Vervuilde bagger is niet overal even giftig

Zuurstofarm slib legt zware metalen lam

Dankzij een nieuwe meetmethode kan Rijkswaterstaat de schadelijkheid van verontreinigde baggerspecie nu meten onder natuurlijke omstandigheden. Zonder zuurstof blijken zware metalen minder giftig.

Milieuschade van verontreinigde baggerspecie beoordelen we in Nederland rechttoe rechttaan: hoe meer viezigheid er in zit, des te giftiger het is. En dus hanteert Rijkswaterstaat sinds de jaren tachtig milieunormen die strenger zijn naarmate het gemeten totaalgehalte aan zware metalen hoger is. Schone baggerspecie 'klasse 0' mag zonder beperkingen worden hergebruikt als teelgrond of ophoogmateriaal, het meest verontreinigde 'klasse 4'-materiaal moet tot in lengte der dagen buiten het watersysteem worden opgeborgen in depots zoals de Slufter in Rotterdam of IJsseloog in het Ketelmeer. Met enkele tientjes per kubieke meter kost dat niet alleen veel geld, maar ook veel ruimte: alleen al de huidige baggerachterstand van 70 miljoen kubieke meter is genoeg om 35 Amsterdam Arena's tot de rand te vullen.

Maar volgens milieuchemicus Jos Vink van het Rijksinstituut voor Zoetwaterbeheer en Afvalwaterbehandeling (RIZA) hoeft het zover niet te komen. Onder de naam Sediment Or Fauna Incubation Experiment (SOFIE) ontwikkelde hij een methode om de milieuschade van metalen als lood, zink en cadmium in baggerspecie te meten onder natuurlijke omstandigheden. Voorlopige conclusie, gepubliceerd in Encyclopedia of Water: de nadelige effecten op watervlooien, wormen en muggenlarven zijn 2 tot 14 keer kleiner dan eerdere metingen volgens standaardprotocollen uitwezen. De reden van dit verschil is dat het Vink als eerste ter wereld lukte om de zogeheten 'redoxpotentiaal' - de concentratie elektronen, een maat voor het zuurstofgebrek - tijdens de slibmeting gelijk te houden aan die in het veld. En zonder zuurstof blijken zware metalen minder giftig. Inmiddels hanteren diverse Nederlandse en Belgische universiteiten deze meetmethode en heeft Vink zijn uitvinding in 23 landen gepatenteerd.

Standaardprotocollen voor het bemonsteren en analyseren van het slib uit sloten, beken en rivieren beginnen met mengen en water toevoegen. Die handelingen vergroten de homogeniteit van het monster en de reproduceerbaarheid van de meting, zo luidt de theorie. "Of je het in India of in de Verenigde Staten laat analyseren, er mag geen discussie zijn over de hoeveelheid cadmium in een watermonster", legt Vink uit. "Maar door het toevoegen van zuurstofrijk water verander je óók de chemische omstandigheden, zodat het effect van dat cadmium op de plek van bemonstering niet meer kan worden beoordeeld." Standaardmetingen geven uitsluitsel over hoeveel gif er in een monster zit, zo luidt zijn betoog, maar niet over wat dat gif aanricht in het milieu.

Zware metalen zitten lang niet altijd even goed vast aan slibdeeltjes. Opgelost in water blijken vooral de 'vrije ionen', aanwezig in poriën tussen zand, klei en organische stof, schade te kunnen toebrengen aan waterorganismen. Ze dringen door de huid bij wormen en watervlooien binnen, waardoor hun groei en reproductie afneemt af; als voedsel vergiftigen deze slibbewoners op hun beurt vissen en vogels. "Negenennegentig procent van alle toxische effecten valt te verklaren uit de aanwezigheid van vrije ionen," aldus Vink, "maar tot voor kort konden we hun aantal niet meten." Althans niet onder natuurlijke, vaak zuurstofarme condities. Want nadat bacteriën de in vers slib aanwezige zuurstof hebben verbruikt, worden vrije metaalionen als sulfides gebonden. Zo stevig is die binding, dat deze het schadelijk effect teniet doet. "De manier waarop we nu uit totaalgehalten milieu-effecten voorspellen deugt van geen kant", concludeert Vink.

Vink voorkomt het beluchten van de bagger door bij het bemonsteren een kunststof cylinder in de blubber te steken. Boven en onder sluit hij die 'meetcel' luchtdicht af. In het laboratorium steekt hij door gaatjes in de cylinderwand sondes naar binnen - poreuze plastic schuimpjes zo groot als een lucifer. Het poriewater uit het slibmonster dringt nu op eigen kracht deze sondes binnen. Te groot voor de holtes van ééntiende micrometer, blijven bacteriën achter in het monster. In de sonde zit nu steriel poriewater afkomstig uit het slib, inclusief de daarin aanwezige metalen. Maar omdat er geen zuurstof is toegevoegd zijn de chemische omstandigheden in de sonde identiek aan die in het monster.

Nu kan het meten beginnen. Door in de sonde een onderdruk aan te leggen leidt Vink het poriewater eerst buiten de meetcel en vervolgens langs een uitwisselkolom die is gevuld met chelex - een synthetisch molecuul datr ook wordt gebruikt om om medicijnen te zuiveren van zware metalen. Als mini-magneetjes nemen deze uiterst fijne korreltjes alle vrije metaalionen uit het poriewater in zich op. Wat passeert zijn alle andere bindingsvormen van zware metalen, zoals sulfiden en opgeloste organische stof. Het totaalgehalte aan metalen wordt zo gesplitst in een schadelijk en een onschadelijk deel. Met verrassende resultaten, vertelt Vink: "De smerigste 'klasse 4'-bagger uit de Maas bleek slechts tien procent vrije ionen te bevatten; in 'schone bagger' langs de Waal bleek dat wel zestig tot tachtig procent."

Zeven waterschappen hebben al interesse getoond in de meetmethode van Vink. Mits er geen risico's zijn voor het milieu, mogen waterbeheerders slib uit sloten en vaarten volgens de nieuwe Kader Richtlijn Water namelijk hergebruiken. Wie met de meetmethode van Vink kan aantonen dat de concentratie schadelijke, vrije ionen laag is, en dat ook na contact met zuurstof blijft, mag met 'vieze' bagger voortaan natuurvriendelijke oevers en nevengeulen aanleggen.

Kader - IJzeren greep Het reduceren van metalen is het omgekeerde van een veel bekender chemisch proces: roesten, oftewel oxideren. Het proces ontleent zijn naam aan het woord oxygenium, voor zuurstof, en oxideren betekent reageren met zuurstof. Maar dat is niet per se noodzakelijk. Een betere omschrijving is dat tijdens oxidatie de reductor elektronen afstaat aan de oxidator. En dat is wat er gebeurt als bacteriën de bladresten in de sloot oppeuzelen: de reducerende zware metalen staan elektronen af aan de oxiderende organische stof. Omdat deze elektronen hun negatieve lading meenemen, krijgt het achterblijvende metaal een positievere lading. Tweewaardig ijzer (Fe2+ ) kan zo bijvoorbeeld veranderen in driewaardig ijzer (Fe3+), waardoor het steeds beter in staat is om negatief geladen deeltjes aan zich te binden. Onder zuurstofloze condities vormen sulfiden goede kandidaten voor zo'n ijzeren greep. Dit zijn van bemesting afkomstig sulfaten (SO42-), ontdaan van zuurstof. Zware metalen reageren met sulfiden tot onoplosbare zouten, waardoor ze feitelijk onschadelijk worden gemaakt voor planten en dieren. De verhouding tussen totaal sulfide (AVS) en totaal metaalgehalte (SEM) blijkt een redelijke voorspeller van het ecotoxicologisch risico: is de ratio AVS/SEM groter dan 1, dan mag zijn naar verwachting alle metalen gebonden zijn en is het risico beperkt. Is deze verhouding kleiner dan 1, dan zal een deel van de zware metalen opgelost, als vrij ion, in het water aanwezig zijn, waar het schade kan toebrengen aan bodem- en waterorganismen.

Gepubliceerd in NRC Handelsblad