Soilpedia - Bodemstress door bodemverontreinigingen

Een bodemverontreiniging kan negatieve effecten hebben op het bodemleven. Bodemverontreiniging in de toplaag van de bodem is vaak in het verleden veroorzaakt. De bron van de belasting met verontreinigende stoffen is dus meestal niet meer aanwezig, hoewel de verontreiniging wel in de bodem aanwezig is. Wat zijn nou de effecten hiervan op het bodemecosysteem?

Als men kijkt naar bodemverontreiniging, kan deze ingedeeld worden in verschillende typen (tabel 'Gedrag van verontreinigingen'). Deze typen verontreiniging verschillen voor wat betreft hun gedrag in de bodem (zoals mobiliteit), mogelijkheden voor biologische afbraak en opname mogelijkheden door organismen. Eén ding hebben ze echter met elkaar gemeen: ze kunnen allemaal een negatief effect hebben op het (bodem)ecosysteem.

Het is gebleken dat een bepaald gehalte aan verontreiniging in verschillende bodems niet altijd hetzelfde effect heeft op het bodemleven. Blijkbaar spelen meer factoren een rol bij het optreden van effecten dan alleen het totaalgehalte aan verontreiniging. In deze paragraaf wordt verder ingegaan op deze factoren.

Beschikbaarheid van bodemverontreiniging

Een factor die van belang is bij verontreiniging in de bodem is de beschikbaarheid van de verontreiniging. Er zijn in principe drie soorten beschikbaarheid te onderscheiden: chemische beschikbaarheid, biologische beschikbaarheid en toxicologische beschikbaarheid.

Chemische beschikbaarheid: het effect van verontreinigingen in de bodem hangt sterk samen met de vorm waarin de verontreiniging voorkomt en de verdeling tussen de vaste fase en opgeloste fase. Verontreinigingen in de opgeloste fase kunnen vrij in oplossing zijn of gebonden aan organische en anorganische complexen. Dat deel van de verontreiniging wat in oplossing is, wordt gezien als chemisch het meest beschikbaar en zijn ook het belangrijkst voor de opname door organismen. Het totaalgehalte van verontreiniging in de bodem is een som van beschikbaar en niet beschikbaar gehalte.
Biologische beschikbaarheid: de biologische beschikbaarheid is dat deel van de verontreiniging wat daadwerkelijk wordt opgenomen door organismen. Welk deel van de aanwezige verontreiniging wordt opgenomen is afhankelijk van de verontreiniging en soort specifiek. Onderzoek naar bioaccumulatie van verontreinigingen geeft een indruk van de biologische beschikbaarheid.
Toxicologische beschikbaarheid: toxicologische beschikbaarheid heeft te maken met het gedrag van verontreinigingen in een organisme. Opgenomen verontreinigingen worden getransporteerd in een organisme en kunnen worden omgezet in een biologisch beschikbare vorm of in een niet toxische vorm. Als de opnamesnelheid van een bepaalde stof hoger is dan de opslag-, omzettings- of uitscheidingssnelheid, kunnen effecten optreden. Daarnaast kunnen effecten optreden wanneer de drempelconcentratie voor die verontreiniging wordt overschreden voor een bepaalde functie of een orgaan in het organisme.

De bodemeigenschappen spelen een belangrijke rol bij de beschikbaarheid van verontreinigingen. In vruchtbare bodems met relatief veel organische stof en/of klei en een min of meer neutrale zuurgraad, vindt als gevolg van “veroudering” vastlegging en/of afbraak (Natural Attenuation) van verontreinigende stoffen plaats. De beschikbaarheid en/of de concentratie van verontreinigingen neemt hierdoor af in de tijd. In zure en/of verzurende bodems kan de beschikbaarheid van voornamelijk zware metalen op termijn toenemen.

Zie verder beschikbaarheid van metalen

Bioaccumulatie van bodemverontreiniging

Niet alle bodemorganismen staan op dezelfde manier bloot aan de verontreiniging. Sommige organismen nemen alleen verontreiniging op als het is opgelost in het bodemvocht (poriewater). Denk hierbij bijvoorbeeld aan planten die water opnemen uit de bodem en daarmee de in het water opgeloste nuttige (zoals stikstof) maar ook schadelijke stoffen (bijvoorbeeld zware metalen). Regenwormen kruipen door de grond en eten de grond. Daardoor kunnen zij via de huid verontreinigingen opnemen maar ook via het maag-darmkanaal omdat ze grond eten.

Als verontreinigingen vanuit het milieu worden opgenomen en vervolgens accumuleren in organismen spreken we van bioaccumulatie. Over het algemeen is dit de som van bioconcentratie (de opname vanuit de bodem of het water door de huid of het maag-darmkanaal) en biomagnificatie (opname vanuit het voedsel). De mate waarin een stof ophoopt in een organisme is de bioconcentratiefactor (BCF).

Bioaccumulatie treedt op als de opnamesnelheid groter is dan de uitscheiding en/of afbraaksnelheid. Als niet gelijktijdig voldoende afbraak en/of uitscheiding van de meekomende verontreinigende stoffen plaatsvindt, hoopt dit zich op in het dier, vooral in organen (nieren, lever), zenuwweefsel en vetweefsel (vooral bij stoffen met een hoge vetoplosbaarheid of log K_ow). Bioaccumulatie kan optreden in zowel planten als dieren en is nadelig voor zowel het bodemorganisme zelf als voor organismen die leven van dat bodemorganisme. Als bioaccumulatie van een stof optreedt, kan de toxische drempel worden overschreden waarboven negatieve effecten optreden. Ook kan een organisme zo druk zijn met uitscheiden van de verontreiniging dat er minder energie overblijft voor groei en reproductie. Hierdoor kan de gehele populatie van dat specifieke organisme bedreigd worden.

Stoffen die in het weefsel van organismen worden opgenomen kunnen via de voedselketen worden doorgegeven aan hogere organismen (doorvergiftiging). Organismen die aan het eind van de voedselketen staan, worden hierbij aan de hoogste dosis blootgesteld (zie figuur 3.1). De bodemverontreiniging heeft dus niet alleen effect op het bodemleven maar ook op het leven wat afhankelijk is van het bodemleven voor de voedselinname.

Voor de metalen cadmium en kwik is aangetoond, dat doorvergiftiging in de voedselketen voorkomt als gevolg van bodemverontreiniging, en voor lood bestaat er een sterk vermoeden. Ook voor slecht afbreekbare pesticiden als drins, DDT en lindaan is doorvergiftiging aangetoond.

Als de bioaccumulatie van dien aard is dat een gehele gemeenschap van bodemorganismen daar hinder van ondervindt, heeft dat ook effect op het functioneren van het gehele bodemecosysteem en de uit te voeren ecologische dienst. Denk hierbij bijvoorbeeld aan regenwormen. Regenwormen een essentiële rol in de bodem voor zowel de afbraak van organisch materiaal als de doorlatendheid van de bodem. Als de regenwormenpopulatie sterke hinder ondervindt van een verontreiniging kan ophoping van organisch materiaal optreden en kan het zijn dat de bodem verdicht waardoor ontwatering van de bovengrond wordt gehinderd. Niet alleen de regulatiefunctie van de bodem wordt hierdoor aangetast, maar ook de productiefunctie.

Voor voorbeelden over ecologische risico's door zware metalen en bestrijdingsmiddelen in grasland en bagger zie voorbeelden van bodemstress door bodemverontreinigingen