Roestend goud
Natuurlijke bodemverontreiniging met arseen

Menig bouwproject in de kustprovincies loopt vertraging op na de vondst van arseen in de bodem. Milieunormen houden er geen rekening mee dat deze 'verontreiniging' al duizenden jaren van nature in de grond zit. Het probleem is nu in kaart gebracht.

© 2003 Henk Leenaers

"Een akelig gezicht, die rode vlekken op het zand." Jan Gunnink wijst naar een foto van een recreatiestrand dat is opgespoten met zand uit de Noordzee. Roestkleurige, slijmerige modder ligt in plassen tussen pionierende planten, in de verte wuift een rietkraag. "Brokjes veen in het zeezand bevatten het mineraal pyriet, een natuurlijke bron van ijzer. In contact met lucht roest pyriet, waarna ijzer in het water oplost en een rode kleur veroorzaakt," vertelt Gunnink, als fysisch geograaf werkzaam bij Nederlands Instituut voor Toegepaste Geowetenschappen TNO. Maar uiteindelijk is het niet de kleur die mensen aan het schrikken maakt: "Rattengif," zegt Gunnink, "denken mensen ten onrechte als ze horen dat er arseen vrijkomt door de reactie van deze goudkleurige ijzer-zwavel verbinding met zuurstof." Het valt hem niet mee die schrik weg te nemen. De milieunormen zijn er namelijk niet op berekend dat arseen zeker al sinds de laatst ijstijd in de bodem van zit. Van nature.

Het opgespoten recreatiestrand staat niet op zichzelf. Te veel natuurlijk arseen zat er ook in het opgepompte grondwater bij de aanleg van de Schipholtunnel, in de baggerspecie die in de Horstermeerpolder op het land is gebracht en in de als 'schone grond' verkochte kavels in een nieuwbouwwijk in Zuid-Holland. "Steeds gaat het om hoge concentraties, tot boven de interventiewaarde," vertelt Carl Denneman van Provincie Noord-Holland. Boven die norm spreekt het Ministerie van VROM over 'ernstige bodemverontreiniging' die volgens de Wet bodembescherming moet worden gesaneerd. "Vaak ontstaat daardoor paniek, zeker als de Waren en Veterinaire Inspectie afraadt om andijvie uit eigen moestuin te eten." In opdracht van de provincie onderzocht de Vrije Universiteit Amsterdam in 2000 de risico's van arseen en concludeerde dat kool, sla, waspeen, komkommer en graan weliswaar arseen uit de bodem opnemen, maar dat dit, andijvie uitgezonderd, geen gevaar voor de volksgezondheid oplevert. Daarvoor zijn de concentraties in de gewassen te laag, bevestigt het Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu in Bilthoven. "Het is een bizar schijnprobleem," bromt Denneman, "want ondertussen blijft de norm voor arseen wťl laag. Dat vertraagt bouwprojecten en infrastructurele werken en veroorzaakt onnodige kosten." Een recent voorbeeld is de Gooiboog, een spoorlijn van twee kilometer die de Gooilijn en de Flevolijn met elkaar verbindt. "Die ligt nu op een peperdure dijk, vanwege de kosten voor grondtransport. Het is toch raar dat je de goedkope grond ernaast, alleen omdat daar al eeuwenlang arseen in zit, niet een paar meter mag verplaatsen."

"Ruim 10.000 jaar geleden, in het laat-Pleistoceen, ontstond 'ijzeraarde' of 'ijzeroer' op laaggelegen plekken in het landschap waar ijzerrijk grondwater opkwelde," vertelt Gunnink die het arseenprobleem dit jaar in kaart bracht. Vanaf 800 voor Christus, het begin van de IJzertijd, tot 1938, het jaar waarin 56.563 ton ijzeroer vanuit Delfzijl naar Finland en Engeland werd geŽxporteerd, heeft dit 'moerasijzererts' een belangrijke rol gespeeld in de economische ontwikkeling van ons land. In de hoogtijdagen produceerde Nederland drie miljoen kilo ijzer per jaar. Gunnink vervolgt zijn les ondergrondse scheikunde: "IJzer en lucht verbonden zich in de zandgrond tot 'banken' van dertig tot vijftig centimeter dik: samengekitte zandkorrels met een huid van roestig ijzer." Dit nieuwgevormde mineraal, ijzerhydroxide, heeft aan de buitenkant enkele plekken om in het grondwater opgeloste deeltjes, zoals arseen, aan zich te binden. Zolang er zuurstofrijk regenwater infiltreert in de bodem, houdt de ijzeroer het arseen stevig in zijn greep. Wordt er zuurstofarm kwelwater aangezogen, zoals in de diepe droogmakerijen na de winning van turf, dan gaat een deel van dit 'roest-type' arseen weer in oplossing, met hoge concentraties ijzergebonden arseen in het grondwater tot gevolg." Uit metingen van TNO blijkt dat het arseen daardoor stijgt tot boven de drinkwaternorm van de Wereld Gezondheids Organisatie (WHO). "Gelukkig drinken we in Nederland geen ongezuiverd grondwater," zeg Gunnink geruststellend, "maar in Bangladesh hebben duizenden mensen huidziektes opgelopen na jarenlang drinken van arseenrijk water."

"Ten tijde van de veenvorming in het vroeg-Holoceen," vervolgt Gunnink de arseengeschiedenis met een tweede ontstaanswijze, "overstroomden grote delen van Nederland door de stijgende zeespiegel. Het door de zee meegevoerde zwavel wist in het zuurstofloze moeras ijzer uit kwelwater aan zich te binden en vormde zo pyriet." Fool's gold wordt dat goudkleurige mineraal wel genoemd, met zijn kandij-achtige structuur populair bij verzamelaars. Gunnink spreidt duim en wijsvinger: "Wel twee centimeter groot vind je die brokjes nepgoud terug in de ondergrond van BelgiŽ. Vele malen kleiner zijn de pyrietdeeltjes in het Nederlandse basisveen op het pleistocene zand, twintig meter diep langs de Nederlandse kust en enkele meters diep langs de Utrechtse Heuvelrug." Omdat arseen en zwavel zich in de afwezigheid van zuurstof vrijwel hetzelfde gedragen, werd ook een paar procent arseen 'ingebouwd' bij de vorming van pyriet. "Daar zie je verder niets van," zegt Gunnink, maar breng je het veen weer in contact met lucht door het op te spuiten, dan kleuren ijzer en arseen het zand rood als ze in water oplossen. Hij vat zijn betoog samen: "Boor je langs de Hollandse kust een gaatje in de grond, dan vind je op 15 tot 20 meter een pakket veen met arseenhoudend pyriet, daaronder zit zand met roestige knollen ijzeroer, op de plekken waar destijds water opkwelde."

Of het natuurlijke arseen vandaag de dag uit de bodem in het grondwater terechtkomt hangt dus af van twee factoren: het type arseen, pyriet of roest, en de aanwezigheid van zuurstof. Arseen lost op in water als zuurstof wordt toegevoegd aan pyriet, dat zo 'oxideert', of als zuurstof wordt onttrokken aan ijzeroer, dat daardoor 'reduceert'. Om deze geochemische kennis te kunnen toepassen, moet bekend zijn waar arseen in de bodem zit en waar zuurstof in het grondwater. Dat brachten de onderzoekers van TNO in kaart door het landschap uit de tijd van de mammoet en de wolharige neushoorn te reconstrueren. Tienduizenden boringen gebruikten ze om een digitaal model te maken van het reliŽf kort na de laatste ijstijd. Richting en omvang van toenmalige kwelstromen berekenden ze met een grondwaterstromingsmodel, aangroei en erosie van basisveen schatten ze in met boorgegevens en geologische kennis. Het resultaat van het onderzoek is een set kaarten met de verspreiding van arseen in de kustprovincies Groningen, Friesland, Noord- en Zuid-Holland en Zeeland. Tienduizend jaar terugkijken levert geen haarscherp kaartbeeld op, bij TNO praten ze daarom liever over een 'verhoogde kans' op arseen. "Vijftig procent," schat Gunnink de kans dat in de donkergroen gekleurde gebieden arseen in het grondwater zit. "De aannemer die bij de aanleg van een tunnel grondwater oppompt om zijn bouwput droog te houden, hoeft zich dus niet meer te laten verrassen." Vindt hij toch arseen in een watermonster, dan blijkt dat in de praktijk vaak een tijdelijk probleem, een kwestie van dagen of weken. In contact met lucht slaan ijzer en arseen immers direct weer neer; ze vormen opnieuw het ijzerhydroxide waaruit ze eerder waren opgelost.

Volgens Sytske Postma van DHV in Amersfoort, als beleidsadviseur betrokken bij het TNO-onderzoek, moet er meer gebeuren om onnodige vertraging in bouwprojecten te voorkomen. "Nu we kunnen voorspellen waar arseen in grond en grondwater zit, kunnen we er wel wat soepeler mee omgaan, net als met lood," vergelijkt ze arseen met een algemeen geaccepteerde bodemverontreiniging in historische binnensteden. "Grond kan best verplaatst van A naar B als de bodemkwaliteit op beide plekken hetzelfde is. Dat voorkomt onnodig onderzoek en oponthoud." Gunnink is het daarmee eens: "Arseen in de grond is een normenprobleem. Pas als de bodemnorm van VROM met een factor 10 wordt overschreden treedt er mogelijk gezondheidsschade op. De kans daarop is vrijwel nihil." Die landelijke norm is dan ook helemaal niet bedoeld om risico's voor de mens te voorkomen, het is een ecologische norm. Gunnink: "Maar waarom zou je de natuur beschermen tegen een stof die van nature in de bodem zit? In het Geuldal beschermen we toch ook het zinkviooltje? Dat groeit daar juist omdŠt de grond is verontreinigd. Soms zou je wensen dat er langs de Hollandse kust een zeldzame arseenorchidee wordt gevonden."

Arseenvergiftiging in Bangladesh

In Bangladesh drinken zestig miljoen mensen, anders dan in Nederland, wťl ongezuiverd, arseenhoudend grondwater afkomstig van tien tot vijftig meter onder de grond. Omdat het oppervlaktewater altijd een belangrijke bron was van ziektes als diarree en cholera, is de drinkwatervoorziening de afgelopen twintig jaar overgeschakeld op grondwaterputten. De Britse Geologische Dienst (BGS) schat het aantal grondwaterputten op zes tot elf miljoen; in bijna de helft daarvan wordt de drinkwaternorm van de WHO overschreden.

Het duur tien jaar voordat blootstelling aan arseen leidt tot het eerste huidletsel, zoals zwarte vlekken, uitslag en het breken van de huid. Na twintig jaar kan zich huidkanker ontwikkelen. Omdat de meeste grondwaterputten nog geen twintig jaar oud zijn - 68% van de door de BGS bemonsterde putten zijn nŠ 1990 gebouwd - is het nog te vroeg voor het op grote schaal optreden van deze niet-dodelijke vorm van kanker. Recente schattingen van het aantal patiŽnten met door arseenvergiftiging veroorzaakt huidletsel variŽren van 100.000 tot 150.000. De kans op het ontwikkelen van huidkanker bij de dagelijkse inname van een liter water met een arseengehalte van 50 ug/l, een gangbare blootstelling in Bangladesh, is ťťn tot twee per duizend. De kans om bij deze waterconsumptie een dodelijke, interne vorm van kanker te ontwikkelen is 1 op 100.

Het vooruitzicht dat miljoenen mensen over enkele jaren de grens van twintig jaar blootstelling overschrijden, vraagt om snelle maatregelen. Zolang er geen betrouwbaar alternatief is voor grondwater wordt er met een omvangrijk analyseprogramma in de kleine dorpen naarstig gezocht naar schone, arseenvrije drinkwaterputten. Onderzochte putten krijgen een rood label als het water alleen geschikt is voor de was, groen betekent dat het opgepompte water ook drinkbaar is. Speciale chemicaliŽn worden verspreid onder dorpsbewoners, waarmee ze zelf arseen uit het water kunnen laten neerslaan. Op de lange termijn moet Bangladesh op zoek naar een andere bron van drinkwater. Kandidaten zijn regenwater, gezuiverd oppervlaktewater en diep grondwater, afkomstig van 150 tot 200 meter onder de grond.

Ondanks grootschalig onderzoek bestaat er nog steeds onduidelijkheid over de bron van natuurlijk arseen in het grondwater van Bangladesh. Pyrietoxidatie speelt geen rol van betekenis, daar zijn de wetenschappers het over eens, maar er lijkt meer aan de hand dan de reductie van ijzerhydroxide in sedimenten die na 'begraving' zuurstofarm zijn geworden. Een deken van 'ruis', veroorzaakt door natuurlijke variaties in bodemeigenschappen en -condities, belemmert het zicht op de onderliggende geochemische werkelijkheid. Veel van het onderzoek richtte zich bovendien op de omvang van het probleem en niet op het begrip van de processen. In november 2002 publiceerde Science een artikel dat niet alleen een nieuw mechanisme voor arseenmobilisatie beschrijft, maar ook vraagtekens plaatst bij nieuwe, diepe grondwaterputten. In experimenten door het Massachusetts Institute of Technology bleek verse organische stof, afkomstig van rijstvelden en naar beneden gezogen door het gebruik van irrigatiepompen, arseen te verdringen van zijn binding aan klei en fosfaat. De auteurs vragen zich dan ook bezorgd af hoe diep de nieuwe grondwaterputten moeten zijn om, buiten het bereik van deze nieuwe arseenmobilisator, schoon drinkwater te kunnen leveren.


Gepubliceerd in NRC