Uitspoeling van metalen via drains

De bodem is verticaal opgedeeld in bodemlaagjes. De berekeningen zijn uitgevoerd voor een gedraineerde bodem, omdat alle bodems in dit onderzoek gedraineerd bleken te zijn. Er is gebruik gemaakt van de hydrologie van het model STONE (ref.). In dit model wordt rekening gehouden met de verschillende

verblijftijden van water en wordt gerekend met een gemiddelde verblijftijd. Water direct boven de drain zal snel uitspoelen en water tussen de drains doet er langer over. Er is gerekend met drains op één meter diepte. Met het opbrengen van bagger verandert echter het profiel van de bodem. Hier moet rekening mee gehouden worden bij de berekening van het transport van metalen in de bodem. We hebben drie opties onderscheidden waarvan de resultaten hieronder worden besproken. Bij de drie opties wordt de bagger aan de bovenkant van het profiel opgebracht en gemengd met de toplaag van de bodem van 15 cm voor grasland.

De drie opties verschillen voor de aanpassing van het profiel:

A. Alleen de hoeveelheid metalen uit de bagger wordt aan de toplaag van de bodem toegediend. Er vindt geen toevoeging plaats van bodemmateriaal.

B. Zowel bagger en metalen worden toegediend. Het bodemprofiel groeit aan met de hoeveelheid toegediend sediment uit de bagger. De drains blijven op één m onder het maaiveld (profiel schuift naar beneden). C. Ook in dit scenario worden zowel bagger en metalen toegediend. Het bodemprofiel groeit aan met de

hoeveelheid toegediend sediment uit de bagger. In dit scenario komen de drains steeds dieper te liggen. In optie A wordt er vanuit gegaan dat de toegediende bagger geen wezenlijke bijdrage levert aan de hoeveelheid bodemmateriaal in het profiel. Er wordt van uitgegaan dat de totale toegediende hoeveelheid bagger gelijk is aan de hoeveelheid bodem die afslibt naar het water of verdwijnt door de oxidatie van veen. In optie B wordt het profiel aangepast met de hoeveelheid ingekomen sediment. De drains blijven op één m liggen. Drains worden in dit scenario eenmaal in de tien jaar vervangen en dan weer op één m aangelegd. In de praktijk worden drains echter minder frequent worden vervangen. In optie C wort het profiel na iedere keer baggeren aangepast (profiel groeit aan) en komen de drains steeds dieper te liggen.

In onderstaande figuur is de uitspoeling van Cd uit drains op één meter diepte voor de drie opties

weergegeven. De figuur laat zien dat wanneer alleen gerekend wordt met de input van metalen uit de bagger (optie A) dit geen veranderingen geeft in de concentratie Cd die uitspoelt op één meter diepte, dit geldt ook voor de overige metalen. Bij optie B stijgt de uitspoeling sterk, bij deze optie blijven de drains op één meter liggen maar schuift het metaal profiel naar beneden en komt bodemmateriaal met hogere metaalconcentraties bij de drains te liggen. De toename in uitspoeling is niet het gevolg van de metalen die er met de bagger opgebracht zijn, maar het feit dat de bodem die aan de drains grenst steeds hogere metaalgehalten bevat. Bij optie C komen de drains steeds dieper te liggen en neemt de uitspoeling juist licht af. De drie opties zijn een versimpeling van wat er in de praktijk gebeurt.

Optie A lijkt het meest realistisch, omdat hier het bestaande profiel gehandhaafd blijft. Uit de berekeningen voor scenario A blijkt dat binnen een termijn van 100 jaar de uitspoeling niet zal stijgen als gevolg van de verhoogde metaal-inputs uit de bagger in kleigronden zoals in dit onderzoek zijn meegenomen. Een verklaring hiervoor is de sterke adsorptie van de metalen in kleigronden. Op langere termijn en bij voortduren van de belasting neemt de uitspoeling toe. Dit blijkt uit berekeningen door Spijker et al. (2009) die de uitspoeling van metalen uit de bovengrond naar het oppervlaktewater geëvalueerd hebben. Dit kan voor kleigronden

honderden jaren duren. In veengronden en vooral zandgronden is de binding van metalen veel minder sterk en zal uitspoeling beduidend eerder kunnen optreden. Optie B wordt relevant als er een dikke laag bagger wordt toegepast zoals in een weilanddepot. De verhoging van het perceel kan vragen om een aanpassing van de drainage, waarbij de drains op korte afstand van de bagger komen te liggen.

In de berekeningen is geen rekening gehouden met de vastlegging van de metalen als sulfide in de ondergrond. Bij anaerobe omstandigheden, zoals in veen voorkomt, wordt sulfaat gereduceerd tot sulfide. Metaalsulfiden zijn zeer slecht oplosbaar en sulfidevorming voorkomt de uitspoeling van zware metalen (Harmsen et al., 2005).

Figuur 20

Uitspoeling van Cd voor drie opties A: alleen metalen optie 1); B: drains op één m (optie 2); C: aangroeiend profiel (optie 3).

– Het achtergrondgehalte aan zware metalen is sterk bepalend voor het uiteindelijke gehalte aan zware metalen in de baggerstrook.

– In een beperkt aantal situaties is er een kleine verhoging meetbaar in de baggerstrook voor Zn en Pb door het verspreiden van bagger.

– De modellering laat zien dat voor koper baggeren niet de belangrijkste factor bij accumulatie is. De aanvoer van koper met mest is ook een factor van betekenis.

– Alleen voor de essentiële elementen Cu en Zn is gewasopname een afvoerterm van betekenis. De overige elementen accumuleren, omdat ook de hoeveelheid afgevoerd via het drainage water verwaarloosbaar is. – De modellering laat zien dat verspreiden van hogere concentraties, terwijl de baggerspecie nog wel

voldoet aan de msPAF-criteria zal leiden tot een verhoging van zware metalengehalten in de baggerstrook. Voor Cd is een overschrijding van de LAC-waarde en de MTR_{oppervlaktewater} in het bodemvocht mogelijk. – Het actueel beschikbare gehalte aan zware metalen wordt beïnvloed door de pH. Door daling van de pH

wordt de beschikbaarheid hoger, maar deze kan voor koper en molybdeen ook hoger worden door een stijging van de pH.

– Bij de omstandigheden op de locaties leidt verspreiden van bagger niet tot een overschrijding in het drainage-water van de MTR_{oppervlaktewater}

– Modelberekeningen laten zien dat bij verspreiding van dunne lagen op kleigronden uitspoeling via de drains in de komende 100 jaar niet zal optreden. Bij zandgronden en veengronden zal uitspoeling eerder optreden en hoger zijn.

3.4

Polycyclische Aromatische Koolwaterstoffen (PAK), totaal en