INLEIDING TOT DE MILIEUTECHNOLOGIE:
PARTIM BODEM
1. INLEIDENDE BEGRIPPEN (BODEM, STOFGEDRAG, WETTELIJK KADER)
1.1 EIGENSCHAPPEN VAN DE BODEM
• Bodem:
o Grond (vaste deel)
o Grondwater
o Bodemlucht
• Bovenaan: maaiveld
• Onverzadigde zone (vadose = grond + bodemlucht; oranje)
• Verzadigde zone (grond + grondwater; blauw)
• Capillaire opstijgzone = overgangszone tussen verzadigde en onverzadigde
zone (gearceerd)
• Door schommelingen in het grondwaterpeil kan het overgangsgebied afwisselend in de verzadigde
en onverzadigde toestand verkeren
1.2 BODEMOPBOUW
• Korrelgroottefracties (gebruiken om bodem te typeren in verschillende
klassen)
o Klei: < 2 μm
o Leem: 2 – 50 μm (silt)
o Zand: 50 – 2000 μm
o Grind: > 2 mm
• Bodemtextuur: textuurdriehoek
• Bodemopbouw: homogeen of heterogeen, gelaagdheid
o Meeste bodems in Vlaanderen heterogeen door werking
rivieren (afzetting), meestal hebben we gelaagde bodems
1.3 STROMING VAN GRONDWATER
• Richting van grondwaterstroming: van gebied met hoge grondwaterstand
naar gebied met lage grondwaterstand
o Als regen neervalt zal dat door zwaartekracht afzakken en in GW
komen.
o GW stroomt van hoge naar lage gebieden.
(Z1-Z2/L) = hydraulische gradiënt
• Snelheid van grondwaterstroming: Wet van Darcy
o Snelheid van grondwaterstroming is evenredig md hydraulische gradiënt
▪ Hoe steiler gradiënt, hoe sneller GW zal stromen
1
, o Doorlatendheid van bodem (hydraulische conductiviteit)
vx = K . (Z1-Z2/L) met K = doorlatendheid (m/dag)
1.4 VERSPREIDING VIA GRONDWATER:
DOORLATENDHEID
Doorlatendheid is bepaald door pakking en porositeit
(poriënvolume/totaal V)
Bv. grintbodems (grof): GW zal snel stromen door grote openingen
1.5 VERONTREINIGINGEN
• Groepen van verontreinigingen met gelijkaardig gedrag en gelijkaardige aanpak van de sanering
• VOS (vluchtige organische stoffen), bvb BTEX, VOCL (vluchtige organische chloorwaterstoffen)
• SVOS (semi-vluchtige organische stoffen), bvb minerale olie, PAK
o SVOS: vluchtig, maar niet bij kamertemperatuur bv. stookolie
• Zware metalen (Hg, Pb, As, Cd, Zn, Ni, Cu, Cr)
• Overige anorganische verbindingen (bvb cyaniden, zuren)
• Explosieven (nitro-aromaten)
• Herbiciden en pesticiden
• Vaak combinaties van verontreinigingen uit diverse afvalstromen
1.6 STOFEIGENSCHAPPEN
• Vluchtigheid • Chemische omzetbaarheid (hydrolyse,
o Dampspanning → in functie van temp oxidatie…)
• Oplosbaarheid in water • Thermische stabiliteit
o Hoe sneller stof oplost, hoe meer o Thermisch labiele stoffen kunnen snel
verspreiding in milieu uit elkaar vallen
• Verdeling over water en gasfase • Elektrische lading → bepaalt gedrag in milieu
o Stof in waterige fase kan ook o Bv. Cadmium of zink zijn geladen →
uitdampen naar gasfase. Elke stof positief geladen dus kunnen binden
heeft verdeling tussen water en lucht aan typisch negatieve bodemdeeltjes
en dat is bepaald door de wet van • Fysisch voorkomen (als deeltjes met bepaalde
Henry → Henrycoëfficiënt is specifiek dichtheid en grootte, vloeistof, gasvormig…)
voor een bepaalde stof
Wet van Henry: Cg = H(T) * CI
• Soortelijk gewicht
o Bepaalde stoffen zijn zwaarder of
lihcter dan water
o Zwaarder: sneller uitzakken naar
grote diepte
• Biologische omzetbaarheid dC/dt = - kb * C
o Bacteriën kunnen verontreiniging
afbreken:
o Afbraak verloopt exponentieel
2
,1.6.1 STOFEIGENSCHAP – SORPTIE
Kd = Cs/Cl Adsorptie–desorptie(=loskomen vd bodemdeeltjes)– evenwicht vast-vloeistof
Hoe krachtig stof zich bindt aan bodem: Kd
Kd = Koc * foc Sorptie aan organisch materiaal (foc = fractie organische koolstof in de bodem).
Adsorptie bepaald door fractie organisch materiaal in bodem. Bv. hoe meer
humus, hoe meer organische C, hoe sterker verontreiniging zich zal binden aan
bodem. → Kd herschrijven als evenwicht dat wordt bepaald door fractie
organische C, dat kan dan gewoon gemeten worden als je staal van bodem
neemt. KoC vind je vaak in de literatuur voor elke stof. Literatuurgegevens
gebaseerd op experimenten over concentratie olie en water
Ko/w octanol (hydrofoob)/water (hydrofiel)
evenredig met Koc
experimenteel te bepalen: log Koc = A log Kow + B
bvb PAK A = 1 en B = 0.35
Het gehalte klei in de bodem is ook bepalend voor het adsorptievermogen voor verontreinigingen
• Kleideeltjes ook vaak open structuur: verontreiniging kan hier in nestelen
• Hoe meer klei: hoe groter adsorptiewet is van verontreiniging van bodem
1.7 GEDRAG VAN VERONTREINIGINGEN IN DE BODEM
• Stoffen in de microporiën worden sterker gebonden dan stoffen die oppervlakkig zijn geadsorbeerd
→ een oude verontreiniging is moeilijker te verwijderen (hoe ouder, hoe sterker gebonden aan
bodemdeeltjes)
• Door adsorptie aan bodemdeeltjes wordt verspreiding van verontreiniging vertraagd t.o.v. de
stromingssnelheid van grondwater
o Verontreiniging onderhevig aan uitspoeling door regen, verontreiniging komt dan in GW
terecht en kan meegenomen worden en kan op andere plek ook verontreiniging
veroorzaken.
o Hoe sneller stroming GW, hoe sneller verontreiniging zal mee verplaatsen
o Verontreiniging adsorbeert aan bodemdeeltjes: dus verontreiniging zal zich meestal trager
verplaatsen dan snelheid van GW → retardatie
• Vertraagde migratiesnelheid vd verontreiniging (vc)
vc = vx/R vx = snelheid vh grondwater
• Retardatiefactor R → evenredig met adsorptiefactor Kd (snelheid waarmee GW zich verplaatst is
vertraagd met factor R)
R = 1 + ρb.Kd/n ρb = bulkdensiteit (g/cm³) & n = totale porositeit
1.8 VOORKOMEN VAN VERONTREINIGINGEN IN DE BODEM
Verontreiniging kan zich verspreiden over verschillende compartimenten van de bodem
• Evenwicht tussen (niet altijd aanwezig op dezelfde plaats, kan zich adsorberen en dan doorheen
de tijd terug desorberen en ergens anders adsorberen). Verontreiniging gaat zich ofwel
3
, verdelen over GW ofwel blijft het in de onverzadigde zone van de bodem (als het bv niet
oplosbaar is in water) maar het kan hier ook in gasfase zitten.
o Voorkomen in de bodemlucht
o Aanwezigheid onder opgeloste vorm in het grondwater
o Adsorptie aan de bodemdeeltjes (vaste fase)
o Vloeibaar puur product (typisch organische stoffen)
o Chemische neerslagen (bv zouten van metalen)
• Puur product als concentratie > oplosbaarheid in water (plas vormen van vloeistof; hoeveelheid te
groot om allemaal te adsorberen in de bodem, dan zal stof zich opstapelen als puur product)
o Drijflaag (LNAPL, vb. petroleumkoolwaterstoffen): ophopen boven grondwatertafel
o Zaklaag (DNAPL, vb. gechloreerde koolwaterstoffen): afzakken diep in bodem tot het door
barrière gestopt wordt
1.8.1 DRIJFLAAG EN GEDRAG VAN OLIEPRODUCTEN → LNAPL: LIGHT NON AQUEOUS PHASE
LIQUID
Petroleumolie is typisch zwaarder dan water → uitzakken in bodem door Fz, het blijft wat kleven door
adsorptie maar als er veel gelekt wordt gaat het blijven doorzakken tot het GW bereikt wordt: lost wel
in bepaalde mate op in water, maar ook niet heel goed. Dus hetgeen niet kan oplossen, gaat opstapelen
en wordt een drijflaag = NAPL
1.8.2 ZAKLAAG EN GEDRAG VOCL: PCE, TCE → DNAPL: DENSE NON-AQUEOUS LIQUIDS
4
PARTIM BODEM
1. INLEIDENDE BEGRIPPEN (BODEM, STOFGEDRAG, WETTELIJK KADER)
1.1 EIGENSCHAPPEN VAN DE BODEM
• Bodem:
o Grond (vaste deel)
o Grondwater
o Bodemlucht
• Bovenaan: maaiveld
• Onverzadigde zone (vadose = grond + bodemlucht; oranje)
• Verzadigde zone (grond + grondwater; blauw)
• Capillaire opstijgzone = overgangszone tussen verzadigde en onverzadigde
zone (gearceerd)
• Door schommelingen in het grondwaterpeil kan het overgangsgebied afwisselend in de verzadigde
en onverzadigde toestand verkeren
1.2 BODEMOPBOUW
• Korrelgroottefracties (gebruiken om bodem te typeren in verschillende
klassen)
o Klei: < 2 μm
o Leem: 2 – 50 μm (silt)
o Zand: 50 – 2000 μm
o Grind: > 2 mm
• Bodemtextuur: textuurdriehoek
• Bodemopbouw: homogeen of heterogeen, gelaagdheid
o Meeste bodems in Vlaanderen heterogeen door werking
rivieren (afzetting), meestal hebben we gelaagde bodems
1.3 STROMING VAN GRONDWATER
• Richting van grondwaterstroming: van gebied met hoge grondwaterstand
naar gebied met lage grondwaterstand
o Als regen neervalt zal dat door zwaartekracht afzakken en in GW
komen.
o GW stroomt van hoge naar lage gebieden.
(Z1-Z2/L) = hydraulische gradiënt
• Snelheid van grondwaterstroming: Wet van Darcy
o Snelheid van grondwaterstroming is evenredig md hydraulische gradiënt
▪ Hoe steiler gradiënt, hoe sneller GW zal stromen
1
, o Doorlatendheid van bodem (hydraulische conductiviteit)
vx = K . (Z1-Z2/L) met K = doorlatendheid (m/dag)
1.4 VERSPREIDING VIA GRONDWATER:
DOORLATENDHEID
Doorlatendheid is bepaald door pakking en porositeit
(poriënvolume/totaal V)
Bv. grintbodems (grof): GW zal snel stromen door grote openingen
1.5 VERONTREINIGINGEN
• Groepen van verontreinigingen met gelijkaardig gedrag en gelijkaardige aanpak van de sanering
• VOS (vluchtige organische stoffen), bvb BTEX, VOCL (vluchtige organische chloorwaterstoffen)
• SVOS (semi-vluchtige organische stoffen), bvb minerale olie, PAK
o SVOS: vluchtig, maar niet bij kamertemperatuur bv. stookolie
• Zware metalen (Hg, Pb, As, Cd, Zn, Ni, Cu, Cr)
• Overige anorganische verbindingen (bvb cyaniden, zuren)
• Explosieven (nitro-aromaten)
• Herbiciden en pesticiden
• Vaak combinaties van verontreinigingen uit diverse afvalstromen
1.6 STOFEIGENSCHAPPEN
• Vluchtigheid • Chemische omzetbaarheid (hydrolyse,
o Dampspanning → in functie van temp oxidatie…)
• Oplosbaarheid in water • Thermische stabiliteit
o Hoe sneller stof oplost, hoe meer o Thermisch labiele stoffen kunnen snel
verspreiding in milieu uit elkaar vallen
• Verdeling over water en gasfase • Elektrische lading → bepaalt gedrag in milieu
o Stof in waterige fase kan ook o Bv. Cadmium of zink zijn geladen →
uitdampen naar gasfase. Elke stof positief geladen dus kunnen binden
heeft verdeling tussen water en lucht aan typisch negatieve bodemdeeltjes
en dat is bepaald door de wet van • Fysisch voorkomen (als deeltjes met bepaalde
Henry → Henrycoëfficiënt is specifiek dichtheid en grootte, vloeistof, gasvormig…)
voor een bepaalde stof
Wet van Henry: Cg = H(T) * CI
• Soortelijk gewicht
o Bepaalde stoffen zijn zwaarder of
lihcter dan water
o Zwaarder: sneller uitzakken naar
grote diepte
• Biologische omzetbaarheid dC/dt = - kb * C
o Bacteriën kunnen verontreiniging
afbreken:
o Afbraak verloopt exponentieel
2
,1.6.1 STOFEIGENSCHAP – SORPTIE
Kd = Cs/Cl Adsorptie–desorptie(=loskomen vd bodemdeeltjes)– evenwicht vast-vloeistof
Hoe krachtig stof zich bindt aan bodem: Kd
Kd = Koc * foc Sorptie aan organisch materiaal (foc = fractie organische koolstof in de bodem).
Adsorptie bepaald door fractie organisch materiaal in bodem. Bv. hoe meer
humus, hoe meer organische C, hoe sterker verontreiniging zich zal binden aan
bodem. → Kd herschrijven als evenwicht dat wordt bepaald door fractie
organische C, dat kan dan gewoon gemeten worden als je staal van bodem
neemt. KoC vind je vaak in de literatuur voor elke stof. Literatuurgegevens
gebaseerd op experimenten over concentratie olie en water
Ko/w octanol (hydrofoob)/water (hydrofiel)
evenredig met Koc
experimenteel te bepalen: log Koc = A log Kow + B
bvb PAK A = 1 en B = 0.35
Het gehalte klei in de bodem is ook bepalend voor het adsorptievermogen voor verontreinigingen
• Kleideeltjes ook vaak open structuur: verontreiniging kan hier in nestelen
• Hoe meer klei: hoe groter adsorptiewet is van verontreiniging van bodem
1.7 GEDRAG VAN VERONTREINIGINGEN IN DE BODEM
• Stoffen in de microporiën worden sterker gebonden dan stoffen die oppervlakkig zijn geadsorbeerd
→ een oude verontreiniging is moeilijker te verwijderen (hoe ouder, hoe sterker gebonden aan
bodemdeeltjes)
• Door adsorptie aan bodemdeeltjes wordt verspreiding van verontreiniging vertraagd t.o.v. de
stromingssnelheid van grondwater
o Verontreiniging onderhevig aan uitspoeling door regen, verontreiniging komt dan in GW
terecht en kan meegenomen worden en kan op andere plek ook verontreiniging
veroorzaken.
o Hoe sneller stroming GW, hoe sneller verontreiniging zal mee verplaatsen
o Verontreiniging adsorbeert aan bodemdeeltjes: dus verontreiniging zal zich meestal trager
verplaatsen dan snelheid van GW → retardatie
• Vertraagde migratiesnelheid vd verontreiniging (vc)
vc = vx/R vx = snelheid vh grondwater
• Retardatiefactor R → evenredig met adsorptiefactor Kd (snelheid waarmee GW zich verplaatst is
vertraagd met factor R)
R = 1 + ρb.Kd/n ρb = bulkdensiteit (g/cm³) & n = totale porositeit
1.8 VOORKOMEN VAN VERONTREINIGINGEN IN DE BODEM
Verontreiniging kan zich verspreiden over verschillende compartimenten van de bodem
• Evenwicht tussen (niet altijd aanwezig op dezelfde plaats, kan zich adsorberen en dan doorheen
de tijd terug desorberen en ergens anders adsorberen). Verontreiniging gaat zich ofwel
3
, verdelen over GW ofwel blijft het in de onverzadigde zone van de bodem (als het bv niet
oplosbaar is in water) maar het kan hier ook in gasfase zitten.
o Voorkomen in de bodemlucht
o Aanwezigheid onder opgeloste vorm in het grondwater
o Adsorptie aan de bodemdeeltjes (vaste fase)
o Vloeibaar puur product (typisch organische stoffen)
o Chemische neerslagen (bv zouten van metalen)
• Puur product als concentratie > oplosbaarheid in water (plas vormen van vloeistof; hoeveelheid te
groot om allemaal te adsorberen in de bodem, dan zal stof zich opstapelen als puur product)
o Drijflaag (LNAPL, vb. petroleumkoolwaterstoffen): ophopen boven grondwatertafel
o Zaklaag (DNAPL, vb. gechloreerde koolwaterstoffen): afzakken diep in bodem tot het door
barrière gestopt wordt
1.8.1 DRIJFLAAG EN GEDRAG VAN OLIEPRODUCTEN → LNAPL: LIGHT NON AQUEOUS PHASE
LIQUID
Petroleumolie is typisch zwaarder dan water → uitzakken in bodem door Fz, het blijft wat kleven door
adsorptie maar als er veel gelekt wordt gaat het blijven doorzakken tot het GW bereikt wordt: lost wel
in bepaalde mate op in water, maar ook niet heel goed. Dus hetgeen niet kan oplossen, gaat opstapelen
en wordt een drijflaag = NAPL
1.8.2 ZAKLAAG EN GEDRAG VOCL: PCE, TCE → DNAPL: DENSE NON-AQUEOUS LIQUIDS
4
