Emissies naar het milieu kunnen ontstaan bij het directe gebruik van de producten of als de producten in het afvalstadium geraken. Veel emissies zijn echter ook een onbedoeld bijproduct van processen.

In de laatste tientallen jaren zijn veel toepassingen van de meer toxische metalen beëindigd of sterk teruggedrongen. Voor een aantal producten, zoals batterijen, wit- en bruingoed, zijn inzamelsystemen ontwikkeld. Hierdoor zijn de directe emissies van bijvoorbeeld kwik, lood en cadmium sterk verminderd. Voorbeelden hiervan zijn:

• Beëindiging van het gebruik van lood als antiklopmiddel in benzine.
• Vergaande beperking van het gebruik van cadmium en kwik in batterijen.
• Vervanging van pigmenten (loodmenie wordt bijvoorbeeld niet meer gebruikt). 
• Verbod op gebruik van arseen bij houtverduurzaming. 
• Verbod op gebruik van kwik en arseen in gewasbeschermingsmiddelen.

Daarnaast zijn de eisen aan lozingen van afvalwater en emissies van rookgassen veel stringenter geworden, zijn productieprocessen aangepast en producten verbeterd. Er is echter nog wel een aantal diffuse bronnen waar moeilijker grip op te krijgen is, bijvoorbeeld emissies van het verkeer en corrosie van bouwmetalen. Verder kan de historische belasting in nieuwe emissies resulteren, bijvoorbeeld door uitspoeling van metalen of door verplaatsing van sediment.

Bronnen van bodemverontreiniging

In deze paragraaf wordt een opsomming gegeven van activiteiten of processen die regelmatig in verontreiniging van de bodem met zware metalen hebben geresulteerd en worden korte beschrijvingen gegeven van de aard van de verontreiniging.

Primaire productie van metalen
De primaire productie van non ferro metalen was in het verleden zeer vervuilend. Hierbij werden smeltprocessen toegepast en zijn grote hoeveelheden metalen via rookgassen geëmitteerd. De metalen zijn vervolgens neergeslagen in het gebied rondom de fabrieken. In de Nederlandse en Belgische Kempen is op deze wijze de toplaag van een zeer groot gebied vervuild geraakt met zink en cadmium. Op kleinere schaal is dit ook gebeurd rond het voormalige complex van Billiton in Arnhem, waar ondermeer lood is geproduceerd. Metalen die via rookgassen worden geëmitteerd, zijn vaak goed opneembaar. Behalve de atmosferische emissie, is ook op grote schaal ongezuiverd afvalwater geloosd en zijn reststoffen in de vorm van assen geproduceerd. Het afvalwater is via beken en dergelijke geloosd, wat heeft geresulteerd in verontreiniging van de beekdalen (waterbodem en overstromingsgebieden).
De assen zijn gebruikt om terreinen op te hogen, wegen te verharden en dergelijke. Door de sterke uitloging is de bodem onder deze assen verontreinigd geraakt. De metalen komen na verloop van tijd in het grondwater en kunnen opkwellen in de beekdalen, waar herverontreiniging van het watersysteem optreedt. Behalve de bedrijfsterreinen zelf is dus ook de omgeving van metallurgische bedrijven op grote schaal verontreinigd.

Bewerking van metalen
Vaak worden metalen voorwerpen voorzien van een beschermend oppervlak. Dit gebeurt elektrochemisch (galvaniseren) of op thermische wijze (vooral toegepast bij verzinken). Bij deze processen wordt gewerkt met sterk zure of basische baden. In het verleden werden afgewerkte baden soms direct in de bodem geloosd. Ook lekkages van baden of rioleringen en andere calamiteiten hebben in verontreiniging van de bodem geresulteerd. Dit geldt zowel voor grond als grondwater. Bij de mechanische bewerking van metalen voorwerpen, zoals slijpen, boren, verspanen en polijsten, komen fijne metaaldeeltjes vrij. Deze deeltjes kunnen als verontreiniging aanwezig zijn. Afhankelijk van de eigenschappen van de metalen zijn ze stabiel of treedt langzaam oxidatie op. In het laatste geval kan ook het grondwater verontreinigd raken.

Houtverduurzaming
Houtverduurzaming vond in het verleden plaats op terreinen zonder bodembeschermende voorzieningen. Uitlekken van het behandelde hout kan daarom in bodemverontreiniging hebben geresulteerd. Ook lekkages of calamiteiten met de conserveermiddelen kunnen zijn opgetreden. Er zijn in Nederland voorbeelden van verontreinigingen met kwik, chroom (VI), arseen en koper die het gevolg zijn van houtverduurzaming.

Storten van afvalstoffen/toepassen van vervuilde secundaire grondstoffen
Afvalstoffen bevatten vaak zware metalen. Verontreiniging kan optreden door vermenging van afval met de bodem en emissies van percolatiewater naar het grondwater. Percolatiewater bevat vaak hoge concentraties aan zouten en opgeloste organische stof (DOC), hetgeen de oplosbaarheid van metalen vergroot. Het gebruik van vervuilde secundaire grondstoffen, zoals de eerder genoemde zinkassen, kan eveneens in verontreiniging van de bodem met zware metalen resulteren.

Gebruik van meststoffen
In het verleden werden huishoudelijk afval (al dan niet gecomposteerd) en zuiveringsslib op grote schaal gebruikt als meststof. Deze afvalstoffen bevatten verhoogde gehalten van diverse metalen. Ook dierlijke mest (zink, koper) en kunstmest (cadmium) bevatten zware metalen. Afhankelijk van het cumulatieve gebruik van de meststoffen, kan de bouwvoor verhoogde gehalten aan zware metalen bevatten.

Schietoefeningen
Op schietbanen worden verhoogde gehalten aan lood, antimoon (legeringselement van lood) en mogelijk ook koper aangetroffen. Metallisch lood wordt relatief gemakkelijk geoxideerd en omgezet in oxiden en vervolgens in zouten. Afhankelijk van de condities in de bodem, lossen deze verbindingen op en worden ook in het grondwater verhoogde concentraties aan lood en antimoon aangetroffen.

Lozingen van afvalwater
In het verleden werd op grote schaal ongezuiverd afvalwater geloosd. De metalen binden zich in hoofdzaak aan de slibdeeltjes, die eerder of later bezinken. Op deze wijze zijn grootschalige verontreinigingen ontstaan van waterbodems, overstromingsgebieden (uiterwaarden), maar ook in polders die zijn opgehoogd met vervuild havenslib.

Corrosie van metalen
Onedele metalen zoals zink, lood en koper worden onder atmosferische omstandigheden langzaam geoxideerd. Naast een diffuse belasting, kan dit zeer lokaal ook in sterk verhoogde metaalgehalten in de bodem resulteren. In de grond onder een kas of vangrail kan bijvoorbeeld de interventiewaarde voor zink overschreden worden.

Historische activiteiten
Zware metalen worden al lange tijd door de mens gebruikt waardoor ook locaties waarop in een ver verleden een spiegelmakerij, een viltfabriek of een pottenbakkerij was gevestigd, ernstig vervuild kunnen zijn met kwik of andere zware metalen. Uiteraard geldt dit ook voor locaties waar non ferro metalen werden geproduceerd of verwerkt.

Secundaire verontreiniging
Lekkages van opslagtanks voor zuur of base kunnen in grondwaterverontreiniging met zware metalen resulteren, ook als het zuur of de base geen metalen bevat. Dit is het gevolg van mobilisatie van metalen die van nature in de bodem aanwezig zijn. De oplosbaarheid van vooral kationogene metalen (cadmium, zink, lood, koper, nikkel et cetera) neemt sterk toe als de pH daalt. Bij hoge pH-waarden neemt de oplosbaarheid van anionogene metalen (bijvoorbeeld arsenaat, chromaat en molybdaat) sterk toe. Ook amfotere metalen (onder andere lood en zink) lossen bij hoge pH in versterkte mate op, evenals metalen die gevoelig zijn voor complexatie met DOC. Bij hoge pH lost namelijk een deel van de humus in de bodem op, waaraan metalen kunnen binden. Verder is bekend dat bij verontreinigingen met organische stoffen, zoals gechloreerde oplosmiddelen (VOCl) of minerale olie, soms ook verhoogde metaalgehalten (vooral zink) worden aangetroffen.

Diffuse verontreinigingen
Er zijn diverse bronnen die ieder voor zich in beperkte mate metalen emitteren, maar bij elkaar opgeteld toch een effect kunnen hebben in de toplaag van de land- of waterbodem. Dit omdat de metalen sterk aan de vaste fase gebonden worden, waardoor over langere tijd ophoping optreedt. Diffuse bronnen zijn:

• emissies van het verkeer door slijtage van remvoeringen, banden, maar ook emissies via de uitlaatgassen. Was vroeger het loodgehalte in bermen langs drukke wegen verhoogd, tegenwoordig zijn gehalten van metalen die in uitlaatgaskatalysatoren worden toegepast in verhoogde gehalten aantoonbaar;
• uitloging van bouwmaterialen;
• uitloging van de bodem;
• atmosferische depositie, afkomstig van diverse (verbrandings)processen;
• corrosie van bouwmetalen.

Natuurlijke herkomst

Alle zware metalen komen van nature voor in de bodem. Zowel gehalten in grond als in grondwater kunnen van nature de interventiewaarden overschrijden. Een bekend voorbeeld is arseen. Er zijn richtlijnen opgesteld voor de beoordeling van de natuurlijke herkomst van arseen. Ook andere metalen kunnen in verhoogde gehalten aanwezig zijn.

De oorsprong van de verhoogde gehalten is volledig natuurlijk als de verontreiniging zelf noch de condities in de bodem die de verontreiniging mobiel maken, het gevolg zijn van menselijk handelen. De oorsprong is semi-natuurlijk als de metalen afkomstig zijn uit de bodemmatrix (dus van nature aanwezig zijn), maar zijn gemobiliseerd door een verandering van condities als gevolg van menselijk handelen, bijvoorbeeld een calamiteit met zuur of een pluim met zout en/of DOC-rijk water.

Het is ook mogelijk dat de aanwezige verontreinigingen gedeeltelijk van natuurlijke oorsprong zijn. Met name als verontreinigingspluimen tot een wezenlijke verandering van de condities in de bodem leiden, kan naast de geloosde verontreiniging een secundaire verontreiniging ontstaan door mobilisatie van metalen die van nature in de bodem aanwezig zijn. Praktijkvoorbeelden hiervan zijn:

Om vast te stellen of een aangetroffen verontreiniging een (semi-) natuurlijke oorsprong heeft, moet een toets worden uitgevoerd op de volgende criteria:

1. Bron: er is geen enkele relatie tussen de verontreiniging en activiteiten die op de locatie zijn uitgevoerd of de aangetroffen verontreiniging staat niet in verhouding tot eventuele bronnen.
2. Verspreiding: er is geen duidelijke bronzone. De concentraties in de pluim kunnen wel fluctueren, maar vertonen overwegend een ‘vlak’ beeld (dus geen scherpe afname van bron pluim -> front van de pluim.
3. Mechanismen: de verhoogde concentraties moeten verklaarbaar zijn uit de condities op de locatie.
4. Natuurlijke herkomst: verhoogde concentraties van het betreffende element komen bij een vergelijkbare bodemopbouw vaker voor (dit zal in de regel bekend zijn bij de gemeente of provincie).
5. Semi-natuurlijke herkomst: bovenstrooms zijn geen verhoogde concentraties waarneembaar en de mobilisatie is verklaarbaar uit de verandering in condities in de verontreinigingspluim.

In geval van een volledig natuurlijke herkomst is sanering van het grondwater zinloos, aangezien de bodem hoogstwaarschijnlijk opnieuw metalen zal emitteren. De risico’s van natuurlijke metalen zijn (bij een gelijke beschikbaarheid) echter niet anders dan door tussenkomst van de mens veroorzaakte verontreinigingen. Daarom kunnen, afhankelijk van de situatie, bijvoorbeeld gebruiksbeperkingen van het grondwater noodzakelijk zijn.

Aanvullende informatie

• Partitierelaties voor zware metalen (Cd, Cu, Pb, Zn) voor diffuus verontreinigde Nederlandse bodems
• PP8343 Bodem voor Water - slimme maatregelen ter vermindering van zware metalen emissie in de melkveenhouderij
• SV-611 Natuurlijke Bodemverontreiniging als knelpunt voor ruimtelijke ontwikkeling - raamplan voor bodembeheer bij van nature verhoogde arseengehalten
• PP5301 Praktijkhandleiding Sanering Metaalbranche