Roet in het meten
Binding aan roet maakt verontreinigingen in rivierslib onschadelijk voor milieu

Luchtvervuilende roetdeeltjes uit dieselmotoren blijken in bodem, slib en water juist een reinigende werking te hebben. Nieuwe meetmethoden houden daar al rekening mee. Nu de normen nog.

© 2005 Henk Leenaers

Er bestaat weinig twijfel over de schade die fijn stof, veelal afkomstig van dieselmotoren, kan veroorzaken in het menselijk lichaam. Door verbrandingsmotoren uitgestoten roetdeeltjes zijn zo klein dat ze ongehinderd diep in de longen kunnen doordringen om daar ons afweermechanisme te ontregelen. Nieuw is de wetenschap dat fijne roetdeeltjes ook een gunstig effect hebben op het milieu. Want hoe schadelijk ze ook zijn in de lucht, eenmaal uitgeregend op de grond of in het water, blijken deze roetdeeltjes juist allerlei milieuverontreinigingen stevig te binden. In een recent overzichtsartikel in Environmental Science & Technology (juli, 2005) schrijven Gerard Cornelissen, werkzaam bij het Noors Geotechnisch Instituut, en Chiel Jonkers van de Universiteit Utrecht, dat de binding van organische verontreinigingen aan roet en steenkool zelfs tien tot honderd keer groter is dan de binding aan verse organische stof zoals humus. De milieuschade van verontreinigd rivierslib zou daarom veel kleiner zijn dan wordt gedacht.

Toen Nederland in de jaren tachtig milieunormen ontwikkelde, was de heersende opvatting dat het voor de schadelijkheid uiteindelijk niet uitmaakte hoe een organische verontreiniging als PCB of PAK in bodem of water was opgeborgen. Of de viezigheid nu in pure vorm aanwezig was, stevig zat vastgeplakt aan gronddeeltjes, of losjes werd opgezogen in verse humus, op termijn zouden PCB, PAK en dioxinen hun schadelijke werk toch wel doen: eerst de bodem- en waterorganismen vergiftigen en zich daarna - opgepeuzeld door insecten, vissen en vogels - verder in de voedselketen verspreiden. De Nederlandse normen voor bodem en slib zijn dan ook opgesteld voor zogeheten 'totaalgehalten', de totale hoeveelheid van een verontreinigende stof die er in zit, met een miljarden kostende saneringsoperatie tot gevolg. Maar de afgelopen jaren toonden milieuchemici aan dat de schadelijkheid van organische verontreiniging uitsluitend wordt bepaald door het aantal moleculen dat in het poriŽnwater van slib of grond beschikbaar is - en dit is vaak maar enkele procenten van de totale hoeveelheid. De rest blijkt stevig aan roetdeeltjes vast te zitten.

Voor menig ecotoxicoloog zal dat geen verrassing zijn. Want al eerder constateerden zij dat er nauwelijks of geen relatie bestaat tussen het totaalgehalte van een verontreiniging in bodem of slib en de gehalten van diezelfde stof in bodem- of slibbewonende organismen. Totaalgehalten van een stof zeggen blijkbaar weinig over het schadelijk effect ervan. Daarom probeerden zij met zogeheten verdelingscoŽfficiŽnten te schatten welk deel van een verontreiniging uit de bodem- of slibdeeltjes naar het poriŽnwater weglekte. Eenmaal opgelost in het water tussen de slibdeeltjes, zo veronderstelde men, verrichten verontreinigingen hun schadelijke werk bij rondzwemmende muggenlarven, rivierkreeftjes en watervlooien. Maar al klopte deze redenering, de aldus berekende biologisch beschikbare gehalten lagen veel hoger dan de metingen in organismen zelf. Destijds hield men namelijk nog geen rekening met de aanwezigheid van roet als sterk bindmiddel en dacht men dat alleen humusachtige stoffen de biologische beschikbaarheid van verontreinigingen reguleerden.

Na het doorspitten van driehonderd slibstudies en negentig bodempublicaties hebben Cornelissen en Jonkers nu de verklaring voor dat verschil gevonden: roetdeeltjes zijn in bodem en slib namelijk net zo wijdverspreid als in de lucht. Nadat ze uitlaat of schoorsteen hebben verlaten, neemt de wind deze minuscule deeltjes over lange afstanden mee. Uiteindelijk dwarrelen ze neer en mengen ze zich met grond of met slib in plassen en rivieren, al dan niet na met regenwater van daken of straten te zijn afgespoeld. Van al het organische stof in slib blijkt gemiddeld maar liefst 9%te bestaan uit roetdeeltjes; in bodems is dat 4%.

Minstens zo belangrijk als zijn alomtegenwoordigheid is de manier waarop roet verontreinigingen aan zich bindt. Anders dan de absorptie in het zachte organisch materiaal van verteerde planten en algen, vergelijkbaar met het opzuigen door een spons, weten roetdeeltjes verontreinigingen zeer sterk aan zich te adsorberen: ofwel als een goed hechtende laag aan hun oppervlak, ofwel door ze vast te klemmen in hun allerkleinste holtes, de zogeheten nanoporiŽn, ofwel doordat ze bij verbranding al in de roetmatrix waren ingebakken. Zo weten de roetdeeltjes de beschikbaarheid van verontreinigingen voor opname in organismen te verminderen, tot wel ťťnhonderdste van wat men voorheen dacht. De in de jaren tachtig opgestelde milieunormen houden nog geen rekening met de bindende werking van roet en zijn dan ook hard aan herziening toe, aldus Cornelissen en Jonkers.

En daarin staan zij niet alleen. Onder aanvoering van het Rijksinstituut van Zoetwaterbeheer en Afvalwaterbehandeling, kortweg RIZA, stuurden twintig wetenschappers uit vrijwel alle landen van de Europese Unie in oktober 2004 een brandbrief naar het Directoraat Generaal Milieu van de Europese Commissie. Daarin wijzen ze op de grove overschatting van milieurisico's door de huidige slibnormen. En nadat Chiel Jonkers uit Utrecht zich in het Nederlandse vakblad H2O al eerder afvroeg of het saneren van verontreinigde bagger om milieuredenen wel nodig is, krijgt voormalig Rijkswaterstaatmedewerker Gerd Kamerling in datzelfde blad afgelopen maanden ruim baan om in zes artikelen de noodklok te luiden. Brussel zou zich twee keer moeten bedenken voordat het de in Nederland ontwikkelde normering op basis van totaalgehalten overneemt in de Europese Kader Richtlijn Water, zo betoogt hij, want dat leidt tot even grootschalige als overbodige waterbodemsaneringen, net zoals de honderden miljoen kostende schoonmaakoperatie van het Ketelmeer.

Volgens deze waterwetenschappers kunnen de slibnormen dus flink worden versoepeld: neem in die normen niet alleen de binding van schadelijke stoffen aan humus mee, maar ook de veel sterkere binding ervan aan roetdeeltjes - door dat laatste is de schade immers vaak beperkt. Maar nog liever gooien ze het over een andere boeg: want waarom zou je nog nieuwe slibnormen opstellen als de schade aan slibbewonende organismen pas ontstaat in het contact met poriŽnwater? Dan kun je toch net zo goed direct toetsen aan de waternorm? Meet in poriŽnwater de vrij beschikbare - lees: alleen de schadelijke, niet door roet en kool gebonden - moleculen van een organische verontreiniging, zo redeneren zij, en toets dat gehalte dan aan de bestaande waternorm. Omdat deze waternormen zijn gebaseerd op experimenteel bij organismen vastgestelde No Observed Effect Concentrations (NOEC), is er dan een rechtstreeks verband tussen wat je meet (schadelijke moleculen) en wat je wilt weten (effecten op organismen).

Een probleem van deze voorgestelde aanpak was lange tijd dat er geen goede meetmethoden waren om direct in de poriŽn van rivier- of havenslib te meten. Daar is inmiddels wat op gevonden. Tegenwoordig bootst men in milieulaboratoria na wat een muggenlarf in werkelijkheid overkomt: een met vet gevuld boterhamzakje ter grootte van een soepstengel - de muggenlarf - hangt in een mengsel van water en slib - de rivierbodem. Na enkele weken wordt de inhoud van het boterhamzakje met een organisch oplosmiddel als hexaan of tolueen in componenten ontleed. En omdat het vet - trioline - net zo intensief met het verontreinigde slib in contact is geweest als een muggenlarf in het echt, is uit deze meting af te leiden welk deel van de verontreiniging biologisch beschikbaar was.

Maar het kan wel jaren kan duren voordat er chemisch evenwicht onstaat tussen vet, slib en water - essentieel voor een betrouwbare meting. Daarom heeft Chiel Jonkers deze meetmethode verder verbeterd. Het met vet gevulde boterhamzakje verving hij door een absorberende kunststof stick, een zogeheten passive sampler, waardoor hij de insteltijd tot enkele weken wist in te korten. Bij gebruik van met siliconen gecoat glasfiber in plaats van kunststof hoeft de meting zelfs maar enkele dagen te duren. De bemonsteringskosten waren al eerder teruggebracht tot enkele Euro per stuk. Cornelissen, Jonkers en Kamerling zijn het er dan ook over eens dat niets het gebruik van waternormen voor de beoordeling van slibkwaliteit in de weg hoeft te staan. En omdat het Ministerie van Verkeer en Waterstaat naar eigen zeggen een baggerachterstand heeft van vele tientallen miljoenen kubieke meters, komt dat goede nieuws net op tijd.


Gepubliceerd in NRC