringsværdig natur. Disse naturområder vil blive beskyttet af bufferzoner, hvor fordampningen i særlig grad skal begrænses I det følgende gøres kort rede for, hvorledes man ifølge den seneste miljølovgivning skal håndtere ønsker om en øget husdyrproduktion på en ejendom eller etablering af ny anlæg til husdyrproduktion. ZONER Ifølge miljølovgivningen er de danske naturtyper opdelt i zoner med henblik på at beskytte sårbar natur. Sårbar og beskyttelses værdig naturarealer er f.eks. højmoser, lobeliesøer, leder>10ha og natura2000. Hvis afsætning af ammoniak på disse områder stiger over et vist niveau vil naturindholdet i bred forstand ændre sig og natur lokaliteten gå tabt. Derfor har man i princippet opdelt landet i tre zoner. Bufferzone I der er op til 300 m fra nævnte arealer, bufferzone II der er 300 m til 1000 m derfra og så det øvrige land. En nylig afsluttet undersøgelse af Hans Østergård (figur 1) viser at disse zoner er logiske, da målingerne klart viser en stor ammoniak afsætning tæt på en stald i 0-300 m afstand og en større afsætning af ammoniak fra 300 til 1000 m end i omgivelserne. I større afstand end 1000 m er mer-afsætningen næppe målelig. Afsætning kvælstof, kg N ha -1 [9 uger] -1 8 6 4 Bufferzone I Bufferzone II 2 0 0 200 400 600 800 1000 1200 Afstand fra stald, m Figur 1. Ammoniak afsætning i stigende afstand fra en stald og markering af miljøbeskyttelses lovens bufferzone I og II (Hans Østergård, 2006).
ÆNDRINGER OG UDVIDELSER TIL MINDRE END 75 DYREENHEDER Ved ændringer og udvidelser af anlæg på små ejendomme skal ansøger selv tage hensyn til miljøbelastningen i forhold omgivelsernes sårbarhed. Det sker ved en vurdering af placering af anlægget og ved anvendelse af passende forureningsbegrænsende foranstaltninger. Udgangspunktet er at den generelle regulering for anlæg udenfor 1000 m zonen er tilstrækkelig, når der ikke er særlige forhold i forbindelse med beliggenheden og hvis husdyrbruget overholder husdyrgødningsbekendtgørelsen (bekendtgørelse om husdyrbrug og dyrehold for mere end 3 dyreenheder, husdyrgødning, ensilage m.v.). Endvidere må det ansøgte ikke have en væsentlig virkning på miljøet. I vejledningen til loven er anført at det ansøgte skal overholde alle forbudsbestemmelser i lovens kapitel 2, og overholde afstandskrav i forhold til beskyttet natur, samt at de marker hvor husdyrgødningen spredes ikke er omfattet af skærpelse af de generelle regler. Ansøgningen vil blive vurderet af kommunen og i visse tilfælde kan kommunen ud fra en konkret vurdering kun kan tillade det ansøgte med en række nærmere konkrete vilkår, eller meddele afslag. ÆNDRINGER OG UDVIDELSER TIL MERE END 75 DYREENHEDER Ved ansøgning om ændring eller udvidelse af produktionsanlæg på større ejendomme skal man benytte de informationer, skemaer og beregningsværktøjer som er lagt ud på internettet på følgende adresser: www.husdyrgodkendelse.dk http://mijoeportalen.dk Udenfor beskyttelseszoner Ejendomme som ligger udenfor 1000 m beskyttelses zonen skal ved udvidelse eller ændring leve op til følgende generelle krav om reduktion af ammoniakfordampning i forhold til ammoniakfordampningen før januar 2007: 1 januar 07, reduktion 15% 1 januar 08, reduktion 20% 1 januar 09, reduktion 25% For stald og lager er udgangspunktet et reference produktions system som er defineret i lovgivningen og de medfølgende vejledninger Beskyttelseszone II Bufferzone II omfatter arealer der ligger 300-1000 m fra beskyttet natur. I denne zone kan der ske udvidelser eller ændringer af stald og lager anlæg der opfylder en række regler, der har det mål at en øget afsætning af ammoniak ikke ødelægger naturtypen. Ved udstedelsen af tilladelsen ligger til grund, hvor mange husdyrbrugejendomme der ligger i naturlokalitetens bufferzoner. Derved sikres at udvidelsen eller ændring på én ejendom ikke blokerer for ændring og udvidelser på andre ejendomme i zonerne.
Der differentieres derfor for antal af ejendomme som følger: 1) Et brug, når der i bufferzonerne kun findes ejendommen, der ønskes ændret eller udvidet. 2) To brug, når der i bufferzonerne er 1 ejendom (>75 DE) mere end ansøger indenfor 1000 m fra ansøgeren 3) Flere brug, når der i bufferzone I og II er to eller flere husdyrbrug (>75 DE) indenfor 1000 m afstand fra ansøger. For hver af de tre kategorier af antal brug er defineret en merbelastning af ammoniakafsætning på naturarealet som er acceptabel. (1): Merbelastningen må være 0,7kg NH3-N/ha (2): Merbelastningen må være 0,5kg NH3-N/ha (3): Merbelastningen må være 0,3 kg NH3-N/ha På websiden husdyrgoedning.dk findes modeller som beregner den øgede belastning ved en given ændring eller etablering af en husdyrejendom og på mijoeportalen kan man finde information om beskyttet natur og kortmateriale etc. For at kunne opfylde de angivne krav skal man kunne dokumentere at der benyttes teknologier som bidrager til begrænsning af ammoniakudledning. Beskyttelseszone I I denne zone må der ikke ske en øgning af ammoniak udledning fra anlæg på et husdyrbrug. Derfor er etablering af husdyrbrug i en afstand af op til 300 meter fra beskyttede naturtyper ikke tilladt og ammoniakemissionen fra stald og lager må ikke forøges ved udvidelse og ændring af husdyrbrug. Fra 2007 fast overdækning på nye gyllebeholdere i bufferzone I Generelt for gyllebeholdere og nedfældning Det gælder at der fra 2007 skal være fast overdækning af nye gyllebeholder som er placeret mindre end 300 m fra naboer. Fra år 2007 skal der i bufferzone I og II ske nedfældning af gylle på sortjord og græsarealet og fra 2011 skal gylle nedfældes alle steder på sortjord og græsarealer. Hvad er BAT? Definitionen af den bedste tilgængelige teknik (BAT) er et krav om at erhvervet anvender den miljømæssigt mest effektive og avancerede teknologi i produktionen. Definitionen er givet nedenfor; men når man står overfor valg af teknologi anbefales det at Dansk Landbrugs Rådgivningstjenestes hjemmeside konsulteres. Derudover har Skov og Naturstyrelsen også defineret renere teknologier som kan benyttes ved reduktion af ammoniak udledning disse er beskrevet i bilag 3 til loven. Når det vurderes om en teknik kan defineres som en BAT teknologi lægges der først og fremmest vægt på at forebygge forureningen ved at anvende renere teknologi. Herudover skal den uundgåelige forurening søges begrænset mest muligt ved forureningsbegrænsende foranstaltninger, herunder bedst mulig rensning. Med begrebet bedste menes
den teknik, som mest effektivt giver et højt beskyttelsesniveau for miljøet som helhed. I forbindelse med husdyrproduktion og håndtering af husdyrgødning betyder dette konkret, at teknologien skal vurderes helhedsorienteret, sådan at teknologiernes effekter på andre afgørende miljøeffekter, tages med i den samlede vurdering. Med begrebet tilgængelig menes, at teknikken under afvejning af økonomiske udgifter og fordele skal være mulig at anvende teknikken i landbrugssektoren som helhed. Der ligger her i termen tilgængelig indbygget en afvejning mellem mål og midler, men vel og mærke afvejet på sektorniveau. BAT er i den forbindelse at betragte som en generel ikke-stedbunden branchenorm. Dette betyder særlige følsomme eller for den sags skyld robuste omgivelser ikke har indflydelse på niveauet ved fastlæggelse af BAT. BEREGNING AF AMMONIAKFORDAMPNING På nævnte hjemme sider vil man kunne finde modeller til beregning af ammoniak fordampning fra husdyrproduktion. Igennem de sidste to år har der været gennemført en stor indsats for at omlægge ammoniak emissions modellerne og validere de nye modeller i korte træk er hoved-resultaterne som beskrevet i det følgende. Ammoniakfordampning fra stalde Der er udarbejdet en ny model for beregning af ammoniakfordampning fra stalde sammen med en dokumentation af modellen, hvor den væsentlige nyskabelse er, at ammoniakfordampningen beregnes som en funktion af ammonium-n og ikke som en funktion af total-n. Ammoniaktabet ( F, NH 3 -N år -1 NH3 ) beregnes med en fordampningskoefficient K f (kg ammoniak pr. kg ammonium år -1 ), som er specifik for den pågældende staldtype og mængden af ammonium opsamlet i gødningen over et år (kg TAN år -1 ). F = K ( TAN) Ligning (1) 3 f NH K f bliver beregnet for dyregrupper og staldtype. Denne revision kan i sig selv forekomme beskeden, men den vil få stor konsekvens i praksis. Det har vist sig, at når landmanden fodrer mere præcist efter dyrenes aktuelle behov og med anvendelse af tilskud af essentielle aminosyrer, så reduceres totalkvælstofmængden i gødningen. Effektiv og præcis fodring reducerer imidlertid ammoniumindholdet i gødningen mere end indholdet af organisk kvælstof. Ammonium er kilden til ammoniakfordampning, og derfor vil en relativt større reduktion i ammoniumindholdet end i total-n indholdet medføre en større reduktion i ammoniakfordampningen end en total N-reduktion tilsiger.
Udskilt kvælstof, g N dag -1 30 25 20 15 10 5 0 0.8 A) Total - N B) 0.7 Ammonium Organisk N 34 36 38 40 42 44 46 Indtaget kvælstof, g N dag -1 Ammoniak fordampning, g N gris -1 dag -1 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 22 24 Indtaget kvælstof, g N gris -1 dag -1 Figur 1. Figur 1. viser, hvordan præcis fodring medfører reduktion i ammonium- og total-n indholdet i gødningen: A) Ekskretion ( Dourmad 1993); B) Fordampning af ammoniak fra smågrise( Hansen et al. 2006). Figur 1 viser, at en reduktion af foder-n til 71% vil reducere ammonium med 40%. I figuren ses også resultaterne af en ny undersøgelse, hvoraf det fremgår, at ammoniak fordampningen fra smågrise kan reduceres meget ved fodring med et lavt proteinniveau og tilsætning af 10 syntetiske aminosyrer. Nævnte lavprotein-foderblanding er ikke økonomisk realistisk, men det er sikkert, at en mere præcis fodring og tilsætning af aminosyrer har bidraget til at reducere ammoniakfordampningen. Effekten af præcis fodring er inddraget i beregningerne af ammoniakfordampningen idet emissionsfaktorerne har været meget specifikke for hver dyrekategori og staldsystem. Sidst blev emissionsfaktorerne revurderet i 2001. Ved at omlægge beregningerne til ammoniakfordampning pr. ammonium i gødningen vil effekten af bedre fodring automatisk indgå i beregningerne. 30 NH 3 emission, % of TAN 25 20 15 10 5 0 Kvæg gylle, bar jord Kvæggylle, afgrøde 0 2 4 6 8 10 12 Måned Figur 2. Ammoniakfordampning fra kvæggylle udbragt med slæbeslange på bar jord eller på jorden i en vintehvede (Sommer og Hansen, 2004).
Effekt af slæbeslanger Der er også fremkommet ny viden om effekten af at lægge gyllen ud på jorden under afgrøden, og om effekten af temperatur og afgrødens højde. Det viser sig, at i marts og april måned vil vinterhvede med en højde af 5-10 cm kun i ringe grad give læ og skygge, og derfor påvirkes fordamningen af ammoniak ikke væsentligt af at udbringe gylle med slæbeslanger. På trods heraf er fordampningen næsten den samme i april som i februar, fordi der normalt ikke er stor forskel på temperaturen fra januar til april (Figur 2). Til gengæld har hveden i maj vokset sig høj, og fra maj reducerer slæbeslangeudlægning af gylle ammoniakfordampningen. Disse vekselvirkninger kan vi nu beregne effekten af, og det viser sig, at ammoniak fordampningen fra kvæggylle udlagt med slæbeslange falder fra 19% i den kolde april til 11% for kvæggylle udbragt i den varme juni. Referencer Andersen, J.M., Sommer, S.G., Hutchings, N.J., Kristensen, V.F. og Poulsen, H.D. 1999. Ammoniakfordampning redegørelse nr. 1. Emission af ammoniak fra landbruget - status og kilder (Ammonia emission from agriculture identifying and quantifying sources). Ministeriet for Fødevarer, Landbrug og Fiskeri. Danmarks JordbrugsForskning. Pp71. Dourmad, J.Y., Henry, Y., Bourdon, D., Quiniou, N. and Guillou D. 1993. Effect of growth potential and dietary protein input on growth performance, carcass characteristics and nitrogen output in growing finishing pigs. I Nitrogen flow in pig production and environmental conxequences (Eds. Verstegen et al.). Pudoc Scientific Publishers, Wageningen, Pp 206-211 EEA 1999. Overview of National Programmes to Reduce Greenhouse Gas Emissions. Final version, April 1999. European Environmental Agency. Hansen, M.J., Pedersen, P., Hansen C.F., Jensen K. Og Nielsen K. 2006. Lav-protein foder til smågrise effekt på ammonia og lugtemission. Faglig Publikation fra Danske Svineproduktion. Pp 14. Mikkelsen M.H., Gyldenkærne S., Poulsen H.D., Olesen J.E. og Sommer S.G. 2006. Emission of ammonia, nitrous oxide and methane from Danish Agriculture 1985-2002. Methodology and Estimates. Research Notes from NERI, no. 231. Research notes from NERI No. 231 Poulsen, H.D., Børsting, C.F., Rom H.B. og Sommer, S.G. (2001). Kvælstof, fosfor og kalium i husdyrgødning normtal 2000. DJF-rapport nr. 36- Husdyrbrug. Tjele. Sommer, S.G. og Hansen M.N. 2004. Ammoniakfordampning fra udbragt gylle. Grøn Viden Markbrug nr. 303, 5 sider. United Nations 2004. Handbook for the 1979 Convention of Long-Range Transboundary Air Pollution and its Protocols. UNECE Publication Unit, Geneva, Switzerland. [available at http://www.unece.org/env/lrtap/bible.e.pdf].