Nadat de relatie van gehaltes in mosselen en zwevend stof met de vrij opgeloste concentratie uit passive sampling in de vorige hoofdstukken is onderzocht, wordt in dit hoofdstuk bekeken of de concentraties in totaal water (CTOW) uit passive sampling resultaten te berekenen zijn. Dit is op voorhand al een wat hypothetische actie omdat concentraties in totaal water maar mondjesmaat boven de detectiegrens zijn gerapporteerd (zie sectie 3.3 en bijlage A.4). Uiteraard kan de berekende waarde met de detectiegrens worden vergeleken.
8.1 Berekening van de concentratie in totaal water uit de vrij opgeloste concentratie
In totaal water zijn drie (sub)compartimenten te onderscheiden: (1) de vrij opgeloste fase, (2) opgelost organisch koolstof (DOC) en (3) particulair materiaal of zwevend stof. Het laatste (sub)compartiment wordt ook wel bepaald als particulair organisch koolstof (POC). Hydrofobe stoffen verdelen zich over deze (sub)compartimenten, waarbij de verdeling afhangt van de oplosbaarheid in water, de affiniteit van de stof voor DOC en POC en natuurlijk de concentraties daarvan in het water. De verhoudingen tussen de vrij opgeloste concentratie en die in DOC en POC worden bepaald door verdelingscoëfficiënten uitgedrukt op organische koolstof (KOC). Daarmee kan de concentratie in totaal water (CTOW) worden berekend als:
OC TOW W
1 [
]
[
]
OC10
K
C
=C
æç
+
DOC
+
POC K
ö÷
è
ø
8.1De DOC en POC gehaltes moeten hier worden ingevuld in kg L-1. Merk op dat er voor de DOC van uitgegaan wordt dat het een 10 maal lagere KOC heeft als POC. Opgelost organisch materiaal is meer polair dan particulair organisch materiaal en heeft daardoor een lagere affiniteit voor hydrofobe stoffen (Burckhard, 2000).
Voor de vergelijking van berekende en actuele waarden, is de procedure gevolgd die voor zwevend stof is beschreven (sectie 7.1) Ook zijn dezelfde 3 opties voor de KOC-waarden onderzocht: gebruik van de generieke KOC, gebruik van de Kow als KOC en gebruik van de ExpKOC bepaald uit de vrij opgeloste gehaltes en de actuele gehaltes in zwevend stof (sectie 7.3). De ratio’s tussen berekende en actuele gehaltes zijn uitgedrukt in procenten en per stof en KOC gemiddeld. Voor deze ratio’s is de detectiegrens genomen als het actuele gehalte niet boven de detectiegrens uitkwam. In bijlage J zijn deze ratio-percentages verzameld, samen met het aantal observaties. Berekende waarden zijn gelijk aan actuele waarden als de ratio- percentages 100% zijn. Bij meetwaarden onder de detectiegrens betekent 100% dat de berekende waarde gelijk is aan de detectiegrens.
8.2 Berekende- versus actuele concentraties in totaal water
De resultaten van de berekening in bijlage J zijn uitgesplitst in twee groepen: (1) die waar de actuele gehaltes op of onder de detectiegrens lagen en (2) die waar de actuele gehaltes wel boven de detectiegrens lagen. De laatste groep bevat slechts kleinaantal observaties. Voor deze data is ook een standaardafwijking uitgerekend.
Voor de observaties waarbij de actuele gehaltes onder der detectiegrens viellen, is uiteraard geen echte vergelijking mogelijk met de berekende waarde. Hier geeft het verschil van de getalswaarde met de ideale situatie van 100% weer hoeveel de berekende waarde van de detectiegrens verschilt.
Gebruik van de generieke KOC en de Kow voor de berekening van CTOW
De met de generieke KOC en de Kow berekende concentraties in totaal water zijn 2 tot 100 maal lager dan de detectiegrens. Voor de observaties waarvan de actuele concentraties wel
1202990-000-BGS-0004, 14november 2010, definitief
boven de detectiegrens vielen, waren de berekende waarden ook net zoveel lager dan de gemeten waarden. De lichtere PAKs, die vaak overwegend in oplossing aanwezig zijn, geven uitkomsten die de 100% het dichtst benaderen (ook voor de metingen onder de detectiegrens). Dat de ratio-percentages voor enkele hogere PAKs hoger zijn voor de metingen boven de detectiegrens dan onder de detectiegrens, was merkwaardig. Het bleek dat deze waarnemingen allemaal in 2009 waren uitgevoerd en lager waren dan de detectiegrens in eerdere jaren.
Gebruik van de experimentele KOC voor de berekening van CTOW
Met gebruik van de ExpKOC zoals bepaald voor zwevend stof, zijn berekende concentraties geregeld hoger dan 100% en dus hoger dan de detectiegrens of de gemeten waarde (zie bijlage J, drie meest rechtse kolommen). Dat deze data zich dichter bij de 100% groeperen is logisch omdat het zwevend stof een belangrijke (sub-)compartiment is in totaal water. De aard van het zwevend stof is echter heel variabel en de standaardafwijking is dan ook net zo groot als het ratio-percentage zelf.
8.3 Discussie
Er zijn te weinig data boven de detectiegrens om een degelijke uitspraak te doen over de vraag of het nu wel of niet mogelijk de concentratie in totaal water ter berekenen uit de vrij opgeloste concentratie. Het is echter zeer de vraag of het wel mogelijk is. Indirect is variabiliteit in de aard van het zwevend stof al een grote belemmering, gezien de conclusie uit het vorige hoofdstuk (7.4) dat het vanwege de aanwezigheid van verschillende soorten organisch koolstof niet mogelijk is het gehalte in zwevend stof uit de vrij opgeloste concentratie te berekenen. Verder is de factor 10 omrekening van de KOC naar die voor DOC een boterzacht gegeven. Mogelijk dat de factor gemiddeld juist is, maar dan moet zeker rekening gehouden worden met een flinke spreiding door de variatie in de eigenschappen van DOC.
Eén van de positieve eigenschappen van passive sampling, of betergezegd, de daaruit berekende vrije opgeloste concentratie, is dat het een goede maat is voor de chemische activiteit en daarmee ook een goede indicatie is voor het risico van een stof. Bij omrekening naar totaal water gaat deze positieve eigenschap verloren omdat de concentratie dan een functie is van de DOC- en POC-gehaltes. Daarmee is de relatie met het risico teniet gedaan. Een, in beginsel, goede maat voor het risico van een stof wordt door de omrekening een slechte maat.
1202990-000-BGS-0004, 14 november 2010, definitief
Evaluatie van monitoring met passive sampling 47