Transcript ,253 Abw

N E R K D O C U M E N T
O'JER DE GEHALTEN AAN ENKELE
ZWARE EBTALEN (cadmium, kwik, l o o d , chroom,
k o p e r e n z i n k ) I N DE RODEM VAN DE
MARKERWAARD
door
P.J.
,253 Abw
J K S D I E N S T
Ente
augustus
V O O R DE I J S S E L M E E R P O L D E R S
S M E D I N G H U I S
L E L Y S T A D
INHOUD
INLEIDING
1.
2.
-
ERVARINGEN MET DE IJSSELMEER-AFZETTING
2.1.
2.2.
HET ONDERZOEK NAAR DE HOEDANIGHEDEN VAN DE TOEKOMSTIGE
BOUWVOOR
B e r n o n s t e r i n g en w i j z e van verwerking van d e g e g e v e n s
R e s u l t a t e n van h e t o n d e r z o e k
3.
DE BETEKENIS VAN ZWARE METALEN VOOR PLANT, D I E R EN MENS
4.
HET 'GEDRAG VAN ZWARE METALEN I N DE GROND
5.
DE RESULTATEN VAN HET ONDERZOEK VAN GROND, GEWAS E N DIEREN
M.B.T. UITERWAARDEN EN R I V I E R K L E I DOOR VAN DE VEN e t a l
6.
DE TOEPASBAARHEID VAN DE RESULTATEN VAN HET ONDERZOEK VAN
VAN DE VEN e t a l I N HET R I V I E R K L E I G E B I E D O P DE MARKERWAARD
7.
DE RESULTATEN VAN HET ONDERZOEK VAN GROND EN GEWAS OP
ROTTERDAMS HAVENSLIB? DOOR VAN D R I E L e t i l I N VERGELIJKING
MET DE ElARKERWAARD GEGEVENS
8.
DE RESULTATEN VAN H E T ONDERZOEK VAN DE MARKERWAARDBODEM
P1.B .T. OVERIGE NORMALE GRONDEN
9.
DISCUSSIE
Fig. 1. Dikte IJsselmeer-afzetting in 1957-1958
INLEIDING
Het,is reeds la& (vanaf de bodemkartering van Oostelijk Flevoland sinds
1957) bekend dat ook na:de afsluiting van de Zuiderzee, in het IJsselmeer ,
een afzetting is gevormd, de IJsselmeer-afzetting, waarvan het materiaal is geleverd door erosie van oudere afzettingen (voornamelijk de
Zuiderzee-afzetting) en door aanvoer van IJssel- (in feite Rijn-)Slih.
Verondersteld mag worden dat de voortgaande compartimentering van het
IJsselmeer door de bouw van de dijken van Oostelijk Flevoland en van
Zuidelijk Flevoland en de bouw van de Houtribdijk en grote invloed heeft
gehad op het erosieproces'en op de mogelijkheden tot menging van het
gegrodeerde en het IJsselslib, in die zin dat beide processen zijn verzwhkt. Daardoor is de relatieveinvloed van het IJssel-(in feite Rijn-)
sediment (ev. IJsselfRijnwater indien men denkt aan precipitatie) is
op dc IJsselmeerafzettin~versterkt.
In recenter tijd is door de onderzoekingen van het Instituut voor Bodemvruchtbaarheid (De Groot en zschuppe) in het Ketelmeer duidelijk geworden dat het IJssel-fRijnslib van slechte kwaliteit is met betrekking tot het
p,ehalte aan zware metalen. Deze slechte kwaliteit moet worden toegeschreven aan de vooral na 1945 sterk toegenomen industrigle activiteit.
Een recent, op verzoek van, de directie Zuiderzeewerken van Rijkswaterstaat door het Instituut voor ~odemvruchtbaarheid te zamen met het Waterloopkundig Laboratorium, ingesteld onderzoek naar het jongste sediment in het gehele IJsselmeer~toondenaan dat de vervuiling weliswaar
minder erg was dan in het Ketelmeer, maar toch aanleiding gaf tot bedenkingen.
Omdat deze bedenkingen ook voor het Markermeer werden geuit werd hierin
aanleiding gevonden om een uitgebreider onderzoek op!te zetten waarbij
de aandacht zich vooral zou richten op de bodem (met name de bouwvoor)
van de mogelijk in te polderen Matkerwaard.
Onderwater sedimenten variGren afhankelijk van de zwaarte (het lutumgehalte) en de aard der afzetting (IJsselmeer- of Zuiderzee-afzetting) in
slapheid (watergehalte). Deze gegevens waren op gekozen monsterplekken
bekend,uit een eerdere, met andere oogmerken opgezette:.bemonstering.
Aan de hand hiervan kon bemonsterd worden tot een zodanige diepte dat
het pakket slappe onderwater sedimenten in dikte de toekomstige bouwvoor na inklinking geheel vertegenwoordigde.
Het onderzoekprogramma kwam in overleg met de nirectie Zuiderzeewerken,
het Rijksinstituut voor Zuivering van Afvalwater en na ruggespraak met
het Instituut voor Bodemvruchtbaarheid tot stand en werd mede mogelijk
gemankt door beschikbaarstelling van boot inclusief bemanning door de
Uirectie Zuiderzeewerken. Het werd uitgevoerd van medio augustus tot
medio september 1977 door de sectie Kartering van de Wetenschappelijke
Afdeling van de Rijksdienst voor de IJsselmeerpolders. De analyses werden in het laboratorium van de Wetenschappelijke Afdeling verricht.
In het volgende zullen allereerst de eigen gegevens worden weergegeven
en besproken, waarna de betekenis van zware metalen voor plant, mens
en dier zal worden belicht en het gedrag in de grond aangestipt. Vervolgens komt Nederlands onderzoek aan de orde uiteevoerd in uiterwaarde~
en havenslib en worden de resultaten van het eigen onderzoek daaraan getoetst, waarbij vervolgens dit wordt gesteld texen de achter~rondvan normale gronden.
In een aparte publikatie zal ingegaan worden op de sedimentoloeische
kant van dit onderzoek en overig onderzoek naar zware metalen door de
R.1J.P. verricht in het IJsselmeer en naar de relatie met ander onderzoek zoals van I.B./w.L.
De aandacht zal daarin va1len.o~het onderscheid'tussen de IJsselmeer-afzetting en de Zuiderzee-afzetting en de
relaties tussen zware metaalgehalten en parameters als lutum, slib,
humus.
1 . ERVARINGEN MET DE IJSSELMEER-AFZETTING
De ervaring met de IJsselmeer-afzetting dateert vanaf het begin van de
detailkartering van Oostelijk Flevoland in 1957. Op grond van kenmerken
zoals het ontbreken van mariene. schelpen, het hoge watergehalte, het van
de onderliggende bodemlaag afwijkende lutumgehalte, kon deze afzetting
te veldei goed onderscheiden worden van de onderliggende, van v66r de
afsluiting daterende zgn. Zuiderzee-afzetting. Daarbij bleek dat het
dikte patroon van de.IJsselmeer-afzetting op zijn zachtst gezegd grillig
was, zodat de IJsselmeer-afzetting een van plaats tot plaats sterk wisselend deel van de bouwvoor uitmaakte. In de halfgerijpte toestand tijdens de kartering liepen de dikten uiteen van enkele centimeters tot
enkele decimeters.
Bij de onderwater kartering van het Markewaard gebied is in de boringen
vanaf 1957 eveneens de IJsselmeer-afzetting onderscheiden. Er zijn in
I957 en I958 veel ondiepe boringen gedaan. De waargenomen dikten van de
IJsselmeer-afzetting zijn' weergegeven op fiiuur I (dikte IJsselmeerafzetting in 1957-1958). De grote grilligheid in voorkomen blijkt ook
hier duidelijk. De maximale dikte is ca. 30 cm.
In 1970 tot 1972 werden een aantal plekken onderzocht t.b.v. de geohydrologie (zgn. C-waarde boringe'n). 3e dikte van de IJsselmeer-afzetting
die toen werd Remeten op dezelfde plaatsen als waar het onderhavige
onderzoek is gedaan is weergegeven in tabel 1 te zamen met de gegevens
van het onderhavige onderzoek. Deze twee steekproeven zijn gelet op de
plaatskeuze goed vergelijkbaar. Ze vertonen een toename in gemiddelde
dikte van de IJsselmeer-afzetting van 6 , 2 tot 11,2 cm. In de eerste
reeks was het maximum 17, in de laatste 31 cm.
Uiteraard betreft het steeds momentopnamen in eenzich no? wijzipend
erosie/sedimentatie-systeem.
Een speciale plaats neemt het zgn. Oude Hoornse Gat in. Dit is een
voormalige geul waarin zich IJsselmeerslib ter dikte van maximaal ca.
2 m heef t afgezet.
Tabel 1 . De dikte van de IJsselmeer-afzetting bij de bemonsteringen van
1970-72 en 1977
pleknummer
1977
1
dikte IJm. '72
dikteIJm. ' 7 7
0
0
,
2
0
0
5
0
12
6
7
0 . 0
2 30
8
0
20
10
8
9
11
7
10
12 13
0 - 5
3 13
14
0
10
15 16 17 I 8 19 20
0 . 0 1 0 1 5 1 0 1 7
5
3 10 17 16 31
gemiddelde dikte 1972 4 , 2 cm; standaardafwijking v.h. gemiddelde 1 , 5
gemiddelde dikte 1977 11,2 cm; standaardafwijking v.h. gemiddelde 2 , 3
~ e m o n s t e r i n ~ s ~ l a a t smet
e n betrekking tot de Markerwaard in 1977 met de waargenomen
diktc van de T.Tsselmeer-afzettin::
2. HET ONDERZOEK NAAR EN DE HOEDANIGHEDEN VAN DE TOEKOMSTIGE B O W O O R
2.'1. Bemonstering en wijze van verwerking irande gegevens
en ZuiderzeeWaterrijke onderwater sedimenten als ~~sselmeer-a£zetting
afzetting klinken bij het droogvallen en verderepntwatering bij inpoldering sterk in. De mate van inklinking'wordt bepaalddoor hetwater
gehalte in'uitgangstoestand, dat weer samenhangt met het lutum- en humusgehalte.
Uit e.5.a. is het specifiek volume (dit is het volume in cc dat in natuurlijke.ligging ingenomen wordt door een hoeveelheid droge grond met
een gewicht van I gram) in uitgangstoestand
af te leiden uit de relatie.
:, . .: . . . : . ... . .: . .O.OIA..:
... . . .
S.V.
(1)
1 = s.g. (bodemdeeltjes) + s.g. (water)
,
,
..
waarin
(De Glopper, 1977:32)
.
.
.
,
..
= het,specifiek volume in uitgangstoestand
1
s.g. (bodemdeeltjes) = het soortelijk gewicht van de droge bodemdeeltjes
'= het watergehalte in gewichtsprocenten
A
s.g. (water),
= het soortelijk gewicht van water; in de praktijk
op 1 te stellen.
S.V.
In vereenvoudigde vorm:. . .
s.v:
I
=
s.v. (bodemdeeltjes) + 0.01A
(1 a)
Het specifiek volume van de bodemdeeltjes wordt mede bepaald door de
hoeveelheid organische stof (zie tabel 2: specifiek volume bodemdeeltjesl
organische stof). Indien watergehalteen humusgehalte bekend zijn kan
daarmee het specifiek volume in uitgangstoestand worden berekend.
Het specifiek volume na volledige inklinking (s.v:2) d.w.2. na ca. 90
jaarkan in afhankelijkheid vanlutumgehalte en dlepte beneden maaiveld
worden afgelezen uit tabel 3(specifiek volume/diepte o.m.v..bij vetschillende lutumpercentages).
. .
Tabel 2. Het specifieke~volumevan de bodemdeeltjes (reciproke van het
soortelijke gewicht bodemdeeltjes) in afhankelijkheid.van het
gehalte aan organische stof
organische
stof in %
volume
1 g-bodemdeeltjes
organische
stof in %
volume
1 g bodemdeeltjes
Tabel 3. Het verband tubsen het gemiddelde specifiek volume (s.v.2) en
dejdiepte onder maaiveld bij verschillende lutumgehalten bij
een ca. 90 jaar oude polder (naar De Glopper, 1973 tabel 34)
~~
diepte
in cm
- m.v.
~
Lutumgehalte
5
10
15
20
25
30
35
40
Tabel 4. Berekening van de relatie tussen de diepte v66r en ;a inklinking van verschillende lagen naar De Glopper (1973 pag. 60)
~~~
. .
S.V.
I
diepte laag .
voor inklinking .
.
verandering in dikte
..
'
diepte laag
na inklinking
,
Voorts geldt de relatie:
d :d '= s.vel: s.v:
1 2
2
waarin:
dl = dikte van de laag in de uitgangstoestand
,
di = dikte van de laag in de eindtoestand
s.v.1 = specifiek volume in de.uitgangstoestand
s.v.~ = specifiek volume in de eindtoestand
De afgeleide vormen diein het.volgende beide worden gebruikt zijn:
-
S.V.
dl =
S.V.
d =
2
S.V.
1
d2
2
1
(2a)
.
dl
.
S.V.
2
Met behulp van formule 2b en eerdergenoemde t a b e l l e n en d e d a a r b i j benodigde parameters komt men t o t d i k t e n a i n k l i n k i n g voor d e d e s b e t r e f fende lagen. Een c o m p l i c a t i e t r e e d t op i n d i e n b i j de g e t o t a l i s e e r d e
d i k t e n na i n k l i n k i n g de 'waarde 20 cm wo;dt overschreden, waardoor and e r e s p e c i f i e k e volumina aan de o r d e komen ( t a b e l 3 ) . Met behulp van
de door De Glopper (1973, pag. 59-61) beschreven methode i s d a t t e overkomen. Daarbij wordt b i j h e r zgn. terugrekenen mede gebruik gemaakt van
formule 2a ( t a b e l 4 ) .
E r kan op die:lwijze worden berekend welke lagen e n l a a g d i k t e n b i j d r a g e n
t o t een l a a g van 20 cm i n e i n d t o e s t a n d zo nodig v i a een i t e r a t i e p r o c e s ,
t e r w i j l h e t z e l f d e kan geschieden m.b.t. een e i n d d i k t e van 25 cm of 22 cm.
Aan de hand van de a n a l y s e gegevens van een e e r d e r e bemonstering op dez e l f d e plekken a l s waar de onderhavige bemonsteringen z i j n u i t g e v o e r d
kon.met behulp van b o v e n b e s c h r e v e n methode b i j voorbaat zo
goed mogelijk de t e bemonsteren l a a g d i k t e n worden berekend.
Aangezien met de g e b r u i k e l i j k e Vrij-wit-boor een doorlopende k e r n grond
t o t 1: meter d i e p t e wordt verkregen, kon de eewenste l a a g d i k t e h i e r u i t
n a a r b e l i e v e n worden genomen. Ten e i n d e i n h o r i z o n t a l e z i n een voldoende
groot monster t e v e r k r i j g e n werden meer
s t e k e n gedaan.
Na waarneming van de a c t u e l e l a a g d i k t e n werd aan boord de bemonsteringd i e p t e overeenkomend met de bouwvoor na i n k l i n k i n g van 25 cm herberekend,
uitgaande van de v r o e g e r e a n a l y s e gegevens. Wanneer de I J s s e l m e e r - a f z e t t i n g i n de e e r d e r e bemonstering o n t b r a k en i n de onderhavige aanwezig
was werden a n a l y s e gegevens van boringen u i t de ' n a a s t e omgeving ingevoerd of aan de hand daarvan en/of op grond van e m a r i n g g e s c h a t .
.
.
Tabel 5. De aan de hand van oudere a n a l y s e gegevens en h u i d i g e laagd i k t e n aan boord berekende en v e w e r k e l i j k t e bemonsteringsd i e p t e , en de op grond van de nieuwe a n a l y s e gegevens herberekende d i e p t e n met de o n d e r l i n g e v e r s c h i l l e n
pleknummer
-
bemonsteringsdiepte
werkelijk
i n cm
achteraf
i n cm
verschil
(+ = t e v e e l )
(- = t e weinig)
in
gemiddeld
41,2
41,2
in %
&
1
1 ~ ~ 6 4
6,O
De resultaten zijn redelijk te noemen. De grotere verschillen zijn
slechts ten,dele te wijten aan schattingsfouten (vergelijk IJm dikte
1972-1977).
Uitgaande van het gegeven daS2er zowel voor als na inklinking zoveel
gram stoofdroge grond per cm veldvochtige grond aanwezig is als het
volumegewicht (v.g.) of als. de reciproque
1
aangeeft, komt
(z.V.)
men via de volgende formule tot het gehalte aan een of andere stof x
per 100 gram stoofdroge grond voor de bij denkbeeldige menging verkregen laag y + z.
dy .
..V.
S
,Y
x % stof x +
y
dZ
S.V.
x %
stof xz
.
Z
= %
dY
S.V.
+
Y
dZ
S.V.
stof x
Y+Z
..
,
(3)
Z
waarin
d resp. d Z
Y
s.v.
Y
=
resp. s.v.
de dikte van laag y resp..laag z
=
het soortelijk volume van laag y resp. l'aag z
Z
% stof x
Y
resp. stof xZ = het gehalte aan stof x in laag y resp. z in %
% stof x
= het gehalte aan stof x in de na denkbeeldige menging uit
Y+z . de lagen y en z verkregen laag .. in %
Yt
Met behulp v_an deze formule zijn de gehalten aan lutum, slib en de
zware metalen verkregen voor een bouwvoor van 25 resp. 22 cm.
Het maakt daarbij niet veel verschil of de formule toegepast wordt bp
de toestand voor of na inklinking, mits men in het eerste geval corrigeert op de bemonsteringsdiepte zoals die had moeten zijn. De toepassing
op de toestand voor inklinking is directer en had daarom onze voorkeur.
Bij toepassing op de toestand na de inklinking wordt men enigszins gehinderd door het onderscheid dat bij de gebruikte methode gemaakt moet
worden (volgens tabel 3) tussen de volumegewichten boven en onder de
dieptegrens van 20 cm m.b.t. de Zuiderzee-afzetting.
Achteraf gezien is het lichtelijk te betreuren dat voor de bemonsteringsdiepte overeenkomend met een bouwvoor van 25 cm dikte na inklinking is
gekozen. Het is nl. in Flevoland gebruikelijkide dikte op 22 cm te stellen. De verschillen in uitkomst zijn echter verwaarloosbaar klein. De
fout als gevolg van te diepe bemonstering voor
een bouwvoor van 22 cm
is ook gering te achten, omdat de Zuiderzee-afzetting.of ev. de nog oudere Almere-afzetting lage gehalten vertonen en ook een verschil tussen
onder en boven derhalve niet groot kan zijn.
Uiteindelijk is verder gewerkt met een bouwvoordikte van 22 cm. (daarop
is 0.a. ook de bouwvoorkaart uit de Markerwaard-atlas (Ente red. 1976)
gebaseerd). De gehalten aan zware metalen zijn daarbij uiteraard een
fractie hoger dan in een bouwvoor van 25 cm dikte.
.
.
.
.
.
2.2.De resultatenvanhet onderzoek
.
De gegevens van de grondmonsteranalyses zijn weergegeven op bijlage 1
en 2 en de resultaten van'de in de vgf-igeparagraafomschreven bewerking
, i in bijlage 3 en in tabel 6 en fig.
3. Volledigheidshalve zijn de gegevens met betrekking tot een bouwoor van 25 cm o p bijlage 4 weergegeven. Voor het laatste geval worden logischewijs lagere gehalten gevonden
dan bij een bouwoor van'22 cm. In een enkel geval, waarbij de IJsselmeer-afzetting'erg dik is, bedraagt het verschil ca. 10Z van de gevonden
gehalten, in de overige gevallen is het verschil aanzienlijk minder groot.
Ter vergelijking zijn de gegevens van de plek Oude Hoornse Gat uit een
ander onderzoek toegevoegd (zie inleiding). Deze gegevens hebben betrekking op een zeer dikke laag IJsselmeer-afzetting.
.
..
2)
. ,
.
.
.
',
Van ongeveer de helft van het aantal plekken werd, meestal van de
Zuiderzee-afzetting, zoveel grond verzameld dat twee plastic grondmonsterzakken werden gevuld. Deze zijn afzonderlijk onderzocht. De
gegevens zijn ook afzonderlijk verwerkt en in het allerlaatste Stadium gemiddeld.
Tabel 6. Slib-, lutum- en zware metaalgehalten in een bouwvoor van 0-22 cm
~
gtond)
na inklinking (in g/100 g resp. in ! ~ g /stoofdroge
. .
pleknr.
slib
lutum
cadmium
chroom
koper
kwik . lood . zink
1
.
2
5
6
7. .
8
10
1.1
12'
13
1'4
15
16
'I 7
18
19
20
O.H.G.
'
7,4
197
29,5
8,5
14,9. ..
9,O
37,3
34,8
10,6
8 ~ 2
795
36,5
31,9
17.5
14,5
34,6'
30,5
35,9
4,7
1,3
.16,5
692
7,9.
4,9
21,6
20,7
697
5 SO
495
19,6
20,6
11,3
10,l
22,2
19,1
.
'
19.1
.
' '
'
0',01
0,Ol
0,27
0,-I4
0,69'
0,35
0,16 ,
0,17
0,09
0,39
0,13
0,30
0,14
0,44
0,30
0,26
0,63
1,11
.
.
'
.
37
52
70
'46
58
45
77
. 73
52
48
40
78
75
62
54
77
77
4
3
14
6
15
8
15
16
6
8
5
17
13
12
10
16
18
89
29
.
0,0,1
0,Ol
0,11
0,04
0,28
0913
0,07
.0,08
0,04
0,08
0,05
0,13
0,07
0,17
0,13
0,15
0,28
.4
8
18
l l
27
16
18
18
10
18
10
21
22
26
23
30
43
21
26'
88.
45
153 .
81
.
,75
.
76'
39
93
46
104
77
119
. 89
125
183
0,70
59
323
'
3. DE BETEKENIS VAN ZWARE METALEN VOOR PLANT,D I E R EN MENS
.
'
_ .
..
..
'
,
Zwaar is een rdatief begrip en het onderscheid tusse~zwarzen lichte
metalen is derhalve betrekkelijk. De grens wordt meestal gelegd bij een
relatieve dichtheid (vroeger: soort'elijk gewicht) van 5 (seleen met een
'relatieve dichtheid van 4,8 is een grensgeval). Tot de lichte behoren
dan de alkalimetalen waaronder lithium, natrium en kalium; de aardalkali-metalen, magnesiumca1cium en ook aluminium. De zware metalen zijn
te talrijk om op:te noemen en de reeks kan daarom beperkt worden tot
die metalen die op de een of andere wijze, hetzij in het industrizle
of agrarische proces, hetzij in de voeding van plant,,dier of mecs een
rol spelen. Hiertoe behoren dan arseen, antimoon, cadmium
chroom, koper, kwik, mangaan, molybdeen, nikkel, lood, tin, thallium,
seleen, ijzer en zink. Voor vele zware metalen geldt (evenals trouwens
voor lichte) dat ze normaliter in geringe hoeveelheden in water,of grond
(b.v..delen per miljoen delen grond) voorkomen
Een'uitzbndering hierop.vormen ijzer.en mangaan, diein grote,. resp.
betrekkelijk grote hoeveelheden voorkben. Het begrip zware metalen
wordt tegenwoordig makkelijk in -verband gebracht met de giftigheid.
it is slbchts ten dele gerechtvaardigd. Vpor de zoogdieren/huisdieren
worden als eiftig gerekend: 'arseen, loo& en seleen (ook een licht metaal als'lithium); voqr de mens zijn-giftig:.antimoon, arseen, cadmium,
kwik, lood, thallium. .. .
..
Andere zware metalen echter zijn voor plant of dier in matige hoeveelheden onmisbaar (spoorelementen) zoals koper, mangaan, molybdeen en
zink of in flinke hoeveelheden dnmisbaar (makro-elementen) zoals ijzer.
Voor het dier alleen,worden.chroom en seleen .als onmisbaar gerekend. .
De onmisbaarheid kan afgemeten worden aan het voorkomen van gebreksziekten bij plant .of dierbij het op ,enigerlei wijze .in onvoldoende
mate aanwezig zijn van het betreffende element. In tegenstelling tot
de makro-elemente? zijn de zware metalen, zowel de omnisbare als de
andere, bij geringe overmaat giftig (Smilde, 1978).
De schade in het gewas is niet alleen afhankelijk van de concentratie
aan gemakkelijk opnehbaar metaal in de grond maar ook van het groeistadium en de voedingstoestand van het gewas en ten slotteook van het . .
absorptie-vermogen en de tolerantie van de betreffende plantesoort.
Niet allen de groei, maar ook de chemische samenstelling van het gewas
kan nadelig worden beinvloed. Het risico voor mens of dier ligt juist
in het ontstaan van gevaarlijk hoge metaal concentraties in de consumabele delen van tolerante gewassen. Waar de mens optreedt als consument van dierlijke produkten; zoals vlees en melk, is hetrisico van
metaal accumulatie betrekkelijk klein aangezien eenbelangrijk deel
van de door het dier opgenomenmetalen weer wordt uiteescheiden c.q.
vastgelegd in organen als lever, nieren en botten.
De voor zoogdieren en mensen onontbeerlijke elementen spelen veelal een
rol in de stofwisselingsprocessen. Zo kunnen ze deel uitmaken van enzymen, vitaminen en hormonen of ook werkzaam zijn als activatoren van
enz$nen b.v. koper e n zink.
De potentieel giftige elementen grijpenin ongunstige zin in opdeze
stofwisseliqgsprocessen door de plaats in te nemen van de juiste metalen. In het bijzonder worden we1 genoemd cadmium, zink, kwik en load,
maar ook koper en nikkel zijn actief als vervangers (Bowen, 1966).
,
,
.*).. onderzoek in deze richting,is dan ook slechts goed mogelijk geworden
door de verbeterde analytische techniek van de laatste jaren.
Van n i k k e l en t i n kan opgemerkt worden d a t d e f u n c t i e onzeker is.
B i j h e t onderhavige onderzoek i s
d e aandacht g e v a l l e n op d i e zware
metalen waarvan bekend i s q a t d e hoeveelheden z i j n toegenomen door mens e l i j k e a c t i v i t e i t e n . Voor de R i j n ( S c h u i l i n g , 1974) i s berekend hoe
de h u i d i g e afgevoerde hoeveelheden z i c h verhouden t o t de n a t u u r l i j k e
hoeveelheden. Voor de onderzochte metalen g e l d t :
'
cadmium
chroom
koper .
kwik
lood .
zink
(arseen
(nikkel
82 x n a t u u r l i j k e a f v o e r
I,
21,~ . .
I'
It
11
2x'.
!1
11
25, x
I,
I,
8x
11
I,
15 X
, .
25 x) ..
I x) .' .
ca.
ca.
ca.
ca.
ca.
ca.
ca.
ca.
.
. . .
.
,
.
.
,
.
.
.,
I J z e r en mangaan worden i n d e r mate g r o t e hoeveelheden a f g e v o e r d ' d a t de
v r i j g r o t e toevoeging door de mens van weinig invloed i s . Van d e . o v e r i g e
eerdergenoemde n i e t onderzochte zware metalen b l i j k e n t h a l l i u m en s e l e e n
n i e t i n d u s t r i e e l o f a n d e r z i n s g e b r u i k t t e worden; n i k k e l en t i n vormen
we1 onderdeel van i n d u s t r i g l e a c t i v i t e i t e n , doch de b e t e k e n i s i s onz e k e r , , h e t n i k k e l g e h a l t e van d e R i j n i s r e l a t i e f weinig gestegen s i n d s .
1900 (Salomons en De Groot, 1 9 7 7 ; z i e f i g u u r 4 en t a b e l 6)'.
.
.
Tabel 6. Metaalgehalten i i n pg p e r g b i j 50% (: 16 p i ) ' in:sedim&ten a f . konistig van d e R i j n (Salomons en De root, 1977)
. . . . . .
. . .
. . ! cu .!,. Zn
.
R i j n p o l d e r s ontgonnen i n :
15de-16e
. . . . .
~
.
:.
i ' .~b
.
Cr
- ~ 'd
..
~ ' g. A S ' !
. .
:
,
21
25.
eeuw
-- 1788
.
.
.
93
100.
33
31
3 9 . . 29
-
~
~
-
77
0.5
89. 0.3
.
.
~
~~
0.14
0.21
~
12.2
12.5
~~~~
Rivierengebied bemonsterd i n 1922:
plek A
plek B
0-25 cm
25-50 cm
0-25 cm
25-50 cm
.
,
'
.
.
.
.
. . .
,
. . .
68
69
1051
779
41
33.
378
36
1 7 4. 3 6
..
'36
32
273
232
141
8 7
107
106
.
84
85
4.4
4.7
,
.
1.6
.0.7
2.6
0.91
-
45.9
-
32.7
-
Bodemmons t e r s verzam-eld i n :
1958
1970
1975
. . .I
,
..
:
. .
294
2420
323
1855
:3 2 5 . 1 9 0 5
54
62
:8 1.
533 ' . 642
14 10.5
447
' 789
27 14.5
399 . 8 2 0 ., 3 1. 1 0 . 1
. , '
'
'
198
136
54. .
Molybdeen i s geen onderdeel van i n d u s t r i E l e a c t i v i t e i t en d a a r b i j n i e t ,
g i f t i g ; a r s e e n i s een i n de landbouw ( a a r d a p p e l t e e l t ) t o e g e p a s t ' ontbladeringsmidael, h e t g e h a l t e aan a r s e e n is i n d e Rijn-sedimenten Can 1900
t o t 1960 f l i n k gestegen, doch neemt s i n d s d i e n weer a£; over' antimoon i s
weinig bekend.'
Voor a r s e e n en n i k k e l komt d a a r nog b i j d a t a l v o r e n s g e v a a r l i j k e concen-~
t r a t i e s i n h e t voor mens en d i e r consumabele produkt worden b e r e i k t
h@t gewas a a n z i e n l i j k e schade ondervindt, zodat de voedselketen beschermd i s (Van D r i e l , 1978).
1
,
..
.
. .;
:
I
Fig. 4 .
Verloop
San meta?lgel?alten in rRjjn se&qeq.t,qn ,(.S~@&~PStd'\De~ G F w ~ 1977)
,
.
.
., ,
km
M.b.t. seleen wordt een miniumgehalte van 0,l pg/g zowel voor dier als
mens noodzakelijk geacht i.v.m. beschermende werking tegen overmaat kwik
en cadmium, 'doch de voedselketen is inwezen onbeschermd door het niet
giftig zijn voor de plant (Van Driel, 1978). De natuurlijke gehalten ,
in d e bodem zijn (buitenlandse uitzonderingen daar gelaten) zeer laag.
Over de betekenis van de onderzochte,zwaremetalen chroom, koper, zink
(spoorelementen) encadmiurn; kwik, lood (giftige metalen) is het volgende ontleend aan Van Driel (1978).
Driewaardig chroom'accumuleert in de wortels van het gewas; pas bij zeer
hoge doses,i;indtenig transport naar de bovengrondse delen plaats. Bij
onderzoek naar havenslib is gebleken dat dit ook het geval is indien
grote hoeveelheden chroom in combinatie met andere zware metalen (cadmium, koper; nikkel, zink, 1ood)worden toegediend. Gewoonlijk bevatten
b'ovengrondse delen minder dan 1 igIg chroom op de droge stof; bij .aan
chroomvergiftiging lijdende gewassen i,s het gehalte dikwijls maar weinig hoger. De kans op te hoge chroomconcentraties in het eetbare produkt is uiterst klein. Daar chroom bovendien weinig giftig is voor
mens en dier behoeft voor chroom-intoxicatie niet te worden gevreesd.
Koper hoopt zich in hoofdzaak op in de wortels van het gewas. Alvorens ' .
-..
bij dlt voor mens en dier in bepaalde hoeveelheid essentiele element
gevaarlijk hoge kopergehalten in de bovengrondse delen v a n d e plant
worden bereikt ondervindt het gewas a1 aanzienlijke schade door kopervergiftiging. Ook hier is de voedselketen beschermd. Dit geldt echter
niet voor het schaap, waarvan de tolerantie voor koper uiterst beperkt
is. Terwijl bij runderen pas ongunstige effecten zijn te verwachten
(Hartmans, zie Henkes, 1978),bij een kopergehalte in het voedsel van
50 dpm, leidt 15 2 20 dpm bij schapen tot ophoping van koper in vooral
de lever., hetgeen dikwijls de dood tot gevolg heeft. Door koeien en
schapen wordt met het gras ook grond opgenomen en we1 tot 10% van de
droge stof opname. Het voor de ljlant opneembare koper in de grond
(Healy, zie Henkes, 1978) is ook'o~neembaardoor het dier.
,Datbetekent, dat percelen met 10 tot 15 dpm koper in de grond niet
aanvaardbaar zijn voor beweiding door schapen.
Zink
wordt gemakkelijk door het gewas opgenomen en naar bovengrondse
delen vervoerd. Bij zinkgehalten in het blad hoger dan 400 tot 800 d p
kunnen bij uiteenlopende gewassen, afhankelijk van het bodenrmilieu,
verschijnselen van zinkvergiftiging optreden. Volgens Hartmans (1978)
zijn zowel mens als dier zeer tolerant voor zink. Het is in bepaalde
hoeveelheden onontbeerlijk voor de mens en wordt makkelijk uitgescheiden.
Suppletie is daarom nodig. De grenzen liggen tussen 600 2 1000 dpm zink
in de droge stof; Op ~ercelenlangs'de D m e l m e t zeer hoge zinkgehalten
in gras en grondwerden geen afwijkingen bij rundvee geconstateerd.
Aan varkenskrachtvoer wordt + 100 dpm zink tqegevoegd. Voor zink geldt
(evenals voor koper) dat er allang moeilijkheden zijn met de plantengroei
voordat bij mens en dier moeilijkheden optreden.
Cadmium-vergiftiging is tot op heden niet waargenomen in te velde
staande gewassen. Cadmium wordt gemakkelijk door het gewas opgenomen
en naar de bovengrondse delen vervoerd. Opname kan nog worden bevorderd
door het element incombinatie met koper, chroom, nikkel en zink toe te
dienen. Gewoonlijk bevatten :..bovengrandsedelen minder dan 1 ! J I ~cad/~
mium op de droge stof, maar belangrijk hogere gehalten kunnen voorkomen
in ogenschijnlijk gezonde gewassen uit een door cadmium besmet milieu.
Er kunnen geen kritische grenswaarden voor de cadmiumgehalten van aan
cadmiumvergiftiging leidende gewassen worden opgegeven. ,Voordat het
gewas schade ondervindt, is het cadmiumgehalte van eetbare plantendelen gewoonlijk a1 het maximaal aanvaardbare niveau van 0,l ug/g
cadmium op de verse massa gepasseerd. De voedselketen is dus niet be-
schermd,althans n i e t voor de mens. Voor landbouw h u i s d i e r e n is de kans
op' chronisc'he v e r g i f t i g i n g k l e i n e r ( v o o r l o p i g e norm 0,2 p g l g cadmium
op de droge s t o f ) , aangezien deze een minder hoge l e e f t i j d b e r e i k e n dan
de mens.
.Kwik is, vermoedelijk h e t s t e r k s t e m e t a l l i s c h e v e r g i f i n h e t m i l i e u
m s t n e r
e n s l l e r , ,1974). H e t kan i n v e r s c h i l l e n d e vormen-voorkomen,
t;w. m e t a l l i s c h of o r g a n i s c h gebonden. Onder d i t l a a t s t e v a l t phenylkwik
en h e t zeer gevreesde methylkwik. Vervuiling is zowel aan i n d u s t r i g l e
a l s aan a g r a r i s c h e a c t i v i t e i t e n . t e w i j t e n . Het a g r a r i s c h e g e b r u i k i s inmiddels a1 s t e r k beperkt.
Over h e t optreden van k w i k v e r g i f t i g i n g i n gewassen i s weinig bekend.
Voor zover:kwik door h e t gewas wordt opgenomen, b l i j f t h e t i n hoofdzaak
i n de w o r t e l s a c h t e r . I n de p l a n t k a n ' t e v e n s t r a n s p o r t van kwik p l a a t s vinden v a n ' h e t met phenylkwik-acetaat bespoten blad n a a r de k n o l (aardappel) o f v r u c h t ( a p p e l ) , t e w i j l ook m e t a l l i s c h kwik d.m.v. een gasvormige f a s e v i a huidmondjes kan binnendringen. Normaliter l i g g e n de kwikg e h a l t e n van h e t gewas i n h e t t r a j e c t van 0,01 t o t 0,2 ~ / opg de droge
s t o f . De voor d e mens t o e l a a t b a a r g e a c h t e d a g e l i j k s e d o s s i s kwik bed r a a g t 40 mg, overeenkomend met 0,05 vg/g kwik i n h e t v o e d s e l ( v e r s )
waarvan m a x i m a l 213 a l s m'ethylkwik aanwezig mag z i j n .
D u i d e l i j k e ophoping van lood i n d e grond i n boomgaarden i n h e t buiten7
.land b r a c h t geen vergiftlglngsverschijnselen b i j de p l a n t met z i c h mee.
Het door de p l a n t opgen&en lood hoopt z i c h op i n de w o r t e l s . E r is
( e v e n a l s b i j chroom) a l l e e n b i j z e e r hoge . doses s p r a k e van e n i g t r a n s p o r t n a a r de bovengrondse d e l e n , m . n . i n d i e n l o o d samen met andere met a l e n wordt toegediend. Er z i j n e c h t e r gewassen, z o a l s r a d i j s , waarin
lood w e 1 mobiel is. Normaliter i s h e t l o o d g e h a l t e van de bovengrondse
d e l e n n i e t hoger dan 5 , p g I g op de droge s t o f . I n perioden van niet-act i e v e g r o e i , b.v. b i j g r a s , kan h e t g e h a l t e e c h t e r t o t een veelvoud
h i e r v a n oplopen, zonder d a t e r s p r a k e is van a t m o s f e r i s c h e v e r o n t r e i n i g i n g ( u i t l a a t g a s s e n van a u t o ' s ) . Gedacht wordt h i e r b i j aan h e r d i s t r i b u t i e i n de p l a n t . O g e n s c h i j n l i j k gezonde gewassen kunnen hogere loodg e h a l t e n b e z i t t e n dan voor de m e n s e l i j k e voeding aanvaardbaar wordt gea c h t ( 0 , 5 t o t 2 v g / g lood op d e v e r s e , s t o f ; z i e t a b e l 7 ) .
Tabel 7. Maximaal t o e l a a t b a r e hoeveelheden en g e h a l t e n aan zware metalen
i n d e voeding van mens e n d i e r (Van D r i e l , 1978)
mensel. voeding
ugldag*)
*) zgn.
,
veevoeder
uglg o p * q r s
produkt
pglg op droge s t o f
***)
a c c e p t a b l e d a i l y i n t a k e (ADI) volgens WHOIFAO
v n l . Duitse en Engelse r i c h t l i j n e n voor groenten e n graan(produkten)
-)
v n l . EEG-normen
Het rund kan 150 ~ g / glood in de droge stof van het rantsoen zonder uitwendige symptonen verdragen, doch kan op sub-klinisch niveau a1 tbische
effecten vertonen bij 15 ug/g. Lood is als een zeer giftig element te
kenschetsen. De voedselketen is echter voor mens en dier niet beschermd.
4. GEDRAG VAN ZWARE METALEN IN DE GROND (overgenomen van Smilde, 1978)
De beschikbaarheid van zware metalen voor de plant wordt bepaald door
de zgn. intensiteit- en capaciteitsfactor. De intensiteit is de concentratie van het metaal in de bodemoplossing, de capaciteit het vermogen
van de vaste fase van de bodem om de concentratie in de oplossing op
peil te houden. Beiden bepalen de diffusie van de metalen naar de plantenwortel. Tussen opgeloste zware metalen enerzijds en aan vaste bodemdelen (kleimineralen, humus) geadsorbeerde, of geprecipiteerde zware
metalen anderzijds bestaat een evenwicht.
Adsorptie
Het oppervlak van de vaste fase van de bodem is gewoonlijk negatief geladen. Het'relatief grote plaatiijde oppervlak van kleimineralen heeft
eenconstante negatieve lading, die specifiek is voor het betreffende
mineraal, doordat A1 en Si ionen zijn vervangen door ionen met een lagere waardigheid. De randen:van deze kleimineralen en ook van aanwezige
A1 en Fe hydroxiden bezitten een lading die bij lage pH positief, en bij
hoge pH negatief is. Humus bezit via zijn carboxyl (COOH) en phenol (OH)
groepen een negatieve lading die toeneemt bij stijgende pH. De adsorptie
kan reversibel zijn maar ook preferentieel, waarbij de affiniteit tot
hetgeadsorbeerde ion zo groot kan zijn dat gesproken kan worden van
chemisorptie (b.v. PO4 enAs04 aan de randzijde van kleimineralen),
coprecipitatie (zware metalen met A1 en Fe hydroxiden), of occlusie
(fixatie in het kristalrooster).
Precipitatie
D e mobiliteit van zware metalen in de bodemoplossing wordt bepaald door
de pH en Eh (redoxpotentiaal) van het system, terwijl ook de vorming
van zeer weinig oplosbare verbindingen, zoals fosfaten, sulfiden, silicaten, carbonaten, of Al/Fe zouten, een rol speelt.
pH. De concentratie van metaalkationen in oplossing neemt af bij stijgende pH, die van metaalanionen (As, Cr (VI) , Mo, Se) toe, in verschillende gevallen (Zn, Cu, Mo) met een factor 100 per eenheid pH verandering. Bij hoge pH en hoge C1 concentraties kunnen sonrmige metalen, met
name Hg en in mindere mate Cd en Pb, oplosbare, niet geioniseerde complexen vormen die niet worden geadsorbeerd. Het strooien van wegenzout
kan zodoende de mobiliteit van bepaalde mare metalen bevorderen.
Eh. Verlaging van de redoxpotentiaal, zoals b.v. bij inundatie van rijstgronden, vermindert in sterke mate de oplosbaarheid van Cd, Cu, Hg en
Se, door de vorming van sulfiden, resp. seleniden. De oplosbaarheid van
As en Mo neemt daarentegen toe, door de vorming van Fe II-verbindingen,
die meer oplosbaar zijn dan Fe III-verbindingen. Onder anaerobe omstandigheden kunnen Hg-verbindingen door microbiologische werking worden
omgezet in het oplosbare monomethyl-, of het zeer vluchtige diamethylkwik, waaruit bij ontleding weer metallisch Hg vrijkomt. De methylering
stopt echter wanneer HgS wordt gevormd. Cr VI is weinig stabiel en gaat
ook bij normale Eh waarden over in het zeer slecht oplosbare CR I11
oxide.
Organische stof
Hoewel zware metalen (kationen) door grote organische-stbfmoleculen adsorptief worden gebonden, kunnen zij met componenten van de organische
stof oplosbare complexe verbindingen aangaan. Zo zijn fulvozuurcomplexen
in een breed pH traject oplosbaar en demeer stabiele huminezuurcomplexen alleen in alkalisch milieu. De stabiliteit van dergelijke complexen neemt toe tij stijgende pH, wat verklaard wordt door verhoogde
dissociatie van H ionen van de functionele COOH en OH groepen van het
organische ligand. De stabiliteits- of vormingsconstanten (log K waarden)
zijn bovendien verschillend voor'de verschillende mare metalen: Cu
wordt b.v. sterker gebonden dan Zn, terwijl Pb en Ni een tussenpositie
innemen. Bij binding van een metaal aan meerdere functionele groepen
van het organisch ligand ontstaat een ringstructuur, waardoor zgn.
chelaten worden gevormd. Natuurlijke chelaten spelen een belangrijke
rol bij het transport van metalen naar de plantenwortel en ook bij de
verplaatsing van metalen in het bodemprofiel (verplaatsing van Fe bij
podzolvorming). Synthetische chelaten, zoals EDTA, EDDHA, DTPA, nitriloazijnzuur, waarvan sormnige in wasmiddelen voorkomen, hebben bij eenzelfde pH veel hogere stabiliteitsconstanten dan natuurlijke liganden
met dezelfde metaalkationen en zijn dus uitstekende carriers voor zware
metalen. Wanneer een chelaatvormend ligand aan de grond wordt toegediend,
zal hetmet metaalkationen in de bodemoplossing chelaten vormen. Als gevolg van de bestaande ionenevenwichten gaan ionen uit de geadsorbeerde
en 'geprecipiteerde fase in oplossing. Deverhouding van de concentraties
van gechelateerd en niet gechelateerd metaalkation in de bodemoplossing
neemt toe met stijgende pH en is b.v. voor Cugroter dan voor Zn, ter.:
wijl Ni en Cd een tussenpositie innemen.
5. DE RESULTATEN VAN HET ONDERZOEK VAN GROND, GEWAS EN DIEREN M.B.T.
UITERWAARDEN WOR,VAN DE E N e t a l .
Evenals h e t I J s s e l m e e r z i j n d e u i t e r w a a r d e n s t e r k beinvloed door d e ' a f z e t t i n g van Rijn- of I J s s e l s l i b . De r e s u l t a t e n van u i t v o e r i j : onderzoek
op u i t e w a a r d e n door Van d e Ven e t a l (1977) z i j n derhalvemaatgevend
voor d e g e p r o j e c t e e r d e Markerwaard. U i t d i t onderzoek z a l h i e r v r i j u i t g e b r e i d g e c i t e e r d worden.
I n ' h e t onderzoek werden d r i e v e e t e e l t b e d r i j v e n betrokken. Twee h i e r v a n
z i j n gelegen i n de u i t e r w a a r d e n , n l . &en aan de Lek n a b i j Beusichem b i j
Wijk b i j Duurstede en een aan de I J s s e l n a b i j Wilp boven Deventer. Als
c o n t r o l e was e r een b i n n e n d i j k s s t i k s t o f p r o e £ b e d r i j f n a b i j Affierden, ond e r Nijmegen. Naast w e e f s e l s van k o e i e n :(lever, n i e r en v l e e s ) werd. ook
g r a s , k r a c h t v o e r en g r o n d g e a n a l y s e e r d op een a a n t a l spoorelementen.
De:grond' werd ook onderzocht op een a a n t a l andere fysisch-chemische
kenmerken a l s s l i b g e h a l t e , k o o l z u r e k a l k g e h a l t e , organische s t o f g e h a l t e e n pH. De r e s u l t a t e n z i j n weergegeven i n b i j g a a n d e t a b e l l e n . De
g e h a l t e n aan spoorelementen i n de w e e f s e l s z i j n gegeven i n t a b e l 8.
Tabel 8. Spoorelernentgehalten ( i n mglkg n a t t e s t o f ) i n r u n d e k e e f s e l s
van r i v i e r k l e i u i t e r w a a r d e n e n b i n n e n d i j k s n a a r Van de Ven e t a l
(1977)
!
-
herkomst
w e e f s e l i. r::
. ,
~eusichem
lever
nier
,vlees
Wilp
lever
nier
-. vLees
Af f erden
- lever
nier
vlees
-~
arseen
~-
~~~~
cadmium
~
koper
:
kwik
:
~
~
~
~
~
nikkel
zink
-
-
H i e r u i t b l i j k t d a t d e g e h a l t e n voor d e koeien van de twee uiterwaardbed r i j v e n (Beusichem e n Wilp) n i e t w e z e n l i j k afwijken van de corresponderende waarden van h e t b i n n e n d i j k s e c o n t r o l e - b e d r i j f (Afferden).
De g e h a l t e n aan spoorelementen van h e t g r a s z i j n weergegeven i n t a b e l 9.
Tabel 9. Spoorelementgehalten ( i n pg/g droge s t o f ) i n Eras van r i v i e r k l e i
uiterwaarden e n b i n n e n d i j k s n a a r Van d e Ven e t a l (1977)
.
herkomstgras .
--
u- i t e r w a a r d
Beusichem
Wilp
binnendi j k s
Af f erden
.
,
.
.a r
--
. . . . . . .
seencadmium
. .
. . .
koper.
. .
. .
kwik
,nikkel
lood
zink
0,7+0,3
0,470,2
-
0,4+0,2
0,3:0,1
-
18+4
14T2
-
0,05+0,02
0,05T0,03
-
I ,6+0,5
0,970,4
-
8+4
7T4
-
107+36
70716
-
0,3+0,1
-
0,2+0,1
-
13+2
-
0,03+0,01
-
2,2+0,5
6+2
-
49+8
-
-
-
De gehalten aan spoorelementen van het gras van de uiterwaarden liggen
in het algemeen wat hoger dan die van het binnendijkse gebied. Hierop
vormt nikkel een uitzondering. De verschillen zijn echter gering.
"Afgezien van het verhoogde cadmiumgehalte, voldoet het aan de voor
zware metalen gestelde maxima in het veevoer" (Van Driel, 1978).
Ook het krachtvoer is onderzocht. De gehalten aan spoorelementen bleken
nogal te varizren over de diverse soorten.
In tabel 10 zijn de gehalten aan spoorelementen in de grond vermeld,
evenals enkele fysisch-chemische kenmerken.
Tabel 10. Spoorelementgehalten (in pg/g droge stof) en enkele andere
fysisch/chemische kenmerken van grond (in % van de droge stof)
.van rivierklei uiterwaarden en binnendijks naar Van de Ven
etal (1977)
herkomst
grond
As
Cd
uitewaard
Beusichem
Wilp
biniendijks
Af ferden
51
55
25
9,l
8,6
0,55
Cr
Cu
Hg
310
300
90
160
170
30
4,6
5.0
0,08
.
Ni
Pb
50
57
40
240
270
40
. .
. .
Zn
.
1110
1100
145
.
pH
.
7,O
7.0
5,6
CaC03
Org.
stof
997
6,1
II
15
43
58
093
10
61
De spoorelementgehalten van de grond van de twee verschillende uiterwaardgebieden zijn nagenoeg gelijk. De gehalten van de grond van de
uiterwaardgebieden liggen duidelijk hoger dan die van het binnendijkse
gebied, voor kwik is de verhoging een factor 60, voor cadmium een factor 16, voor zink een factor 8 en voor lood een factor 6.
Van de discussie en conclusies van Van de Ven etal is het volgende overgenomen :
Spoorelementtransport langs de keten: grond- gras/krachtvoer-koe
Vereeliikine van de s~oorelementeehaltenvan eras en erond (beide betrokken op droge stof) van Beusichem en Wilp laat zien dat het gehalte
aan koper en zink in het gras 8 tot 10 % van het corresponderende gehalte in de grond bedraagt. Voor de elementen antimooq arseen, cadmium,
kwik en lood is dit percentage lager, nl. van 1 tot 4%. Bij deze waarden dient men zich te realiseren dat de spoorelementconcentraties in
het gras ten dele worden bepaald door aanklevende grond- en slibdeeltjes. Voor een juiste vergelijking van de spoorelementgehalten in de
weefsels van koeien en in gras werden de meetresultaten van tabel 8
ook berekend op droge stofbasis; hierbij werd uitgegaan van een vochtgehalte van 80%. Toetsing van de corresponderende gehalten aan elkaar
laat zien dat er voor de meeste elementen in de weefsels geen of nauwelijks accumulatie optreed ten opzichte van gras. De enige twee uitzonderingen vormen het essentizle element koper, dat gemiddeld 18 maal
zo hoog in de lever voorkomt als in gras en het niet-essentizle element cadmium, dat gemiddeld 11 maal zo hoog in de nier aanwezig is als
in gras. Deze gehalten wijken echter niet af van hetgeen men als normaal beschouwd (zie controle-bedrijf). Uit de tabellen blijkt dat koper
het enige element is, dat in een hogere concentratie in de koe voorkomt
dan in de grond: de gronden van de buitendijkse en binnendijkse gebieden bevatten resp. ca. 165 en 30 Pg/g koper, terwijl de koeienlever
op droge stofbasis een gemiddeld kopergehalte heeft van ca. 200 Pg/kg.
Hieruit mag men concluderen dat de concentraties van de onderzochte
elementen in de keten grond-gras-koe niet groter worden.
- - -
-
-
-
<l6p
In hoeverre de situatie'van het controle-bedrijf te Afferden representatief is voor andere bedrijven in het land, valt moeilijk te zeggen.
Het Afferendense bedrijf is een stikstof proefbedrijf met een intensieve bedri3fsvoering. Het gebruik van kunstmest kan aanleiding geven
tot verhoogde spoorelementgehalten in de grond (Hutchinson, 1974).
Afhankelijk van het soort kunstmest kunnen de gehalten aan zware metaleri zoals cadmium, koper, lood, nikkel en zink varizren.vanenkele
tot enkele,tientallenmgLkg kunstmest. Anderzijds kan een intensieve
bedrijfsvoering ook leiden tot een verminderde aanwezigheid van bepaalde spoorelementen in het gras door uitputting.
~e"beschikbaarheidvan spoorelementen in de bodem voor opname in het
gras hangt'nauw samen meteen aantal fysisch-chemische parameters,
zoals bodeksamen~tellin~,
bbdemstructuur, bodemactiviteit, temperatuur,
vochtigheidsgraad en zuurgraad. Zo is b.v. de beschikbaarheid van molybdeen en seleen groter naarmate de grond meer alkalisch.is, terwijl
mangaan juist beter beschikbaar'is bij een meer zure grond. Koper en
. .
zink zijn metalen waarvan ile opname minder afhankelijk is van een veranderende zuurgraad. Daarom is hetvan belang een aantal van deze factoren, zoals vermeld in tabel 9, te kennen bij de beoordeling van de
gehalten der spoorelementen in het gras.
De diverse soorten krachtvoer, die vooral gedurende de wintermaanden
een belangrijk aandeel hebben in de voeding, blijken nogal wat uiteen . , ,
te lopen wat betreft spoorelementgehalten.
Maximaal toelaatbare gehalten van een aantal contaminanten in veevoeders werden in 1974 door het Produktschap voor Veevoeder in de richtlijnen vastgelegd. Voor de zware elementen arseen, cadmium, kwik en
lood zijn deze grenzen,resp. 1 , 0,2, 0,05 en 10 mglkg. Getoetst aan.
-dezewaarden blijken de krachtvoeders evenals de grasmonster - de
aangegeven maximale gehalte niet of niet noemenswaardig te overschrijden.
Uit de voor de krachtvoeders gemeten waarden blijkt dat de inname van
spoorelementen door de koeien via krachtvoer niet wezenlijk hoger is
dan via gras.
Bij bovenstaande discussieover de inname van spoorelementen dient
men zich te realiseren dat de mate van resorptie van spoorelementen
in het maag- darmkanaal, alsmede de gemiddelde verblijftijd van de
elementen in het lichaam van de koe, sterk afhankelijk zijn van de
chemische enlof fysische vorm waarin een element wordt ingenomen
(b.v. anorganisch of organischgebonden, oplosbaar of onoplosbaar,
geadsorbeerd aan slib dan we1 "ingegroeid in gras of krachtvoer").
Daarom behoeven gelijke innamen van spoorelementen via gras en/of
krachtvoer niet te leiden tot gelijke belastingen van de koeien.
Verschillen tussenuiterwaardenen binnendijkse gebieden
-
De gehalten van de grondmonsters geven een duidelijk verschil te' ziei
tussen de uiterwaarden en binnendijkse gebieden. Met name de concentraties van de elementen cadmium, kwik, lood en zink zijn in het uiterwaardengebied belangrijk hoger, resp. een factor 16, 60, 6 en 8. Voor het
gras dat op deze gronden groeit, zijn echter de verschillen veel minder duidelijk; voor de elementen arseen, cadmium, kwik en zink zijn de
concentraties maximaal een factor 2 hoger. Wat betreft de spoorelementgehalten in de runderweefsels is geen significante verhoging te constateren tussen koeien, die gedurende het weide-seizoen in de uiter-.
waarden worden gehouden en koeien die.op een binnendijksgebied grazen.
Deze bevindingen bevestigen de resultaten van het eerder verricht onderzoek van Heidinga voor het element kwik.
.
De onderlinge verschillen tussen de twee uiterwaardgebieden zijn soms
veel groter dan de verschillen tussen een van beide met het binnendijkse.
gebied.Blijkbaar is het we1 of niet buitendijks zijn van het grasland
niet van doorslaggevende invloed op de spoorelementgehalten van de koeien
maar .kunnenifactoren zoals hoeveelheid en soort krachtvoer, bemesting,
mate:van overbeweiding en de algemene bodemgesteldheid van het grasland
een belangrijke rol spelen.
Evaluatievan mogelijke risico's voor de consument
Uit een ve;gelijking van de fragmintarische gegevens van cadmium- en
kwikgehalten van runderorganen uit andere landen (zie Van de Ven etal)
met hun eigen gegevens concluderen Van de Ven etal dat de in hun studie
gemeten waarden aan de lage.'kant;zijn.Voor beide elementen heeft de
nier - en in mindere mate ook de lever een hogere waarde dan het vlees.
Van de Ven etal vermelden goede overeensteming met de door hen gevonden
waarden en die van andere onderzoekers als Heidinga in Nederland en
Hecht in Duitsland.
Op grond van de door het Produktschap voor Vee en Vlees te Rijswijk geschatte gemiddelde consumptie per persoon van runderlever (0,Ol kglweek),
van rundernier (0,002 kg/week) en van rundvlees (0,53 kglweek) werd door
Van de Ven etal de gemiddelde inname van de gemeten spoor elementen berekend indien deze consumptie geheel van de onderzochte bedrijven afkomstig zou zijn geweest. Deze gevonden waarden liggen volgens de literatuur ver beneden de toxische;grens.
Door de Wereld Voedsel en Landbouworganisatie en de Wereldgezondheidsorganisatie gezamenlijk is voor de niet-essentiiile en toxische elementen arseen, cadmium en kwik de inname van resp; 25, 0,4 2 0,5 en 0,21
(waarvan 0,14 als methylkwik) milligram/persoon/week als grenswaarde
gesteld. M.b.t. arseen zijn er tot op heden geen aanwijzingen dat de
inname via voeding leidt tot accumulatie bij de mens.
De toetsing van de berekende gemiddelde inname aan de door de wereld
Voedsel en Landbouworganisatie en de Wereld Gezondheidsorganisatie gegeven grenswaarden geeft het volgende beeld: de weefsels van koeien
uit zowel de uiterwaarden als het binnendijkse gebied dragen voor de
elementen cadmium en kwik slechts in geringe mate (I tot 2%) bij aan
de toegestane belasting; de .bijdrage aan de belasting van de consument
met arseen in verwaarloosbaar (0,02%),
Bij de bovengenoemde grenswaarden dient men zich te realiseren dat bepaalde spoorelementen met elkaar inter acties kunnen aangaan. In dit
verband groeit de belangstelling voor Let seleen de laatste jaren sterk.
Zo is vastgesteld dat seleen inter acties kan aangaan met'elementen zoals cadmium en kwik en mogelijkeryijze als gevolg hiervan de giftigheid
van deze elementen vermindert. ~eiiendeze inter acties, ook voor
andere elementen, mag bij toekomstig experimenteel en epidemiologisch
onderzoek niet uitsluitend gelet worden op de belasting met afzonderlijke elementen.
-
Van de Ven etal concluderen dat de consumptie van runderlever, rundernier en rundvlees van koeien uit de uiterwaarden wat betreft de onderzochte spoorelementen geen aanleiding geeft tot enige zorg. consumptie
van runderweefsels afkwstig van uiterwaarden heeft geen significant
hogere innamen van spoorelementen tot gevolg dan consumptie van runderweefsels afkomstig van binnendijksegebieden. De inname van de elementen kobalt;koper,,molykdeen,nikkel, seleen, ijzer enzink
-via consumptie van runderweefsels blijft ver beneden de toxische grens. De gehalten
kwik zijn,
in de runderweefsels aan de toxische elementen cadmium en vergeleken met buitenlandse gegevens aan de lage kant; voor beide spoor-
elementen leidt consumptie van runderweefsels uit de uiterwaarden tot
een lage belasting van de,consument. De belasting met het toxisch element arseen via de consumptie van runderweefsels is geheel verwaarloosbaar.
6. DE TOEPASBAARHEID VAN DE RESULTATEN VAN HET ONDERZOEK VAN VAN DE VEN
etal IN HET RIVIERKLEI-GEBIED OP DE MARKERWAARD
In tabel 1 1 zijn de grondmonstergegevens uit het onderzoek van Van de Ven
etal en die van de berekende bouwvoor na inklinking van de geprojecteerde
Markerwaard weergegeven, waarbij e.e.a. is uitgedrukt in procenten van
de gehalten voor de uiterwaarden. De Markerwaard-gegevens zijn gegxtrapoleerd naar 50% slib waarbij rekening is gehouden met de maximale waarden en tevens op z'n minst de algehele helling van de curve is aangehouden (zie figuur
bouwvo& 22 cm).
Tabel 11. Maximaal, naar een slibgehalte van 50% gegxtrapoleerde zware
metaalgehalten van grondmonsters uit de geprojecteerde Markerwaard uitgedrukt als percentage van die van de gemiddelde uiterwaarden (met een slibgehalte van ca. 50%) uit het onderzoek van Van de Ven etal (1977)
. .
. .
.. ... .. . .
. . ,
. . . . . .
,
uiterwaard
Beusichem/Wilp
gemiddeld bij
ca. 50% slib
binnendiiks
Afferden
in % van bovenstaande
bouwvoor
Markerwaard
in % van uiterwaard bij max.
extrapol. naar
50% slih
IJsselmeer-afzetting
Markerwaard
idem
16
33
21
13
31
40
incl. 0. Hoornse Gat
Markerwaard
idem
16
38
22
21
36
50
31
15
4
22
11
Zuiderzee-afzetting
Markerwaard
idem
41
Ook zijn ter vergelijking de waarden voor de IJsselmeer-afzetting van
de Markerwaard-monsters gegeven met als extra die van de in het Enkhuizerzand gelegen, ten dele ingeslibde geul: het Oude Hoornse Gat. Tevens
zijn de waarden voor de Zuiderzee-afzetting vermeld.
De vergelijking van die cijfers levert het volgende beeld. Het cadmiumgehalte van de Markerwaard bouwvoor t.0.v. dat van de rivierklei uiterwaarden is 8 X . h het ergste geval, waarin de bouwvoor geheel uitde
IJsselmeer-afzetting zou bestaan is daf 16%. Op soort gelijke wijze is
het kwikgehalte van de b o w o o r 6% en in het ergste geval 13 'a 121%.
Voor lood geldt 25,.resp. 31 2 36Z..i'Daarbij dienen ook de waarden voor
de rivierklei binnendijks mede in beschouwing genomen te worden.
De conclusie die voor de hand ligt is de volgende. Als er in het rivierkleigebied geen aanleiding is tot enige zorg t.o.v:toxische
elementen
m.b.t. de menselijke 'consumptie van vlees etc. kan er, gelet op bovenstaande verhoudingscijfers, in dit opzicht menselijkerwijs geen reden
tot bezorgdheid zijn voor de geprojecteerde Markerwaard.
.
.
..
;
'
.
.
.i
..
.
Cd gewas Ppm
,
1 07
.
.
.
.
rlr i0eci- Minor)
.
.
.
0
2
.
4 .
6
10;.
12.
.-
16.
totaal Cd grond ppm
. 8
14
.
.
:
..
.
.i
'.!
..
.
.
Fig. 5. '
Verband tussen het gehalte a& totaal cadmium in havcnsliben rivierkleigronden en het,cad.miumgehalte van daarop.
'verbouvde gewassen (Van dr,i&. e t . . , ,119zV)
.
.
,
.
.
*
. .
.
.
..
.
-,
.
..
' . , ..
i
(
;
.
...
.
, . :
:
..
I . . ' .
';
.
.
. . :
. . .
..
.
.
.
.
.,,.
,L
.',
. . , . . , ..
. , . .. . .< . ,. . .
.
'7. DE RESULTATEN VAN HET ONDERZOEK' VAN.GROND EN.GEWAS OP ROTTERDAMS
HAVENSLIB DOOR VAN DRIEL'etal'INVERGELIJKING MET DE MARKERWAARD
GEGEVENS
. . . . .
'
.
'
Rotterdams havenslib,.in;:depotsgespoten,enger<jpt tot grond, geldt
.terecht als een extreem voorbeeld van verontreiniging met zware metalen.
Door het lnstituut voor Bodemvmchtbaarheld (Van Driel-etal, 1977;
Van Driel,I979). is hieraan:veel onderzo'ek verricht,.zowel aan de bodem
als ook de verschillende gewassen die op desbetreffende grond in pot-'
proeven werden geteeld. A1 hoewel de zware metaalgehalten van havenslibgronden ver uitgaan boven die van de Markeiwaardgronilen de laatste
staan dichterbij de rivierklei referentiegronden uit dat onderzoek
zijn de geg'evensover de metaalgehalten in grond en die in de gewassen
(figuur 5) een nadere beschouwing waard. Dit geschiedt vooral wdat een
dergelijk potproevenonderzoek voor de Markewaardgronden (zo a1 relevant) vooralsnog ontbreekten een vergelijking we1 enige zin heeft. In
beide gevallen gaat het om kalkrijke enigszins humeuse gronden.
Alleen bij =ink (waarvan de gehalten onder de gevaren zone liggen). en
cadmium was er sprake van een duidelijke samenhang tussen de gehalten
in grond en gewas. Bij de andere metalen werd een dergelijke samenhang
alleen in indicentele gevallen gevonden (bij radijs en gras voor koper,
lood en nikkel). Op de t.0.v. de rivierklei referentiegronden sterk verhoogde cadmiumgehalten in d e op havenslib verbouwde gewassen met name
van sla en tame willen we nader ingaan. Voor de gegevens over cadmium
in grond en de gewassen sla en tarwe (tatiel 12) zijn door ons regressievergelijkingen berekend van zowel de zware als delichte gronden (figuur
6).
Tabel 12. Cadmiumgehalten (in yg/g op droge stof) van havenslib (loswal)
grond en rivierklei en-van enkele in een potproef erop geteelde
gewassen naar Van Driel etal (1977)
-
,
8
~~
~~~
~
~
-
>'
z. tarwe ' gras (snedk9
korrel
I
2 .
3
\
..
Herkoms t
.
grond s l a var.
D.M.
N.
~
-
~
Broekpolder 7, 1967 (licht)
Broekpolder 7, 1967 (zwaar)
Broekpolder 1 , 1971 (licht) '
Broekpolder 1, 1971 (zwaar)'
Steendijkpolder 1964 (licht)
Steendijkpolder 1964 (zwaar)
Kralingerpolder 1972 (licht)
Kralingerpolder 1972 (zwaar).,
Rivierklei Kesteren (licht)
Rivierklei Nieuwveen (zwaar)
0,2
0,3
1,18
1,Ol
0,07
0;06
0,64
0176
.
0,l
0,l
0,lO
0,09
0,14
0.04
.
Vervolgens zijn in deze regressie vergelijkingen enkele cadmiumgehalten in grond ingevuld die voor de Markerwaard min of meer relevant
zijn (zie tabel 13a). Het hoogst ingebrachte gehalte heeft betrekking
op een monster uit het Oude Hoornse Gat. We geven dit volledigheidshalve,
daarbij aantekenend dat de kans dat dit gebied landbouwkundig gebruikt
gaat worden vrijwel nihil is. Het lagere gehalte van 0,6 ~ g / gis zo ongeveer het maximum wat we met 95% betrouwbaarheid (zie figuur 3 ) kunnen
verwachten. Voor het laatste geval zijn de uitkwsten voor sla lager dan
bij de rivierklei referentiegronden (tabel 13b) van Van Driel etal.
Tabel 13a. Enkele regressie vergelijkingen voor de relatie tussen cadmiumgehalten in gewas (Y) en grond (X) naar de gegevens van
Van Driel etal (1977) en enkele daarin ingebrachte cadmiumgehalten van grond a1 of niet relevant voor.:de Markerwaard
resulterend in cadmiumgehalten voor het gewas.
relatie en
regressievergelijking
X
sla var. DMIgrond
Y = O,273X..+0,62
'
,
sla var. Nl~rond
Y = 0,289X + 0,435
gewas verrekeningsfactor voor
vers gewicht
X = 0,6
1.1
=
Y = 0,92
I
Y = 0,14
Y = 0,75
y 1 = 0,ll
Y =
YI=
Y =
Y1=
0,8
0,12
0,61
0,09
0,15
0,15
iomertarwelgrond
Y = 0,045X + 0,125
*)
Y' op vers gewicht
Tabel 13b. Cadmiumgehalten van op de referentiegronden geteelde consumptiegewassen (in ug/g op vers gewicht) naar Van Driel etal
(1977)
!*ardappel
Herkomst
Peen' Radijs U i
.
Sla
D.M.
Rivierklei Kesteren (licht)
Rivierklei Nieuwveen (zwaar)
'
Zomertawe Stamslaboon
N.
0,014 0,03 0,006 0,17 0,04 0,06
0,016 0,02 0,006 0,15 0,05 0,05
0,016
0,016
Voor zomertarwe is de waarde het dubbele van dat van de rivierklei
(0,13 tegenover 0,05 2 0,06; tabel 13). Omgerekend op vers gewicht komen de waarde voor sla van 0,12 resp. 0,09 nog we1 boven de door
Van Driel etal aangegeven literatuuwaarden gebaseerd op een steekproef
van de Consumentenbond (tabel 14). maar blijven onder de literatuurwaarde 0,01 tot ca. 0,2 (op versgewicht) (Kloke en Schenke, 1974) voor bladgroenten afkomstig van normale gronden.
Tabel 14. Literathrwaarden voor cadmium in voedingsmiddelen (ug/g op
vers gewicht) naar Van Driel etal (1977)
Produkt
Literatuur
waarde
aardappelen
wortelgroenten
peulvruchten
bladgroenten
sla
tarwe (granen)
0,Ol
0,Ol
0,Ol
0,Ol
0,003
0,Ol
-
0,22
0,09
0,06
0,23
0,075
0,14
Gemiddeld
0,013
0,02 - 0,05
0,04
0,Ol - 0,04
0,03 -.0,07
)
De waarde voor t a m e (gebaseerd op een ander onderzoek
ligt echter iets onder het maximum. Dit geldt overigens evenzeer voor
hun referentiegronden m.b.t. sla (tabel 13). Op grond hiervan mag dus
0,002
0,004
Fig. 7.
Regressie-analyse voor koper met betrekking tot havenslib (loswal) grond en
rivierklei (x) en van in een potproef erop geteeld Eras, naar gegevens (zie
tabel 15) van Van Driel eta1 (1977).
.
.
we1 gesteld worden dat de opgegeven literatuuwaarden voor sla door de
toevalligheid'van de steekproef aan de lage kant zijn. We komen hierop
.. bij vergelijking met "nonnale gronden" nader terug.
. . ....
Mede omdat d i cadmiumgehalten van de.'~irkerwaard~ronden
die van de referentie groriden zo nabij komen en de ha~enslib~ronden
ei~enlijkdaarmee onvergelijkbaar zijn kan gesteld worden dat metbetrekking tot cadmium de,bezorgdheid uitgesproken voor de haven~lib~ronden
niet van toepassing is op de'Markerwaardgronden.
F..
Wat de dier'lijke consumptie betreft wordt bij havenslib gewaarschuwd
voor het kopergehalte van:.gronden gewas i.v.m. de schapenteelt. Voor
de runderteelt zijn er geen risico's.
Het schaap sterft aan chronische kopervergiftiging als het een dieet
meer,dan 15 - 20 ug/g bevat (Van Driel etal, 1977). Vergeleken met andere in de potproeven onderiochte gewassen vertoont gras de hoogste accumulatie t.0.v. de rivierklei-refe~entie~ronden.
Bijde Markerwaardgronden (fig. 3) liggen de hoogste gehalten niet boven
20 pg/g (m.u.v, de gronden van het Cude Hoornse Gat, die op 30 pg/g liggen, maar waarvan de kansen op landbouwkundiggebruik gering zijn te
achten)
Vergeleken met de regressie-analyse van de gegevens van Van Driel etal
(fig. 7) is er enige overlap te constateren tussen de kritieke overgangszone van 15 'a 20 pgfg in het gras en het 95% betrouwbaarheidsgebied.
Daarbij mag aangetekend worden dat de hoge ligging van de lage gehalten
in grond weinig overeenstemt met de lage waarden voor de rivierklei referentiegronden. Mede gelet op de reeds eerder vermelde grotere mate van
overeenkomst tussen de rivierklei referentiegronden en de Markerwaardgronden dan tussen de havenslibgronden en de Markerwaardgronden en gelet op de reductiefactoren met betrekking tot koper in gras t.0.v. grond
bij de rivierklei referentiegronden, lijken de kansen op te hoge'kopergehalten voor de schapenteelt bij de Markerwaardgronden uiterst gering.
.
8. DE RESULTATEN VAN HET ONDERZOEK VAN DE MARKERWAARDBODEM M.B.T.
NORMALE GRONDEN
OVERIGE
I n t a b e l 17 i s een o v e r z i c h t gegeven van de g e h a l t e n aan de v e r s c h i l l e n d e
onderzochte zware m e t a l e n voor normale gronden, h e t z i j e e n norm voor h e t
g e h a l t e i n grond. Met v e w i j z i n g n a a r f i g u u r 3 a k a n h e t volgende worden
opgemerkt. Voor cadmium komen de gevonden waarden overeen met wat eld e r s ook i s gevonden. H e t z e l f d e g e l d t t.a.v. d e andere t o x i s c h e metalen
kwik e n lood. De waarde voor chroom, koper en z i n k v e r t o n e n h e t z e l f d e
beeld. A l l e waarden l i g g e n bovendien b e l a n g r i j k onder d e normen van
kloke (1978). .Met a n d e r e woorden"al1e gronden passen i n h e t normale
beeld. S l e c h t s h e t a p a r t e monster Oude Hoornse Gat b e s t a a n d e u i t zuivere
I J s s e l m e e r - a f z e t t i n g v e r t o o n t verhoogde g e h a l t e n aan kwik, load-en zink,
m
d e norm van Kloke. Zoals reeds
maar d e waarden l i g g e n nog ~ i beneden
opgemerkt i s d e kans op landbouwkundig gebruik van d i t s t u k j e Markerwaard,
' waakvoor d i t monster r e p r e s e n t a t i e f i s z e e r fiering. Tevens kan b i j de.. .
: i n r i c h t i n g van de p o l d e r hiermede rekcning worden gehouden.
Tabel 17. Zware metaalgehalten i n normale gronden volgens literatuurgegevens
Bowen
Kloke tolereerbaar
v e e l v u l d i g voorkomeri
*)
Turekiane Wedepohl
Smilde Ned land
v . Driel
land v. Maas & Waal
Rijn uiterwaarden
*er
0 6(0,01-0,7
3
0,l-1
0 ~ 3
0,3-0,9
3
100 (5-3000)
100
10-50
90
20-70
90
10
340
13
20 (2-100)
100
5-20
45
8-30
40
2*)
0,l-1
094
0,l-0,2
280
*)
I0 (2-1 00)
100
0,l-20
20
20-45
40
50( 10-300)
300
10-50
95
40-1 00
140
300
1600
Rand.3.1978
-pers. med. z i e Henkens '75
-2) zgn..tonpotenistabdaard: gemiddelde waarde voor s c h a l i e s van uiteenlopende v a a r t e
**)
2
,
9. DISCUSSIE
In voprgaande hoofdstukken is een poging gedaan de verkregen gegevens
over de bodem uit te werken voor landbouwkundig gebruik en als zodanig
te toetsen aan de bestaande kennis. Hetzelfde zou men kunnen doen voor
gebruik als natuurterrein, ware het niet dat de mogelijkheid tot toetsing hier wegens gebrek aan kennis niet aanwezig is.
Bij de toetsing voor landbouwkundig gebruik is een vergelijking gemaakt
met de rivierklei uiterwaardengronden. Gelet op de herkomst van althans
een deel van het IJsselmeer-sediment, en op het lutumgehalte (eventueel
slibgehalte), het kalkgehalte en de zuurgraad komt een derg81ijke vergelijking redelijk voor.
en rivierklei
Voorts is een vergelijking gemaakt met ha~e'nslib~ronden
referentiegronden. Ook hier geldt min of meer wat hiemoor is opgemerkt,
teryijl hierbij tevens betrokken kan worden het invullen van bodemgegevens van de Markerwaard in een regressievergelijking t.a.v. bodem en
gewas van havensliblrivierklei referentiegronden.
Bij'de toetsing door het ~nitituutvoor Bodernvruchtbaarheid van de voor
drie mon'sters van de bovenste 5 cm in het Markermeer gevonden waarden
w o ~ d topgemerkt dat in verschillende landen gebruik wordt gemaakt van
de grenswaarden voor maximale belasting van grond metzware metalen,
waarbij in het algeieen de regels gelden voor de meest gevoelige gronden: de humusarme, zure (pleistocene) zandgronden. Voor andere gronden
zullen t.z.t. minder stringente eisen gesteld worden. Voor Nederland
zijn grenswaarden voor toepassing
.
. van zuiveringsslib op zandgronden
vas tge'steld.
Een laag van ca. 5 cm IJsselmeer-slib met een lutumgehalte van ca. 28%
gelegen op een zware zavel ondergrond is nu aan gestelde norm voor zandgronden getoetst en te hodg bevonden.
Enerzijds kan opgemerkt worden dat in slechts Q6n van de drie monsters
van het I.B. een waarde voor cadmium van l,9 vg/g werd gevonden. In
15 monsters van het onderhavige onderzoek werd een maximale waarde van
1,4 gevonden in twee monsters (en zelfs niet overtroffen door de monsters Oude Hoornse Gat met een maximale waarde van ] , I ) . De afwijking
van de gegevens van het onderhavige onderzoek met betrekking tot de gestelde norm voor zandgronden 'a 1,2 is derhalve gering. Gelet op de door
het I.B. gesignaleerde ongetwijfeld te grote strengheid van deze norm
voor overige gronden, valt het dus nogal mee.
Anderzijds zou het logischer zijn geweest het IJsselmeer-slib als zuiveringsslib te zien en de onbezwangerde ondergrond b.v. in gedachten
te nemen als zandgrond. Volgens Henkens (1975, zijn tabel 2) bedraagt
het gemiddelde gehalte van zuiveringsslib aan cadmium 71 (0-600) vg/gen aan zink ca. 3000 (700-8800) vg/g. De jaarlijkse gift mag niet meer
dan 2 ton bedragen hetgeen neerkomt op een hoeveelheid ter dikte van
8% van de bouwvoor. Op een bouwvoor van 22 cm zou dat ca. 1,8 cm zijn
(dus 1.8 cm met een cadmiumgehalte van 70 vglg). De maximale dikte van
de IJsselmeer-afzetting bedroeg in het onderhavige onderzoek 30 cm, dat
is ca. 16 cm na inklinking, en het maximale gehalte aan cadmium op een
andere plek 1,4. Dit betekent voor de IJsselmeer-afzetting in vergelijking met de maximale jaarlijkse gift aan zuiveringsslib een ca. 10 X
zo dikke laag met een 50 x zo laag gehalte. Ook zo gezien valt het noga1 mee.
Voor zink wordt de vergelijking 1,8 2 3000 voor doorsnee zuiveringsslib
tegenoverj"i6 ', 300 voor extreem IJsselmeer-slib. Deze valt dus aannerkelijk minder gunstig uit, waarbij nog aangetekend kan worden dat in dit
opzicht
de monsters Oude Hoornse Gat nog wat hogere gehalten bezitten.
..
.
.<..
.
Het gevaar van geinduceerd mangaangebrek door zinkovermaat is niet geheel uitgesloten zoals het I.B. stelt, maar hieraan is zo nodig door
bespuitingfbemesting we1 wat te doen en dit ligt niet in het voor mens
en dies belangrijke toxische vlak zoals met cadmium het geval is.
De dikte van de IJsselmeer-afzetting is steeds een momentopname in
een dynamisch sedimentologisch gebeuren. Zo was er van 1970f172 tot
1977 een duidelijke toename tot maximaal 30 cm.
In september 1975 vond de sluiting van de Houtribdijk Lelystad-Enkhuizen
plaats. Hiermee kwam een einde aan de verslechterende-invloed van het
IJssel(Rijn)slib.
Erosie en hersedimentatie zal doorgaan. Of daarbij plaatselijk grotere
dikten van'de IJsselmeer-afzetting bereikt zullen worden dan de huidige
geconstateerde maximale waarden valt moeilijk te voorspellen. We1 lijkt
het aannemelijk te veronderstellen dat de gehalten meer naar een gemiddelde waarde zullen tenderen.
In het programma voor het onderhavige onderzoek is veldproeven- en potproeven-onderzoek m.b.t. de IJsselmeer-afzetting gepousseerd. Die boot
kon afgehouden worden in afwachting van de onderhavige bemonsteringsresultaten. Diegene, die zich na lezing van het voorgaande, bewust is
geworden van het feit dat de IJsselmeer-afzetting - zoals de zaken er
nu voorstaan - slechts een onderdeel van de bouwvoor uit zou kunnen
maken, moet tot de gevolgtrekking komen dat onderzoek aan zuivere
IJsselmeer-afzetting slechts een overtrekking van het gestelde toxicologische probleem zou betekenen. Daarbij komt dat men het natuurlijke
rijpingsproces met riet etc. in een droogvallende polder a1 moeilijk
kan nabootsen.
Voorts is gebleken dat enkele tuinbouwgewassen in principe kwetsbaar
zijn, maar een zodanig gebruik is nog slecht te overzien.
Voorshands lijken er geen problemen en is er na het eventuele droogvallen van de Markerwaard nog tijd genoeg om hier in realiteit op in
te spelen.
SAMENVATTING
Sinds 1957 wordt bij het bodemkundig onderzoek in het IJsselmeergebied
de zgn. IJsselmeer-afzetting als zbdanig herkend. De IJsselmeer-afzetting is na 1932 gevormd, en wordt nog steeds gevormd. Ze is samengesteld uit opgewerveld ouder sediment en IJssel (i.c. Rijn-)slib. Onder
water kan de dikte in vlakke gebieden enkele cm's tot enkele dm's bedragen. In'voomalige geu1en.kan.dedikte groter zijn. De afzetting is
waterrijk en klinkt na inpoldering en rijping sterk in. Gelet op de dikte bestaat'eenwisselend deel van de bouwvoor uit de IJsselmeer-afzetting. Gelet op de belasting van de Rijn met b.v. zware metalen (fig. 4 ) ,
moest ook de IJsselmeer-afzetting hiervan de invloed ondergaan en bijgevolg de bouivoor ook in me'erdere of mindere mate.
Het onderzoek had tot doe1 de gehalten aan zware metalen te bepalen in
de vooralsnog denkbeeldige bouwvoor na volledige inklinking van een eventueel toekomstige Markerwaard. Het werd in 1977 uitgevoerd door een bemonstering op plaatsen waar' in 1970/'72 reeds voor andere doeleinden was
bemonsterd. Met behulp van de gegevens kon vooraf een berekening van de
te .verwachten inklinking worden gemaakt en de te bemonsteren diepte,
waaruit een bouwvoor van 25 c m n a inklinking zou resulteren, vastgesteld.
Uiteindelijk is verder gewerkt met.een in de IJsselmeerpolders gebruikelijke bouwvoordikte van 22 cm..De verschillen met een bouwvoor van
25 cm dikte zijn echter vewaarloosbaar.
Onderzocht werden .demetalen cadmium, chroom, koper, kwik, lood en zink.
Met betrekking tot evaluatie van de gegevens is uit de literatuur aangehaald wat bekend is over de betekenis van verschillende zware metalen
voor plant, dier en mens. Voor de mens zijn de metalen cadmium, kwik
en lood gevaarlijk. Schapen zijn zeer gevoelig voor koper.
In het kort wordt ingegaan op de gegevens over het gedrag van zware
metalen in grond.
Hoe zware metalen zich'al of niet ophopen in de voedselketen grond, gewas, dier, komt tot uiting in een onderzoek van Van de Ven etal in het
rivierkleigebied. Dit onderzoek is voor de eventuele Markerwaard van
betekenis. De uiterwaardgronden, waarover het onderzoek gaat zijn namelijk evenals de IJsselmeer-afzetting in het Markermeer beinvloed door
het Rijnslib. De resultaten van het onderzoek zijn echter geruststellend. Van overschrijding van door instellingen als WHO en FA0 gehanteerde normen is geen sprake..De gehalten in de Markerwaard bouwvoor liggen
beduidend lager (tabel 11) dan die van de uiterwaardgronden, zodat voor
de Markerwaard met betrekking tot de consumptie van vlees zeker geen
reden is tot zorg.
Met betrekking tot~consumptiegewassenen voedergewassenis door Van Driel
etal onderzoek gedaan onder meer m.b.v. potproeven op extreem met zware
metalen belast havenslib en op rivierklei-referentiegronden. Speciaal
ongunstig is de ophoging van cadmium in sla en in de tarwekorrel. OP
de verbanden tussen de gehalten aan cadmium in deze gewassenen de
grond is door ons eemregressie-analyse toegepast en hierin zijn de
cadmiumgehalten voor grond van de Markerwaard ingebracht, waaruit cadmiumgehalten voor het gewas voortkwamen. Deze gehalten voor grond ligg e n overigens zeer dicht bij die van de rivierkleigronden. Op deze wijze berekend blijven de cadmiumgehalten voor sla en tame, waarover VOOr
de havenslibgronden de grootste zorg werd uitgesproken, voor de Markerwaard met grote matevan waarschijnlijkheid binnen de spreiding in gehalten welke op normale gronden voorkomt. Ook de kans op te hoge koper-
gehalten voor de schapentkelt is bij de Markerwaardgronden ui'terst gering.
"Last but not least" zijn de Markerwaardgegevens gesteld tegenover de
waarden die"voor normale gronden 'uit de literatuur bekend zijn, eventueel tegenover normen (fig. 3 en tabel 17).
Volledigheidshalve zij vermeld dat een uitzondering wordt gevormd door
het monster uit een ingeslibde geul in het Enkhuizerzand (een laag
IJsselmeer-afzetting van 56 cm komt hier overeen met een bouwvoor van
22 cm na inklinking). Het cadmiumgehalte ligt iets boven het Nederlandse
normale maximum; het kwikgehalte ligt nog beneden het maximum dat elders
normaal is; het loodgehalte is hoger dan normaal, maar nog we1 tolereerbaar (volgens Kloke); het kopergehalte ligt gelijk ,aanhet normale
Nederlandse maximumgehalte; het zinkgehalte ligt duidelijk boven het
normale en daarbij even over de grens van het tolereerbare. De kans dat
dit gebiedje landbouwkundig gebruikt gaat worden is echter zeer gering.
te .achten.
In de Markerwaard (met uitzondering van het Oude Hoornse Gat) komen de
gevonden maximale gehalten voor cadmium en lood overeen met die voor
no'rmale Nederlandse gronden; voor kwik ligt het maximum voor de Markerwaard wat hoger dan voor normale Nederlandse gronden, maar daarbij kan
aangetekend worden dat het opgegeven gehalte voor normale Nederlandse
gronden laag is vergeleken met andere gegevens, zoals b.v. de zgn.
"tongestein"standaard, een maat voor de natuurlijke waarden; voor chroom
kan hetzelfde worden opgemerkt; voor koper ligt het maximum onder het
niveau van de normale Nederlandse gronden; voor zink ligt het maximum
dubbel zo hoog als voor normale Nederlandse gronden, maar blijft niettemin beneden de door Kloke gestelde norm.
Kortom de genomen steekproef vertoont een flinke spreiding, zoals ook
was te verwachten op grond van het varierende aandeel van de IJsselmeer-afzetting in de bouwvoor (0 tot 31 cm vo'br inklinking, m.u.v. het
Oude Hoornse Gat, waar va. 56 cm nodig is om een bouwvoor van 22 cm
na inklinking te vormen), maar de gehalten vertonen (m.u.v. het Oude
Hoornse Gat) een vari'atie die overeenstemt met die van normale Nederlandse gronden of met die van normale gronden elders. Slechts het zinkgehalte is soms aan de hoge kant, hoewel tolereerbaar.
Op grond van verwantschap lijkt vergelijking van de Markerwaardgronden
met rivierklei uiterwaardgronden en met havenslib/rivierklei referentiegronden redelijk.
De door het Instituut voor Bodemvruchtbaarheid gevonden hoge waarde.
(l,9 ug/g cadmium) in SSn van de drie monsters, wordt door gee% enkele
van de 15 monsters van het onderhavige onderzoek benaderd. Hetimaximum
- - ..
ligt voor cadmium op 1,4 ug/g d.i. dicht bij de norm 1,2, die voor
Nederlandse zandgronden voor de toepassing van zuiveringsslib geldt
en die voor andere gronden - volgens het I.B. - als te streng mag worden gezien. Overigens zou men het IJsselmeer-slib ook in gedachten als
zuiveringsslib kunnen zien. '~eliswaaris de maximale dikte van het
IJsselmeer-slib na inklinking ca. 10 x de maximale jaarlijkse gift, maar
het maximale gehalte aan cadmium is 50 x lager dan dat van doorsnee zuiveringsslib (of ruim 400 x lager dan het maximum in zuiveringsslib).
Hoe de dikte van de IJsselmeer-afzetting na sluiting van de Houtribdijx
in 1975 verder zal veranderen in moeilijk te voorspellen. Het lijkt
aannemelijk te veronderstellen dat de gehalten aan metalen naar een
gemiddelde waarde zullen tenderen.
Het vervolgen van het onderzoek met veld- of potproeven lijkt niet in
overeenstemming met de betrekkelijke betekenis van de IJsselmeer-afzetting in de bouwvoor en kan slechts tot overtrekking van het zgn.
toxicologische probleem aanleiding geven. Na een eventueel droogvallen
van de Markerwaard is er nog tijd om zo nodig in realiteit hierop in te
s~elen.
GERAADPLEEGDE LITERATUUR
Bowen, H.J.M.,
1966: Trace elements in;biochemistry.
New York
Acad. Press.
Driel, W. v., pers. med. : in ~enkens,1975,.
Driel, W. .v.,
B.J. van door en K.W. Smilde, 1977: Zware metalen in
.
havenslib en enkele daarop verbouwde gewassen. Inst.
voor Bodemvruchtbaarheid. Nofa 42
Driel, W. v., 1979: Zware metalen in zuiveringsslib en .rivierslib.
Landbouwk.Tijdschrift/Pt 91(6): 177-182
Fsrstner, U. en G. Miiller, 1974:'.Schwermetalle in ~liissenund Seen
als Ausdruck der Umweltverschmutzung. Springer
Berlin
root,
A. J. de, en K.H. Zschuppe, 1973: Zware metalen in slib uit het
Ketelmeer. Inst. voor Bodemvruchtb. Nota 0 124
Hartmans, 1978; (aangehaald door Henkens, 1978)
Henkens, C.H.,
1975: Zuiveringsslib in de landbouw. Bedrijfsontwikkeling
6(2) :98-103
Henkens, C.H.,
1978: (B0dem)Verontreiniging door spoorelementen. PAOcursus "Bescheming i?n verontreiniging van bodem
en grondwater". wagehinge$ LH'
Kloke, A., 1978: Der Einfluss von Schadgasen und schadstoff6n auf die
Vegetationsdecke. In: Olschowy, G. Hrsg.): Naturund Umweltschutz in der Bundesrepublik Deutschland.
Parey Berlin
Kloke, A. en B.D. Schenke, 1974: Quecksilber und Cadmium in Bgden und
Pflanzen. In: Problems of the contamination of man
and his environment by mercury and cadmium. Proceed.
Int. Symp.: 83-97. C.E.C. Luxembourg
.O .'
Salomons, W. en A.J. de Groot, 1977: Pollution,history of trace elements
in sediments, as affect2d by the Rhine river.
Waterloopk. Lab. pJbEic. 184
. I'
1974: De natuurlijke erosle als basisniveau voor het
transport van elementen. Geol. & Mijnh. 53(4):
195-197
Schuiling, R.D.,
1978: Bodemverontreiniging door zware metalen. PAO-cursus
IIBes.cherming en verontreiniging van bodem en grondwater". Wageningen LH
Smilde, K.W.,
K.H. Wedepohl, 1961: Distribution of the elements in
borne major units of the earth's crust. Bull. Geol.
Soc. Amer. 72: 175-192
van de, en J. Gerbens, W. van Driel, J.J.M. de Goeij en
P.S. Tjioe, C. Holzhauer en J.H.P. Veweij, 1977:
Spoorelementgehalten in koeien uit gebieden langs
Rijn en IJssel.
Landbouwk. tijdschr./pt 89(8):262-269
Turekian, K.K.
Ven, W.S.M.
, ..
&
Bijlage I
Analysegegevens van b o d m n s r e r s "it het Harkermeer m.b.t.
lsag
in
cm
plek
I
2
5
6
7
8
10
II
')
m.b.t.
0-26
0
26
0 - 25
0
12
12
-
I2
54.6
54.6
-0- 2
2 - 29.8
29.8
2
0 - 30
0 - 30
30 - 41.8
0 - 20
20 - 38.8
eard;a )
I00 g atoafdr. grond bevet in
vocht
(A)
,
de Hsrkervaard (iie voor ligging fr'g. 11
CaC03
humus
I g stoofdr. grind b w a t in pg
g
slib
(fractie
0-1 6um)
lutum
(frvtie
0-2um)
Zu
Zu
32.4
32.0
11.5
12.7
0.6
0.8
6.9
7.9
4:6
4.7
Zu
25.1
6.3
0.2
1.7
I .I
Ym
Zu + A1
Zu + A1
83.9
91.8
81.8
13.4
12.5
12.7
3.1
4.5
4.1
19.2
34.7
33.2
Ym
9.7
11.4
Zu
51.5
32.6
35.1
11.1
0.9
0.6
0.8
5.2
8.8
8.5
Ym
Ym
Zu
73.2
88. I
29. I
2 6
11.9
9.1
2.5
2.3
0.5
Ym
Zu
121.4
25.8
18.5
7.6
Ym
74.4
113.2
118.3
213.5
90.5
100.6
Zn
0
9
9
-
-
9
51
51
Zu + Al
Zu + A1
0
10
10
-
I0
52
52
Zu + A1
Zu + A1
Ym
Cd
Cr
.
Hg
Cu
.
Pb
Zn
.
0.01
0.00
37
36
1
0.01
0.01
4
4
21
20
0.01
52
3
0.01
8
26
0.01
0.05
0.02
69
70
70
I5
13
. 13
0.26
0.04
0.04
27
14
14
163
57
. 55
2.9
6.6
6.1
0.52
0.10
0.13
48
45
46
7
6
6
0.12
0.01
0.05
13
9
13
86
34
50
18.4
17.9
5.9
8.8
9.3
4.7
0.89
0.88
0.13
65
65
39
16
16
6
0.36
0.16
0.04
32
32
13
196
189
44
3.6
0.2
20.6
2.4
10.9
1.5
0.92
0.01
66
33
18
3
0.33
0.02
33
7
185
22
12.9
12.4
10.9
1.7
4.7
4.1
19.7
42.4
44.1
11.8
24.0
25.8
0.46
0.04
0.06
70
78
82
11
16
16
0.14
0.04
0.04
21
16
17
111
61
64
16.1
11.8
9.3
4.2
3.6
4.5
23.3
33.2
39.7
0.94
0.04
0.07
69
69
79
I8
14
16
0.31
0.04
0.04
37
15
16
I81
57
64
'
.
.
,
.
9.4
20:l.
18.8
13.8
20.0
23.9
.
.
4
anrd is onderscheiden naar IJsselmeer-afrettine (Ym), Zuiderzee-sfretting (Zu) en Almere-sfrettine (Al)
.
,
.
Analysegegevens van bodemmonsters uit het ingeslibde Oude Hoornse Gat (hrkermeer/~nkhuizerzand)
I
laag
in
cm
0
15
30
50
-
-
100 g stoofdioge grAnd bevat in g
I g stoofd;oge g!ond
b&at
in ug
aard
vocht CaC03
(A)
15
30
50
70
IJsselmeer- 152.1
afzetting
152.8
114.8
125.4
16.9
16.7
14.7
14.1
humus
5.6
- 5.7
4.6
4.8
slib
lutum
(fractie (fractie
0-16pm)
0-2um)
32.7
42.1
33.7
37.9
17.1
21.5
18.1
22.3
Cd
1.08
1.27
1.02
1.15
Cr
Cu
Hg
Pb
Zn
82.94.88.95.-
37.32.27.30.-
0.62
0.78
0.69
0.78
81.- 280.67.- 342.56.- 317.72.- 402.-
Bijlage 3
Slib-, lutum-, en zware metaalgehalten in een bouwvoor van 0-22 cm na
inklinking (in g/100 g resp. in pg/g stoofdroge grand)
. .
pleknr.
O.H.G.
I ;
!
slib 'lutum
cadmium
chroom 'koper
kwik
lpod
zink
Bijlage 4
Slib-, lutum- en zware metaalgehalten in een bouwvoor van 0-25 cm na
inklinking (in g/100 g resp. in ug/g stoofd;oge grond)
pleknr
18
19
20
O.H.G.
.
slib .
.
lutum
cadmium. chroom
koper
kwik
lood
zink