Zware metalen in onderzochte depots 1 Waarnemingen in de depots

Van de onderzochte depots waren betrouwbare gegevens over de samenstelling bekend. Deze gegevens zijn weergegeven in tabel 11. In deze tabel zijn de gemiddelde waarden weergegeven van dat gedeelte van het depot waar de monsters zijn genomen. De verhoogde gehalten ten opzichte van AW2000 zijn gemarkeerd.

Tabel 11

Gemiddelde gehalten AP04 keuringen gerijpte bagger in depots.

depot Lutum (%) OS Cd Cr Cu Hg Ni Zn PAK msPAFmetalen msPAForg

A (7) 38 20 2,23 68 83 1,15 51 638 9,8 58 4

L (12) 42 20 1,35 50 72 0,31 49 283 9 26 3

G (8) 14 29 0,67 42 0,16 29 245 2,5 25 1

In de genomen monsters zijn aanvullend ijzer en zwavel gemeten (Tabel 12). De hoeveelheden zwavel zijn zodanig dat verzuring bij rijping kan worden verwacht. De kalkgehalten waren steeds kleiner dan 0,4% (rapportagegrens 0,1%). Het zuurbufferend vermogen (kalkfactor) kan dan afgeleid worden aan de hand van het lutum- en organische stofgehalte volgens de tabellen van de Commissie Bemesting Grasland en Voedergewassen (www.bemestingsadvies.nl). 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 0 5 10 15 20 25 pH depotnr gerijpte bagger

Tabel 12

IJzer en zwavel in bagger nabij de depots. Gehalten in mol/kg.

Depot Fe

mol/kg

S mol/kg Buffering via kalkfactor * mol H/kg per 0,1 pH eenheid

Potentieel pH effect FexS pH AP04

keuring

pH bepaald

A 0,58 0,58 0,027 2,1 pH eenheid 6,8 4,7

L 0,59 0,44 0,027 1,6 pH eenheid 6,1 4,5

G 0,36 0,16 0,021 0,8 pH eenheid 6,5 4

∗ Buffering (kalkfactor: benodigde hoeveelheid neutraliserende waarde in kg CaO ha-1 _{per 10 cm bouwvoor voor een pH stijging}

van 0,1 eenheid): kalkfactor omgerekend naar mol H per kg met de volgende aannames. Bulkdichtheid 0,88 g cm-3_,

neutralisering van 4 mol H+ _{per mol CaO, en de aanname van een zuurproductie van Fe}

xS van 2 H per S.

De metingen zijn verder geconcentreerd op het beschikbare gehalte. De totaalgehalten van de monsters gemeten in dit onderzoek kwamen goed overeen met de metingen uit het AP04-onderzoek, waaruit geconcludeerd mag worden dat de genomen monsters representatief zijn voor het depot.

De gemeten monsters zijn vergeleken met de referentielocaties waar de gemeten gehalten allen voldeden aan AW2000. De ratio tussen depot en referentie is weergegeven in Figuur 46.

Figuur 46

Ratio van metaalgehalten in depots ten opzichte van de gehalten in de referentielocatie: (a) totaalgehalte (Aqua Regia), en (b) beschikbaar gehalte (0,001M CaCl2).

Zoals te verwachten zijn de hoge ratio’s in Figuur 46a in overeenstemming met de gemarkeerde cijfers in Tabel 11. Het is immers niet te verwachten dat er al veel metalen zijn verdwenen door gewasopname en uitloging (zie ook 3.3). Vooral in depot A zijn Cd, Cu Pb en Zn verhoogd. Voor risico’s gaat het vooral om de beschikbare gehalten (Figuur 41b). We zien nu extreem grote verschillen tussen het depot en de referentie. Niet alleen voor de metalen die al in verhoogd gehalte voorkwamen (Cd, Pb en Zn, maar ook voor de metalen Co en Ni die niet in een verhoogd gehalte voorkomen. Cd, Pb, Zn Co en Ni zijn ook de metalen waarvan de beschikbaarheid sterk wordt beïnvloed door de pH (Groenenberg, 2011). Voor Cd is de overschrijding van de streefwaarde voor ondiep grondwater (0,4 µg/l) aanzienlijk (zie Figuur 47). Opvallend is ook de kleine verhoging van koper (A 0,9; Ld 1,2 en G 1,9).

Een nadere analyse van de getallen laat zien dat de verhoogde beschikbaarheid vooral wordt veroorzaakt door een verlaging van de pH. De ijzersulfiden in de bagger worden geoxideerd in het depot waarbij de pH daalt (zie ook 4.2). Deze daling is groter dan bij het op de kant zetten van bagger door de dikkere laag en het niet opmengen met de oorspronkelijke bodem. Deze oorspronkelijke bodem kan de pH bufferen. Zoals al is vermeld zijn de nu gemeten pH waarden beduidend lager dan gemeten bij de keuringen. Oorzaak is een verdergaande rijping en beperking van de monstername tot het bovenste en dus gerijpte deel van het depot. Het effect van de pH wordt geïllustreerd in Figuur 51, waarin de resultaten van de individuele monsters voor beschikbaar Cd en de pH zijn weergegeven. In monster L3 is de pH daling het kleinst en dit leidt dan ook tot de geringste stijging van beschikbaar cadmium. Deze relatie pH daling en stijging beschikbaarheid komt bij alle monsters terug. Risico’s in een depot worden dus in belangrijke mate bepaald door de daling van de pH gedurende de rijping van de bagger (zie ook Piou et al., 2009). De pH is echter ook een controleerbare parameter en het bekalken van landbouwpercelen op depots om de pH op het juiste niveau te houden is een gangbare praktijk. De gewenste pH (pH-KCl) voor grasland in veengebieden is 4,8-5,5.

Figuur 47

Het beschikbaar cadmiumgehalte en de pH in individuele monsters (monster 1, 2 en 3) genomen in de depots en op de referentielocatie.

4.4.2 Modelleren uitspoeling in de depots

Omdat uit de metingen volgt dat het actuele beschikbare gehalte sterk kan zijn verhoogd, is in de modelstudie berekend hoe hoog de uitspoeling direct onder de opgebrachte laag bagger in het depot zal zijn. De

berekeningen zijn uitgevoerd op basis van de in de depots gemeten gehalten metalen, de gehalten lutum en organische stof en de pH De concentratie DOC is geschat met een regressie-vergelijking op basis van het organische stofgehalte en de pH (Bonten et al., 2009).

De berekende concentraties metalen in het water dat uitspoelt direct onder de opgebrachte bagger zijn weergegeven in tabel 13. De berekeningen geven aan dat de mobiliteit van de metalen hoog is, zoals ook al uit de gemeten concentraties in de CaCl2-extracten voor Cd bleek. De berekende concentraties liggen allen ver

boven de maximale concentraties voor zowel het grondwater als het oppervlaktewater. Uitspoeling van metalen uit depots is daarom een punt van zorg, vooral bij lage pH. De berekende concentraties zijn voor Cd (zie Figuur 47) en Zn van dezelfde grootte-orde als de met CaCl2 gemeten concentraties. De berekende

extracten altijd veel lager ligt (als gevolg van verdunning). Hoe hoger de verhouding grond/ volume CaCl2 des

te lager zijn de DOC concentraties.

Tabel 13

Concentratie in water dat uitspoelt direct onder de opgebrachte baggerspecie.

Depot Cd (µg.L-1_{) Cu (µg.L}-1_{) Zn (mg.L}-1₎ A 28 73 4,2 L 19 69 2,3 G 11 54 3,7 A pH6 7 58 1,0 L pH6 4 53 0,45 G pH6 2 38 0,43

De uitspoeling kan worden verminderd door de pH te controleren en bekalking toe te passen. Hierdoor zal de pH weer stijgen en vermindert de uitspoeling. In tabel 13 zijn de berekende concentraties bij pH 6

weergegeven. Voor Cd en Zn zijn de concentratie dan zeker een factor 4 lager. Voor Cu maakt het niet zoveel uit, omdat hiervoor DOC de meest bepalende factor is. Het merendeel van de zware metalen zal via de ondergrond uitspoelen. De ondergrond in veengebieden is anaeroob en de zware metalen worden hier weer vastgelegd als sulfiden.