0

hoofdstuk: Bijlage 3 Verontreiniging van water, waterbodem en bodem

1 Inleiding

1 Inleiding

Nederland is helaas niet meer brandschoon. Eeuwenlang zijn beken, vaarten en sloten gebruikt als riool, eerst voor menselijk afval later ook voor chemisch afval. Eeuwenlang is de grond gebruikt zonder naar effecten hiervan op de bodemkwaliteit te kijken. Als gevolg van verdergaande verontreiniging is hier verandering in gekomen. Die verontreiniging maakt het noodzakelijk om bij de aanleg en het beheer van natuurvriendelijke oevers rekening te houden met de verontreiniging van water, waterbodem of bodem. Deze bijlage geeft inzicht in de wijze waarop er beleidsmatig met verontreinigingen omgegaan kan worden, welke groepen van verontreinigingen er onderscheiden kunnen worden en wat hun effecten op het ecosysteem zijn. Tevens zullen een aantal praktische tips gegeven worden die het effect van verontreinigd materiaal minimaliseren.

1.1 Compartimentering van de oever

1.1 Compartimentering van de oever

Er vinden veel uitwisselingsprocessen plaats tussen het water, de waterbodem en de landbodem:

Water-waterbodem
De in het water aanwezige zwevende deeltjes kunnen neerslaan (sedimentatie) op de waterbodem. De bodem kan stoffen uit het water opnemen. Zo worden fosfaten opgeslagen in de waterbodem. Metalen en organische verbindingen kunnen zich aan slibdeeltjes hechten, die in het water zweven (als de stroomsnelheid laag genoeg is) en bezinken op de bodem . Door opwoeling, verandering in bodemgebruik of (geo)hydrologische situatie ontstaan chemische veranderingen in de bodem kunnen stoffen weer aan het water worden afgegeven.

Bodem-water
Door afslag kan grond door het water meegevoerd worden (erosie) en is dan als zwevende stof aanwezig. Nutriënten spoelen veelal uit de bodem in het aanliggende water en beïnvloeden de waterkwaliteit. Water kan de bodem in (inzijging) en uit (kwel) stromen.

Bodem-waterbodem
Bij baggerwerkzaamheden wordt de waterbodem veelal op de kant gelegd en wordt via fysische en chemische rijping uiteindelijk landbodem. Door afslag kunnen bodemdeeltjes door het water meegevoerd worden (erosie) en daarna neerslaan op de waterbodem.

Verontreinigingen kunnen dus in de verschillende compartimenten van het systeem aanwezig zijn: in het oppervlakte- en grondwater, de waterbodem en de landbodem. In deze compartimenten kunnen toxische stoffen verschillende eigenschappen, en zodoende ook een ander ecotoxicologisch effect hebben. Zo is de toxiciteit van zware metalen in de gereduceerde (anaerobe) waterbodem beduidend minder dan in de geoxideerde (aerobe) landbodem. Om deze reden wordt in deze bijlage onderscheid gemaakt in drie compartimenten: waterbodem, oppervlaktewater en bodem (afbeelding B 3.1).

Afbeelding B 3.1 De compartimentering van het systeem.

1.2 Water

1.2 Water

De samenstelling van water kan van nature sterk variëren, zowel in plaats als in tijd, ten gevolge van de omgeving en de natuurlijke processen die zich in of om het water afspelen. Verschillende typen wateren hebben een andere samenstelling. De samenstelling van beek- en rivierwater hangt af van de kwaliteit van het water waarmee het gevoed wordt en van de mate en manier van afvoer. Daardoor varieert de kwaliteit van het water vaak, en kan het zinvol zijn onderscheid te maken tussen de boven-, midden- en benedenloop. In stromend water is het zuurstofgehalte van het water over het algemeen hoog en worden aangevoerde stoffen relatief snel afgevoerd.
De in Nederland voorkomende kanalen en sloten zijn belangrijk voor de aan en afvoer van water. Kanalen verbinden bovendien belangrijke industriegebieden met elkaar. De waterkwaliteit van kanalen wordt dan ook door externe factoren bepaald.
De waterkwaliteit van sloten hangt sterk af van de aard en de intensiteit van het gebruik van het omliggende land. De meeste vennen liggen op voedsel- en kalkarme zandgronden en worden gevoed door regenwater. Het ondiepe water bevat een laag gehalte aan voedingsstoffen en mineralen. Ook de zuurgraad is vaak hoog (pH<7). Vaak heeft het water een bruine kleur door humus-zuren of zwevend organisch stof, afkomstig van afgestorven planten en/of ijzerverbindingen afkomstig van kwel uit de waterbodem.
Meren en plassen die zijn ontstaan bij de winning van turf (veenplassen) zijn gewoonlijk niet zo diep. Door de aanwezige veenbodem is het water vaak zeer humusrijk. Meren en plassen die ontstaan bij grind-, zand- of kleiwinning zijn vaak erg diep, waardoor 's zomers ten gevolge van opwarming twee afzonderlijke waterlagen kunnen ontstaan (thermische stratificatie). De opgesloten koude onderlaag is door de afbraak van organisch materiaal vaak zuurstofarm of -loos. Brakke en zoute meren in Nederland ontstaan door zoute kwel of door inlaat van zeewater. Indien er geen zeewater wordt ingelaten, dan zouden ze door de neerslag langzaam verzoeten. Getijdewateren worden gekenmerkt door de dagelijkse schommelingen in het waterpeil en de vermenging van zout zeewater en zoet oppervlaktewater. Omdat zout water zwaarder is dan zoet water, ontstaat er vanaf het wateroppervlak naar de waterbodem een diagonaal scheidingsvlak op de grens van binnentredend zeewater en uitstromend oppervlaktewater. Hierbij vormt het zoute water een laag onder het zoete water.

1.3 Waterbodem

1.3 Waterbodem

De kwaliteit van de waterbodem hangt sterk samen met de opbouw van het sediment en de kwaliteit van het water. Verschillende typen waterbodems hebben van nature sterk variërende gehaltes aan organische voedingsstotfen, mineralen en andere stoffen (b.v. humusrijke veengronden en mineralenarme zandgronden). Als gevolg van erosie bevinden zich in het water bodemdeeltjes in de vorm van zwevende stof. De verontreinigingen in het water hechten zich aan het zwevende stof en slaan na verloop van tijd neer op de waterbodem. Afhankelijk van de hoeveelheid en de aard van de zwevende stot en de verontreiniging zal de verontreiniging zich aan het zwevende stot hechten. Kleideeltjes zijn bijvoorbeeld beter in staat zware metalen te binden dan zanddeeltjes.

In Nederland worden de vier waterbodemtypen onderscheiden (tabel B 3.1).

Tabef B 3.1 Indefing van de waterbodem in typen.

Specietype Zand (> 63μm) Silt (2 - 63μm) Lutum (> 2μm) Organische stofgehalte In-situ dichtheid Gem. droge stofgehalte
Zandig 70-9% 6-15% 2-10% 2-5% 1.800 74%
Matig zandig 40-70% < 30% < 20% ≤ 10% 1.600 63%
Kleiig < 40% 30-40% 20-50% ≤ 15% 1.300 39%
Venig ± 7% ± 64% ± 29% ≥ 15% 1.100 24%

1 volgens NEN 5011 is alle grand met een organisch stofgehalte van meer dan 15% veen.

Naast een indeling naar samenstelling worden de waterbodems ook in milieuklassen ingedeeld. Hierbij is klasse 0 schoon en klasse 4 sterk verontreinigd. Momenteel is deze klasse indeling nog van kracht. Het is echter waarschijnlijk dat deze indeling eind 1999 zal veranderen naar een meer gebiedsgerichte risicobenadering (zie paragraat 2). Dat verontreinigde baggerspecie een groot probleem vormt blijkt uit de prognoses van het gemiddelde jaarlijkse aanbod van baggerspecie van 1991 tot en met 2000 (Tabel B 3.2).

Tabef B 3.2 Het gemiddelde jaarlijkse aanbod baggerspecie in de periode 1991-2010 (in miljoenen m3 te verwijderen baggerspecie en in tonnen drage stof (Bron: Intron).

Type specie Klasse 2 Klasse 3 Klasse 4 Totaal klasse 2,3,4
m3 ton m3 ton m3 ton m3 ton
Zandig 0,9 1,1 0,4 0,5 0,2 0,3 1,5 1,9
Matig zandig 2,2 2,2 0,9 0,9 0,5 0,5 3,6 3,6
Slib-/Kleirijk 2,2 1,1 2,1 1,0 1,9 0,9 6,2 3,1
Venig 0,2 0,1 0,9 0,1 0,2 0,1 0,6 0,3
Totaal 5,5 4,5 3,6 2,5 2,8 1,8 11,8 8,9

1.4 Landbodem

1.4 Landbodem

De bodem bestaat uit een minerale en organische vaste fase en poriën die gevuld zijn met lucht en/of water en is veelal laagsgewijs opgebouwd waarbij het huidige en vroegere gebruik en de ontstaanswijze weerspiegeld wordt. Dat Nederland het estuarium is van een aantal grote rivieren zien we ook terug in de bodemopbouw binnen Nederland. In het oosten de hogere zandgronden, het noorden en het zuidwesten de zeeklei, langs de rivieren de rivierklei en in het westen de ingepolderde moerasgebieden (veen en klei). De normering, gebaseerd op de Wet bodembescherming, is aan verandering onderhevig. Bij de landbodem zal men eveneens eind 1999 overgaan naar een meer gebiedsgerichte benadering. Er is een onderscheid te maken in de fysische en chemische samenstelling waarbij eveneens geldt dat de beschikbaarheid van verontreinigingen afhankelijk is van de samenstelling van de bodem en de omgevingskarakteristieken waarin het zich bevindt of gaat bevinden.

1.5 Effecten van toxische stoffen

1.5 Effecten van toxische stoffen

In water, waterbodem en bodem komen veel door de mens geproduceerde stoffen voor, die actueel dan wel potentieel schadelijk kunnen zijn voor de organismen die er leven. Dit geldt voor zowel voor een overmaat aan Nutriënten zoals fosfaat en stikstof als voor stoffen die aangemerkt worden als microverontreinigingen. Andere voorbeelden van microverontreinigingen zijn Polycyclische Aromatische Koolwaterstoffen (PAK's), Polychloorbifenylen (PCB's) en bestrijdingsmiddelen. [Sommige zware metalen zijn in zeer kleine hoeveelheden essentiele bouwstenen voor planten en dieren. In iets hogere concentraties kunnen ze echter zeer giftig zijn]. De totaalgehalten aan toxische stoffen in water, waterbodem en bodem zeggen weinig over de effecten op organismen door allerlei interacties. Toxische stoffen kunnen elkaars werking versterken (synergisme) of verzwakken (antagonisme). In oppervlaktewater komen van nature stoffen (bijvoorbeeld humuszuren) voor die de giftigheid kunnen verlagen. Organismen ondervinden de effecten van milieuvreemde stoffen via directe blootstelling, opname door voedsel en dergelijke en via doorvergiftiging. Zo is het blootstellingsrisico bij zware metalen hoog voor planten, ongewervelden en vogels en zijn de blootstellingsrisko's bij organische mkroverontreinigingen hoog bij zoogdieren, algen en aquatische ongewervelden.

Sommige organismen scheiden gifstoffen gedeeltelijk weer uit. Biologische beschikbaarheid van cadmium en zink is in slibrijk sediment veel lager dan in zandig substraat, hoewel dit sterk wordt gereguleerd door intrinsieke eigenschappen zoals bijvoorbeeld de pH. De gevonden waarden kunnen dus niet direct gekoppeld worden aan de giftigheid voor organismen en een eventueel effect op de levensgemeenschap. De totaalgehalten zeggen niets over de risico's die een stof oplevert, het is altijd een effect van meerdere stoffen samen. Er zijn verschillende effecten te onderscheiden: sterfte, remming van groei en reproductie en ophoping (bioaccumulatie) van stoffen in organismen. In feite betreft het een glijdende schaal van directe sterfte (een duidelijk effect) tot bioaccumulatie waarvan de effecten veel minder duidelijk zijn.
Het effect op de voortplanting, groei of overleving wordt gemeten in een toxiciteitstoets en uitgedrukt in NOEC (No Observed Effect Concentration), LOEC (Lowest Observed Effect Concentration), EC50 (Effect Concentration waarbij 50% van de organismen effecten te zien geeft) of LC50 (Lethale Concentratie waarbij 50% van de organismen sterft). In de normstelling worden risicogrenzen vastgesteld middels MTR (maximaal toelaatbaar risko) en ER (ernstig risico).

Algemene maatregelen met betrekking tot verontreinigende stoffen zijn het tegengaan van de emissie (brongericht) door middel van regelgeving en het ontwikkelen van minder schadelijke alternatieven. Zware metalen, PAK's en PCB's worden voornamelijk in de vaste fase (slibgebonden) vervoerd. Mogelijkheden om verontreiniging tegen te gaan zijn: geen vervuild water inlaten en gebiedseigen water vasthouden of het reinigen van inlaatwater door helofytenfilters. Het afdekken van verontreinigde bodems met een schone toplaag vermindert de contactkansen voor organismen en daarmee de risico's voor de natuur. Een andere manier om de contactkans te verkleinen is het concentreren van een bepaald volume op een kleiner oppervlak en dan bij voorkeur de diepte in. Bijzondere ecotopen kunnen beter worden bewaard dan gesaneerd omdat herstel van de gemeenschap een zeer langzaam lopend proces is.