87-055x (450.87kB)

DE SAMENSTELLING EN HET UITLOOGGEDRAG VAN KOPERSIAKBLOKKEN
(TEXEL)
D.B.W./RIZA
A.C.
d e Waaij
A.H.
van d e n A k k e r
D.J.
Gaastra
n o t i t i e 87.055X
SAMENVATTING
I n h e t v e r l e d e n z i j n i n Nederland v e e l k o p e r s l a k k e n t o e g e p a s t b i j
Waterstaatswerkzaamheden. Er z i j n ook o p d i v e r s e l o k a t i e s k o p e r s l a k b l o k k e n g e b r u i k t . Deze z i j n i n d e m e e s t e g e v a l l e n a f k o m s t i g u i t O o s t Europa.
Ze z i j n w a a r s c h i j n l i j k gemaakt d o o r k o p e r s l a k i n m a l l e n t e
g i e t e n e n t e l a t e n a f k o e l e n . Deze blokken z i j n ook d o o r R i j k s w a t e r s t a a t t o e g e p a s t a l s o e v e r b e s c h e r m i n g , o n d e r meer o p T e x e l .
I n 1987 is d w r werkzaamheden a a n d e z e o e v e r s e e n g e d e e l t e van d e z e
blokken vrijgekomen. D e b e d o e l i n g van d e D i r e k t i e Noord-Holland,
waar
T e x e l o n d e r r e s s o r t e e r t , i s can d e z e blokken opnieuw t e g e b r u i k e n .
Aangezien aan d e r g e l i j k e blokken nog n o o i t m i l i e u h y g i e n i s c h onderzoek
( u i t l o o g o n d e r z o e k ) i s g e d a a n , h e e f t d e D i r e k t i e Noord-Holland
D.B.W./RIZA
aan
g e v r a a g d z o ' n onderzoek u i t t e voeren.
U i t h e t o n d e r z o e k i s g e b l e k e n d a t d e s a m e n s t e l l i n g van d e k o p e r s l a k -
blokken n i e t v e e l v e r s c h i l t van d i e van k o p e r s l a k k e n . D e maximale u i t l o o g b a a r h e i d ( d i t i s h e t p e r c e n t a g e van d e m e t a l e n wat onder e x t r e m e
m s t a n d i g h e d e n v r i j k o m t ) i s n i e t e r g hoog (1-10%)
.
I n d e p r a k t i j k z a l h e t b e l a n g r i j k s t e uitloogmechanisme d i f f u s i e z i j n .
D e a f g i f t e d o o r d i f f u s i e v a n u i t h e t h e l e werk (675m2) b l i j k t voor d e
meeste e l e m e n t e n v e e l l a g e r t e z i j n . d a n d e emissie v a n u i t e e n rioolwaterzuiveringsinstallatie van 70.000 i.e. D e emissie door d i f f u s i e
neemt a f naarmate d e t i j d v o r d e r t .
T i j d e n s d e u i t v o e r i n g van h e t onderzoek is g e b l e k e n d a t blokken d i e
e e n w i s s e l e n d k o n t a k t met z o u t w a t e r hebben gehad, e e n v e r a n d e r i n g
hebben ondergaan. I n s t e r k zuur v a l l e n blokken d i e n a u w e l i j k s i n kont a k t met z o u t water z i j n g e w e e s t , n i e t v o l l e d i g u i t e l k a a r . De blokken
d i e vaak n a t z i j n geweest doen d a t w e l .
Op b a s i s van d e u i t h e t onderzoek v e r k r e g e n gegevens is er geen r e d e n
o m a a n t e nemen d a t d e u i t v o e r i n g van h e t g e p l a n d e werk e e n n a d e l i g e
i n v l o e d o p d e w a t e r k w a l i t e i t t e e p l a a t s e z a l hebben.
Errata bij DBW/RIZA notitie nr. 87.055~
I1De samenstelling en het uitlooggedrag van koperslakblokken
(Texel)
blz. 5
Toevoegen onder tabel 1:
"De totaalanalyse is in triplo uitgevoerd. Per destruaat is de
concentratie in duplo bepaald en gemiddeld. Van de op deze manier
verkegen drie waarnemingen is het gemiddelde en de standaardafwijking in de tabel weergegevenn.
blz. 7
De bovenste regel van tabel 3 vervangen door:
tabel 3: Initi6le afgifte per element, in mg/m
element
I lA*
12*
lM*
12A
22
blz. 9
Bij. 4.3 ~iffusiede formule E= (J2.t2
vet-vangen door:
2M
13A
32
3M
- Jl.tl) . O
blz. lo
Laatste regel boven 4.4
-7
gram koper vervangen door 1J gram koper
blz. 11
tabel 5 vervangen
tabel 5: Emissie vanuit koperslakblokken op Texel versus emissie
vanuit een rioolwaterzuivering.
element initiele
afgifte
(9)
As
Cu
Pb
Ni
Zn
Mn
1,42
1,Ol
0,74
-
afgifte door diffusie (in g)
tussen de dasen
99 en 100
en 2
6 en 7
0,Ol
30
ot1
0,8
Or7
7
0,005
10
0,06
0,4
083
3
0,001
3
0,Ol
0,1
081
0,8
emissie rwzi
(g/dag
10
10
20
30
500
-
100
850
500
500
3000
SAMENVATTING
INLEIDING
OPZET, MONSTERNAME EN UITVOERING VAN HET ONDERZOEK
Inleiding
Monstername
Uitvoering onderzoek
Bepaling van het gehalte aan anorganische microverontreinigingen
De bepaling van de maximale uitloogbaarheid
Diffusietest
RESULTATEN VAN HET ONDERZOEK
Gehaltes aan anorganische microverontreinigingen
Maximale uitloogbaarheid
Diffusietests
BETEKENIS VAN DE RESULTATEN VOOR DE PRAKTIJK
Maximale uitloogbaarheid
Initiele afgifte
Diffusie
Kanttekeningen
Milieuhygienisch eindoordeel
KONKLUSIES
BIJLAGE 1: Monsternamepunten
BIJLAGE 2: Voorbehandeling van blokken
BIJLAGE 3: Uitwerking diffusiegegevens
BIJLAGE 4: missies van rioolwaterzuiveringsinstallaties
INLEIDING
In het verleden zijn in Nederland veel koperslakken toegepast bij Waterstaatswerkzaamheden. Er zijn ook op diverse lokaties koperslakblokken gebruikt. Deze zijn in de meeste gevallen afkomstig uit OostEuropa. Ze zijn waarschijnlijk gemaakt door koperslak in mallen te
gieten en te laten afkoelen. Deze blokken zijn ook door Rijkswater-
.
staat toegepast
oeverbeschermingsmateriaal,
onder meer op Texel.
. . .als
.
..
In 1987 i s door werkzaamheden aan deze oevers een gedeelte van deze
blokken vrijgekomen. De bedoeling van de Directie Noord-Holland van
Rijkswaterstaat, waar Texel onder ressorteert, is an deze blokken opnieuw te gebruiken. In het verleden is echter nooit een milieu-hygienisch onderzoek uitgevoerd.
De Dienst Binnenwateren/RIZA voert a1 enkele jaren uitloogexperimenten
uit. In 1985 zijn ook koperslakken in het onderzoek betrokken geweest.
De resultaten van dit onderzoek (lit. 1) zijn aanleiding geweest het
..
..
onderzoek in 198'6 voort te zetten. De rapportage van dit onderzoek zal"'
eind 1987 plaatsvinden.
De Directie Noord-Holland heeft gemeend alvorens de blokken te gaan
hergebruiken een uitloogonderzoek te moeten laten verrichten. Aan de
Dienst Binnenwateren/RIZA is verwcht zo'n onderwek uit te voeren.
2
OPZET, MONSTERNAME EN UITVOERING VAN HET ONDERZOEK
2.1
Inleiding
Een onderzoek onder praktijkomstandigheden is moeizaam, tijdrovend en
kostbaar. Er zijn, om uitspraken te kunnen doen over het uitlooggedrag
van materialen, laboratoriumtesten ontwikkeld. De vertaalbaarheid van
het laboratoriumonderzoek naar de praktijk is echter vaak nog moeilijk.
De opzet van het laboratoriumonderwek is gebaseerd op een door de
Studiegroep Ontwikkeling Standaarduitloogtesten Verbrandingsresiduen
(SOSW) ontwikkelde standaarduitloogtest (lit.
2).
De methode kan in principe ook toegepast worden om het uitlooggedrag
van andere materialen te beoordelen.
Als aanvulling op deze test kan m.b.v.
een diffusietest een subjectief
beeld gevormd worden, van wat er zich onder praktijkomstandigheden zou
kunnen voordoen.
2.2
Monstername
D e k o p e r s l a k b l o k k e n l i g g e n o p v e r s c h i l l e n d e hoogten t e n o p z i c h t e van
d e w a t e r l i j n . H e t vermoeden b e s t a a t , d a t d e blokken, d i e r e g e l m a t i g
onder d e w a t e r l i j n l i g g e n z i c h qua u i t l o o g g e d r a g a n d e r s z u l l e n gedragen d a n d e blokken, d i e a l t i j d boven d e w a t e r l i j n l i g g e n .
Er z i j n v w r h e t o n d e r w e k twee blokken o p 1.50 m
+
N.A.P.
u i t het
b e s t a a n d e werk g e h a a l d ( n r . 1 ) ( d e z e blokken z i j n p r a c t i s c h a l t i j d
d r w g g e b l e v e n ) , twee blokken o p 0.50 m
+
N.A.P.
( n r . 2) ( d e z e blokken
s t a a n a l l e e n b i j h w g water onder w a t e r ) e n twee blokken o p N . A . P .
( n r . 3 ) ( d e z e blokken l i g g e n een g r o t e r d e e l van d e eb/vloed c y c l u s
onder w a t e r ) .
Er z i j n ook twee blokken o p 1.00 m
+
N.A.P.
+
N.A.P.
e n twee blokken o p 0.25 m
u i t h e t b e s t a a n d e werk g e h a a l d . Deze blokken z i j n b i j h e t on-
d e r z o e k n i e t meegenomen.
Van d e duploblokken is 6611 b l o k i n s t u k k e n gezaagd ( z i e b i j l a g e 1) met
behulp van een diamantzaag, h e t a n d e r e b l o k is i n z i j n g e h e e l g e b r u i k t
voor e e n d i f f u s i e t e s t .
Van h e t i n d e l e n gezaagde b l o k i s CCn s t u k v e r k l e i n d m.b.v.
kenbreker e n een a g a a t molen i n d e e l t j e s
<3
e e n bek-
mm.
B i j h e t onderzoek is aangenomen, d a t d e twee blokken p e r bemonster i n g s p l e k d e z e l f d e s a m e n s t e l l i n g hebben en d a t e l k gezaagd s t u k r e p r e s e n t a t i e f voor h e t g e h e l e blok is.
2.3
U i t v o e r i n g onderzoek
Het l a b o r a t o r i u m o n d e r z o e k is opgebouwd u i t d e volgende o n d e r d e l e n .
a . bepaling van h e t g e h a l t e aan anorganische microverontreinigingen i n
de uitgangsmaterialen.
b. b e p a l i n g van d e maximale u i t l o o g b a a r h e i d
c. d i f f u s i e t e s t
2.3.1
Bepaling van h e t g e h a l t e aan a n o r g a n i s c h e m i c r e v e r o n t r e i n i g i n g e n
H e t v a s t s t e l l e n van d e g e h a l t e n aan a n o r g a n i s c h e m i c r o v e r o n t r e i n i g i n -
gen h e e f t t o t d o e 1 v a s t t e s t e l l e n h o e v e e l aanwezige elementen i n
p r i n c i p e onder extreme omstandigheden v r i j kunnen komen.
D i t gebeurt, d w r de verkleinde materialen (
< 3 mm)
m e t een mengsel
van s t e r k e zuren t e o n t s l u i t e n .
I n onze p r o e f o p z e t is 2 g r van h e t v e r k l e i n d e b l o k (
< 3 mm)
behandeld
v o l g e n s NEN 6 4 6 5 ( o n t s l u i t i n g met s a l p e t e r z u u r e n z o u t z u u r ) . I n d e
d e s t r u a t e n z i j n d e elementen m e t b e h u l p van a t o m a i r e a b s o r p t i e bepaald.
Voor a r s e e n is d e h y d r i d e - t e c h n i e k t o e g e p a s t e n voor d e a n d e r e element e n d e vlamtechniek.
2.3.2
D e b e p a l i n g van d e maximale u i t l o o g b a a r h e i d
Deze t e s t d i e n t er voor om v a s t t e s t e l l e n , welke f r a c t i e van e e n corn
ponent i n n a t u u r l i j k e omgeving maximaal voor u i t l o g i n g b e s c h i k b a a r i s ,
m e t a n d e r e woorden d e f r a c t i e , d i e e v e n t u e e l o p z e e r l a n g e t e r m i j n bes c h i k b a a r zou kunnen komen.
Van h e t v e r k l e i n d e m a t e r i a a l ( ( 3 mm) i s 15 g r toegevoegd aan 1.500 1
demi-water, d a t met 1 m o l a i r s a l p e t e r z u u r o p pH 4 is g e b r a c h t .
Er is v i e r uur g e r o e r d . Een v e r e i s t e is, d a t t i j d e n s h e t r o e r e n d e
v a s t e s t o f goed gemengd wordt met d e v l o e i s t o f . D e pH is t i j d e n s d e
r o e r p e r i o d e c o n s t a n t o p 4 gehouden. D i t l a a t s t e g e b e u r t door h e t ins c h a k e l e n van pH s t a a t a p p a r a t u u r . Het z u u r v e r b r u i k i s na a f l o o p van
d e proef genoteerd.
Na h e t r o e r e n is na een b e z i n k t i j d van 15 minuten d e bovenstaande
v l o e i s t o f g e f i l t r e e r d o v e r een membraamfilter met e e n p o r i e n d i a m e t e r
van 0 , 4 5 m.
Het f i l t r a a t is d a a r n a i n d r i e p o r t i e s v e r d e e l d .
I n p o r t i e 1 z i j n d e pH, Eh, d e g e l e i d b a a r h e i d , kalium en n a t r i u m bep a a l d . P o r t i e 2 is aangezuurd t o t pH 2 m e t 1 m o l a i r HC1. I n deze f r a c -
t i e z i j n d e e l e m e n t e n , c a l c i u m , magnesium e n z i n k bepaald. Portie 3 i s
aangezuurd t o t pH 2 m e t 1 m l a i r s a l p e t e r z u u r . I n d e z e f r a c t i e z i j n d e
o v e r i g e elementen b e p a a l d . D e a n a l y s e s z i j n gedaan met b e h u l p van a t o maire a b s o r p t i e spectrometrie.
2.3.3
D i f f u s i e test
Deze p r o e f i s b e d o e l d , om d e f l u x van d e componenten u i t d e blokken
n a a r h e t e x t r a c t i e medium t e meten. M e t b e h u l p van d e z e gegevens kan
een e f f e c t i e v e d i f f u s i e - c o e f f i c i e n t
worden berekend, d i e g e b r u i k t kan
worden om d e f l u x onder p r a k t i j k o m s t a n d i g h e d e n t e berekenen.
Voor d e z e p r o e f z i j n d e duploblokken van d e b e m o n s t e r i n g s p l a a t s e n 1 , 2
e n 3 i n z i j n g e h e e l g e b r u i k t e n van d e gezaagde blokken z i j n d i e blokken g e b r u i k t d i e r e s p . twee e n d r i e zaagvlakken hebben. D e gezaagde
blokken z i j n b i j d e p r o e f betrokken om na t e gaan o f er t.0.v.
s t a a n d e blokken v e r s c h i l l e n zouden o p t r e d e n t.a.v.
be-
de flux.
Voor d e z e test moeten h e t g e w i c h t , volume e n o p p e r v l a k van h e t t e
t e s t e n m a t e r i a a l bekend z i j n ( z i e b i j l a g e 2 ) .
D e blokken worden i n z i j n g e h e e l onder d e v l o e i s t o f g e p l a a t s t . Er is
h i e r v o o r e e n d r i e p u n t s o n d e r s t e u n i n g g e b r u i k t . D e verhouding v l o e i s t o f / v a s t e s t o f is 5 : l . R l s v l o e i s t o f is demi-water
gebruikt, d a t m e t
1 m o l a i r s a l p e t e r z u u r i s aangezuurd t o t pH=4.
Na 6 u u r , 1 , 2, 4, 8, 17, 42 e n 72 dagen vanaf t i j d s t i p 0 is d e
vloeistof ververst.
D e e x t r a c t e n z i j n conform h e t onder p u n t 2.2.2
genoemde i n d r i e por-
t i e s v e r d e e l d e n behandeld.
D e a n a l y s e s z i j n o p i d e n t i e k e manier u i t g e v o e r d .
3
RE SULTATEN
3.1
Gehaltes aan anorganische microverontreinigingen
De g e h a l t e s a a n a n o r g a n i s c h e m i c r o v e r o n t r e i n i g i n g e n z i j n weergegeven
i n t a b e l 1.
T a b e l 1: R e s u l t a t e n van d e t o t a a l a n a l y s e
mg/kg d r o g e s t o f
element
I
AS
1
1
Cd
Cr
CU
1
Pb
1
Ni
Zn
(
Ca
1
1
1
W
(
K
Na
II
blok 2
f
5,4%
1 14,5
1 (0,s
f
9,l%
198
f 4,3%
2000
f
1,5%
f
f
I
6,6
Lop5
50
1320
51
23
590
Mn
I
blok 1
(
9,O f 8 , l %
1 L0,5
f1,1%1
58
f9,6%
f
124
f 1,4%
98
f2,6%
1,1%
55
f1,6%
57
f0,7%
3,7%
1290
f1,3%
494
*3,2%
I
14,4* f
f
5,8%
f 2,9% ( 1 5 3 0
1,43**3,7%
3,9*
f
blok 3
4,07*f
9,6%
25,1* f 1 , 9 %
4,9%
45,1* f 3 , 7 %
7,0* f 7 , 4 %
6,95*f
(
1
85,9*
f
15,5* f
1
I
1
4.1% 1
5,8% 1
1,7%
3,25*f
5,3%
9.1%
18,0* f 2 , 7 %
4,79*f
44,2*
f
3,2%
1,0%
13,9* f 5 , 5 %
D e v e r s c h i l l e n i n gemeten t o t a a l g e h a l t e s kunnen g e d e e l t e l i j k v e r o o r -
z a a k t worden d o o r v e r s c h i l l e n d g e d r a g t i j d e n s d e d e s t r u k t i e . Blok 2
v i e 1 v o l l e d i g u i t e l k a a r , t e r w i j l b i j d e a n d e r e blokken nog v a s t e s t o f
zichtbaar was.
D i t b e t e k e n t d a t w a a r s c h i j n l i j k d e blokken 1 e n 3 i n
w e r k e l i j k h e i d h o g e r e g e h a l t e s b e v a t t e n d a n gemeten is. D i t kan z i j n
v e r o o r z a a k t d o o r h e t f e i t d a t b l o k 2 a f w i s s e l e n d n a t e n d r o o g is ge-
weest, waardoor h e t m a t e r i a a l b e t e r t o e g a n k e l i j k is geworden voor h e t
zuur waarmee g e d e s t r u e e r d wordt ( v e r a n d e r i n g van d e pH a a n h e t oppervlak)
.
D e r e s u l t a t e n w i j k e n o p e e n a a n t a l p u n t e n a f van e e r d e r gevonden geh a l t e s i n k o p e r s l a k k e n ( 1 ) . Opvallend is h e t hoge mangaangehalte i n d e
k o p e r s l a k b l o k k e n . D e g e h a l t e s aan k o p e r , l o o d en z i n k z i j n i n d e blokken s t e e d s l a g e r dan i n d e e e r d e r o n d e r z o c h t e k o p e r s l a k k e n . Deze v e r s c h i l l e n z i j n w a a r s c h i j n l i j k veroorzaakt door v e r s c h i l l e n d e p r o d u k t i e
processen.
3.2
Maximale uitloogbaarheid
De nlaximale uitloogbaarheid is weergegeven in tabel 2. In de tabel is
w w e l de gemeten concentratie in de vloeistof na afloop van de test
als het percentage uitloging opgenomen.
Tabel 2: Maximale uitloogbaarheid
element
blok 1
blok 2
blok 3
conc.
%
conc.
%
conc
%
uitloging
uitloging
uitloging
(pg/l)
-
.
AS
Cd
Cr
CU
~b
Ni
Zn
5,2
<O,Ol
2,9
570
37
26
42
99
1,8*
O,O%
2,76*
0,20*
0,2
Mn
K
Na
Ca
Mg
zuurverbruik
(ml)
I
7 ~ 9
0.6
4,3
7,2
11,l
0.7
0,7
1,3
-
0,6
0,3
I
4,O
5,8
0.07
3,6
520
22
40
123
484
1,5*
1,2*
3,14*
9,47*
0.9
-
I
5.0
<0,01
3,4
690
51
74
38
125
1,2*
O,O*
3,50*
0,39*
Of3
-
0,2
2,6
It8
7t2
1 ,O
1,2
016
0.9
0,4
0,3
I
I
5,s
-
0,6
4r5
5,2
13,O
0 ~ 8
0.4
0,7
-
0,8
0.3
I
I
De gemeten concentraties in de vloeistof zijn opgenomen om het deel
van het verschil in uitloogpercentage wat wordt verwrzaakt doordat
misschien het totaalgehalte in blokken 1 en 3 niet goed gemeten is,
zichtbaar te maken. Echter ook de gemeten vloeistofconcentraties verschillen. Ook hier geeft blok 2 steeds de meeste metalen af. Het zuurverbruik van blok 2 is veel hoger dan van de andere twee blokken. Ook
dit wijst in de richting van een pH verandering. Het blok is (door inwerking van zout water, oxidatie, selectief uitlogen van macrokomponenten??) basischer is geworden.
De uitloogbaarheid van nikkel is het grootst. Deze is ook groter dan
de eerder gevonden maximale uitloogbaarheid bij koperslakken (1).
De maximale uitloogbaarheid van lood, zink en mangaan uit de koper-
slakblokken is lager dan die uit koperslakken (1).
-
3.3
Diffusietests
I n b i j l a g e 3 i s weergegeven hoe d e gegevens d i e u i t d e d i f f u s i e t e s t
z i j n v e r k r e g e n v e r w e r k t z i j n . Er z i j n twee manieren waarop m e t a l e n
v r i j k o m e n u i t d e blokken n l . d o o r i n i t i e l e a f g i f t e e n door d i f f u s i e .
Beide vormen van u i t l o g i n g worden a f z o n d e r l i j k weergegeven.
T i j d e n s d e d i f f u s i e t e s t i s e e n i n i t i i i l e a f g i f t e g e c o n s t a t e e r d . Deze
wordt i n t a b e l 3 weergegeven.
t a b e l 3: I n i t i e l e a f g i f t e p e r e l e m e n t , i n mg/m2
element
1
lA*
12*
lM*
I
*
3A
32
2M
I
I
3A
32
3M
I
b l o k A: v o l l e d i g b l o k ; geen v e r s e zaagvlakken
b l o k 2: 2 zaagvlakken
b l o k M: 3 zaagvlakken
H e t v a l t o p d a t i n d e meeste g e v a l l e n b l o k A d e h o o g s t e a f g i f t e
h e e f t . D i t i s i n t e g e n s t e l l i n g met d e v e r w a c h t i n g d a t v e r s g e c r e e e r d e
( 2 a a g ) v l a k k e n meer m e t a l e n zouden a f g e v e n . V e r s e o p p e r v l a k k e n b l i j k e n
j u i s t s l e c h t e r t o e g a n k e l i j k voor h e t uitloogmedium. D a t k l o p t we1 weer
met h e t g e e n g e c o n s t a t e e r d is i n 3.1 en 3.2, n a m e l i j k d a t nat/droogwiss e l i n g e n voor e e n b e t e r e u i t l o g i n g zorgen ( e n v e r s e o p p e r v l a k k e n z i j n
s t e e d s d r o o g geweest)
.
De h o g e r e a f g i f t e aan Na, K en Mg d o o r blokken 2 e n 3 kan z i j n veroorz a a k t d o o r e e n opname i n h e t v e r l e d e n ( z o u t w a t e r ) .
De resultaten van de diffusietest (na mrrectie voor de initiele afgifte) worden weergegeven in de figuren 1 t/m 9. De berekende diffusieco8fficienten zijn weergegeven in tabel 4.
Tabel 4: Diffusiecoefficienten (m2/sec) , weergegeven als pDe
(=
- log
De
Element
1A
1
2Z/2M*
I
14.2
13,6
11,3
12,5
13.7
Ni
11,8
zn
12,3
Mn
11,l
As
Cu
Pb
K
Na
Ca
M9
I
I1
1
1
1
1
1
1
1
3A
3Z/3M*
13,3
12,8
12,6
12,4
14,3
13.1
13,5
12,O
11,6
12,2
I
13~8
12,O
12~5
12,O
13,6
13,6
12,O
12,9
13,3
11,6
12,5
12,l
12.4
12,4
(
11,5
11,5
12~6
11,8
111,5
12,l
12'
11,9
13,5
12"
11,6
12.0
11.6
12,4
1
11
1
1
1
10.2
9,5
11,9
11,8
11,5
11,O
1
(
1
11,6
12.4
10.8
11.2
De diffusiecoefficienten van de blokken Z en M verschillen erg
weinig.
Het gemiddelde is hier weergegeven.
De diffusiecoefficienten van de 3 verschillende blokken verschillen
niet erg veel. De diffussiecoSfficienten zijn laag. Dit h o d t in dat
de afgifte door diffusie laag zal zijn.
Voor de praktijk zijn vooral van belang de diffusiecoefficienten voor
de blokken die als geheel aan de test zijn onderworpen (lA, 2A en 3 A ) .
4.
BETEKENIS VAN DE RESULTATEN W O R DE PRAKTIJK
4.1
Maximale uitloogbaarheid
De concentraties die geneten zijn na 4 uur schudden bij l/s = 100 en
pH = 4 (constant) wordt voor Cu, de basiskwaliteit steeds met een faktor 10 overschreden. Voor een aantal elementen (Pb en Ni en
Mn)
wordt
met de basiswaterkwaliteit bereikt of 1 keer overschreden.
De in deze test gebruikte omstandigheden zijn zo extreem dat hierdwr
geen problemen in de praktijk behoeven te worden verwacht.
4.2
Initiele afgifte
De initiele afgifte is vrij laag. Fosforslakken (3) vertonen een vergelijkbare initiele afgifte.
De hoeveelheid die door 1 m2 koperslakblok wordt afgegeven staat in
tabel 3. Dit wordt in
6 uur afgegeven.
De basis-waterkwaliteit zal worden overschreden als 1 m2 koperslakblok
met minder dan 40 1 water in aanraking komt. Dit is niet te verwachten. De totale lozing bedraagt voor Cu en Zn ongeveer 1 gram (de o p
pervlakte van het werk is 675 m2).
Cindat de blokken a1 15 jaar oud zijn, is een initiele afgifte niet
meer te verwachten. De hoogte geeft aan dat van significante afgifte
geen sprake is.
4.3
Diffusie
Met de formules uit bijlage 3 kan de afgifte door diffusie berekend
worden. De emissie tussen twee tijdstippen kan worden berekend met:
E= ( ~ 2 . t-~Jl.tl).O
in gram
waarin J2= gemiddelde flux tot tijdstip t2 (g/m2/dag)
J1= gemiddelde flux tot tijdstip ti (s/m2/dag)
t2, tl= tijd in dagen (t2)tl)
0 =
totale oppervlakte van het werk (m2)
Met b e h u l p van d e gegevens:
oe=
10-1 1.3 m2/s
t 2 = 7 dagen
t l = 6 dagen
f = 0,04
kan m r d e n berekend d a t o p d e zevende dag na d e a a n l e g van h e t werk
ongeveer 7 gram koper v r i j komt.
4.4
Kanttekeningen
B i j bovenvermelde r e s u l t a t e n e n b e r e k e n i n g d i e n e n e e n a a n t a l opnerkingen t e worden gemaakt.
1. Het onderzoek i s u i t g e v o e r d m e t g e d e s t i l l e e r d w a t e r . I n d e p r a k t i j k
worden d e blokken i n zeewater n e e r g e l e g d . Over d e v e r s c h i l l e n t u s s e n u i t l o g i n g i n g e d e s t i l l e e r d - en zeewater is h e t volgende bekend:
-
Voor v u i l v e r b r a n d i n g s s l a k k e n e n v l i e g a s z i j n weinig v e r s c h i l l e n
g e c o n s t a t e e r d , b e h a l v e voor Cd. D e u i t l o g i n g van cadmium i n z o u t
w a t e r was k l e i n e r dan i n z o e t water ( 3 ) .
-
Loodslakken
geven i n z o u t water meer Zn en Pb a f d a n i n z o e t wa-
t e r . Cu wordt i n zout water minder afgegeven ( 4 ) .
-
B i j onderzoek n a a r f o s f o r s l a k k e n is g e c o n s t a t e e r d d a t d e vers c h i l l e n i n a f g i f t e van Pb, Cu en Cd e r g k l e i n z i j n . De elementen
Ca, A l , Mg, Na, V en K worden u i t z o u t water opgenomen i n p l a a t s
van afgegeven ( 5 ) .
Aan k o p e r s l a k k e n z i j n n o o i t metingen i n z o u t w a t e r gedaan. Bovens t a a n d e i n f o r m a t i e is d u s n i e t meer dan een i n d i k a t i e . I n h e t a l g e meen m r d e n w e i n i g v e r s c h i l l e n g e c o n s t a t e e r d . D e v e r s c h i l l e n d i e er
z i j n , z i j n vaak i n h e t v w r d e e l van zout water (minder a f g i f t e ) .
2. Het onderzoek is u i t g e v o e r d op h e t l a b o r a t o r i u m b i j 20 en 22'C.
De
t e m p e r a t u u r van zeewater is m e e s t a l l a g e r . B i j e e n l a g e r e temperat u u r z a l d e u i t l o g i n g minder z i j n .
3. Uitgangspunt bij de uitgevoerde tests is geweest dat de blokken
volledig onder water zouden staan. Dit is in de praktijk niet het
geval. Er zal alleen bij hoogwater een deel van de blokken onder
water staan. Dit betekent dat twee keer per dag een hoeveelheid water langsstroomt. Het is moeilijk te voorspellen wat de effecten
hiervan o p de uitloging zijn.
4.5
Milieuhygienisch eindoordeel
Het vellen van een milieuhygienisch oocdeel is een moeilijke zaak. Een
van de mogelijke benaderingen is het vergelijken met de basiswaterkwaliteit, zoals eerder in dit rapport a1 enkele keren aangestipt is.
Een andere mogelijkheid is het vergelijken van de emissie vanuit de
oeverbescherming met emissies van andere bronnen. De emissie vanuit
een rioolwaterzuiveringsinstallatie is een algemeen geaccepteerd gegeven. In tabel 5 wordt de emissie vanuit de oeverbescherming hiermee
vergeleken. In bijlage 4 wordt de rioolwaterzuiveringsinstallatie nader omschreven.
Tabel 5: Emissie vanuit koperslakblokken op Texel versus emissie vanuit een rioolwaterzuivering
afgifte
AS
cu
I1
afgifte door diffusie (in g)
tussen de dagen
emissie
rwzi
1,42
Pb
Ni
I
Op basis van de beschikbare gegevens zijn derhalve geen redenen aan te
voeren om de emissie vanuit de koperslakblokken in het geplande werk
op Texel niet te accepteren.
KONKLUSIES
-
De koperslakblokken bevatten minder Cu, Pb en Zn dan de eerder onderzochte koperslakken.
-
De koperslakblokken bevatten meer Mn dan be eerder onderzochte koperslakken.
- De maximale uitloogbaarheid van metalen uit de koperslakblokken is
laag. Uitzondering hierop vormt Ni, waaarvan ongeveer 10% uitloogbaar
is.
-
De initiele afgifte is lager dan de afgifte door diffusie en speelt
dus een minder belangrijke rol bij het effect op de waterkwaliteit.
-
De afgifte van Cu door diffusie bedraagt na 1 week nog 200 mg/m2/dag.
de afgifte wordt lager naarmate het blok langer in het water ligt.
-
Tijdens het onderzoek is gebleken dat het destrueren van blokken die
de meeste nat/droog wisselingen hebben ondergaan, makkelijker ging dan
van andere blokken. Dit wijst op een verandering van de matrix van de
blokken. Er is echter geen extra uitloging door diffusie gecontateerd.
-
De emissie vanuit het oeverbeschermingsmateriaal is voor de meeste
elementen een factor 100 lager dan de (algemeen geaccepteerde) emissie
van een r i w l w a t e r z u i v e r i n g s i n s t a l l a t i e . Er is derhalve geen reden om
aan te nemen dat de uitvoering van het geplande werk een nadelige invloed op de waterkwaliteit zal hebben.
LITERATUURLIJST
1. A.B.
van Luin, D.J. Gaastra.
De uitloogbaaarheid van metalen en sulfaat uit basalt en slakken.
D.B.W./RIZA
nota 86.015, april 1986.
2. A.C. de Waaij.
Onderzoeksvoorstel : Alternatieve materialen in de waterbouw; vertaling van laboratoriumresultaten naar de praktijk.
D.B.W./RIZA
notitie nr. 87.023X, januari 1987.
3. A.B. van Luin, F.A.J.M.
Vijverberg, A.H. van den Akker, P.C.M.
Frin-
trop.
De uitloogbaarheid van vuilverbrandingsresiduen.
RIZk nota nr. 84-095,
september 1984.
4. Aart Dijkzeul.
De afgifte van zware metalen en fluoride door diverse oeverbeschermingsmiddelen.
RIZk nota nr. 79025, november 1979.
5. H.A. van der Sloot, J. Wijkstra, D. Hoede.
Milieutechnisch onderzoek aan fosforlak.
ECN-rapport, september 1986.
PIGUUR 1
Flux tegen de tijd
Aroaen
FIGUUR 2
Flux tegen de tijd
Cakium
.
-$
-
FIGUUR. 3
FIGUUR 4
Flux tegen de tijd
Flux tegen de tijd
Kallun
FIGUUR 5
Flux tegen de tijd
Magnesium
FIGUUR 6
Flux tegen de tijd
FIGUUR 7
Flux tegen de tijd
Natdurn
FIGUUR 8
Flux tegen de tijd
NikM
I
I
Flux tegen de tijd
FIGUUR 9
% .
FIGUUR 10
Flux tegen de tijd
Zink
-4
-4.2
-4.4
-
-4.6
-4.8
-5
-5.2
-5.4
-5.6
-5.8
-6
-6.2
-6.4
-6.6
-6.8
-7
0.16
0.40
1.OO
2.51
6.31
15.85
39.81
100.00
-GEM. L.W.
:
0.75
- . ..
~.
I
.
ad
O O o o O o O
nQ
X O P E R SLAK BLoUKEM 1.
1=
.P"
~ o o o o o o ,0
~
.-
00 0
2 mo-s-lcrs
.
+
o p \.so4
..
w
1.00
H
-
0.25
..
N.A.P.
p
I-
,
I
l4-12-8C
Y.V.
rijkswaterstaat
ministerie van verkeer e n waterstaat
BIJLAGE
2
dienst binnenwateren I riza
K o p e r s l a k Blokken
Oude s c h i l d Tere?
x 2 4 x 12 cm
1 x b x h =-28
Blok 1
Blok I A
Blok 2
4
B l o k 2A
9 b'
4-
28
- < 3 m
B l o k 3 .A
Blok 3
= < 3 m m
4 8 3 cm2
690 ml
1,75 kg
9
910 ml
lelystad,
mserlant 46
con. a d m : polmus 17,8200 M l e w d
-1.: (03200) ' ;
,telex 40600
-D
B i j l a g e 2: Afmetingen v a n d e b l o k k e n
Bl0k 1 A
afmetingen :
oppervlakte:
:
s.g.
l/s=5
2565 cm2
7,6 liter
volume
gewicht
28,O x 2 3 , 6 x 12.2 q n
19.3 kg
2.54 kg/dm3
:
t o t a a l max.
97 l i t e r
Blok 2A
afmetingen :
oppervlakte:
:
s.g.
l/s=5
2589 cm2
7,8 l i t e r
volume
gewicht
27,9 x 2 4 , 3 x 1 1 , 9 c m
1 9 , 8 kg
2-54 kg/dm3
: t o t a a l max. 97 l i t e r
Blok 3A
afmetingen :
oppervlakte:
:
6.9.
l/s=5
2578 cm2
7.8 l i t e r
volume
gewicht
28,2 x 2 3 , 8 x 12,O cm
19,8 kg
2,54 kg/dm3
:
t o t a a l max.
97 l i t e r
Bl0k 1Z
afmetingen :
oppervlakte:
8 , 5 x 8 , 5 x 11.9 c m
549 cm2
0,93 l i t e r
volume
gewicht
:
2,37 kg
6.9.
:
2,55 kg/dm3
l/s=5
: totaal
11,9 l i t e r
Bl0k 22
afmetingen :
oppervlakte:
8 , 4 x 8 , 4 x 1 2 , 5 an
561 cm2
1;03 l i t e r
volume
gewicht
:
2,61 kg
s.g.
:
2,53 kg/dm3
l/s=5
.
: t o t a a l 13,O l i t e r
.-
Blok 32
afmetingen :
oppervlakte:
8 , 2 x 8,9 x 12,2 an
563 cm2
0,91 l i t e r
volume
gewicht
:
2.30
s.g.
:
2,53 kg/dm3
l/s=5
: t o t a a l 11,5
kg
liter
Bl0k 1M
afmetingen :
oppervlakte:
volume
5 , 9 x 9 x 12,2 an
470 c m 2
0.65
liter
gewicht
:
1,66 kg
s.g.
:
2 , 5 5 kg/dm3
l/s=5
: t o t a a l 8,3 l i t e r
Blok 2M
afmetingen :
oppervlakte:
volume
5 , 9 x 8,9 x 1 2 , s an
475 cm2
0.71
liter
gewicht
:
1,81 kg
s.g.
:
2,55 kg/dm3
l/s=5
: t o t a a l 9,O l i t e r
Blok 3M
afmetingen :
oppervlakte:
volume
6.3 x 8 , 9 x 12.2 an
483 cm2
0,69 l i t e r
gewicht
:
1,75 kg
s.g.
:
2,54 kg/dm3
l/s=5
: t o t a a l 8.8
liter
Bijlage 3: Uitwerking diffusiegegevens
De inhoud van deze bijlage is gedeeltelijk overgenomen uit:
"Milieutechnisch onderzoek aan fosforslak" ECN, H.A. van der Sloot,
J. Wijkstra en D. Hoede, September 1986.
Het model voor 66n-dimensionale diffusie geeft als uitkanst, dat de
effectieve diffusie-coefficient (De) kan worden afgeleid uit
oe =
rrt(~/f
cm2.dag-1.
waarin: t
= totale contacttijd in dagen
J
= flux van ionen door de oppervlaktelaag per tijdseenheid
(moles.cm-2
. dag-1 )
f
= fractie beschikbaar voor uitloging ( - )
So
= totale concentratie van element X in het prcdukt
(mmoles.cm-3)
.
Om de diffusiecoefficient te berekenen is de dichtheid van belang en
het geometrisch oppervlak. De flux J wordt verkregen uit:
n
Fci.v
J
=
..
in moles. cm-2.dag-1
V
X in oplossing (mg.1-1,)
= volume in contact met het produkt (1)
M
= atoomgewicht element
A
= geometrisch oppervlak van het uit te logen produkt (cm2)
t
= contacttijd in dagen
n
= aantal tijdsintervallen
waarin: C
= concentratie van element
X
De waarde van So wordt afgeleid uit:
so = 's.9
moles.cm-3
M
waarin: C, = concentratie van element X in het produkt (mg.9-1)
p
= dichtheid van het produkt (g.cm-3)
M
= atoomgewicht van element X.
G r a f i s c h e weergave van d e f l u x J t e g e n l o g t moet e e n r e c h t e o p l e v e r e n
met een h e l l i n g -1/2.
V o o r a l b i j spoorelementen kunnen i n h e t b e g i n
a f w i j kingen voorkomen ( A s , Sb e.d.
t e n g e v o l g e van r e t e n t i e )
.
Over h e t algemeen is na 72 dagen d e b e n a d e r i n g van d e h e l l i n g -1/2
z o d a n i g , d a t b e r e k e n i n g van De v o l g e n s d e aangegeven formule is toeges t a a n . Een a a n t a l m a t e r i a l e n wordt gekenmerkt door een i n i t i e l e , hoge
o p p e r v l a k t e - a f g i f t e gevolgd door e e n door d i f f u s e b e p a a l d e a f g i f t e van
m a t e r i a a l u i t h e t inwendige. I n d e r g e l i j k e s i t u a t i e s is d e i s o l a t i e
van b e i d e e f f e c t e n van belang.
N a c o r r e c t i e voor d e i n i t i e l e a f g i f t e kan d e b e r e k e n i n g van De worden
u i t g e v o e r d met d e t o t a l e f l u x na 72 dagen.
Bijlage 4: Emissies van rioolwaterzuiveringsinstallaties
Onderstaande tabel geeft aan hoe groot de lozing van een zuiveringsinstallatie is
element
I
gehalte in
emissie per
(
effluent (pg/l)
dag (gram)
aannames: capaciteit 70.000 i.e
lozing per i.e.
150 1 water
uit: "orienterend onderzoek naar het gedrag van niet-zuurstofbindende
en milieuvreemde stoffen in rioolwaterzuiveringsinstallaties" DBW/RIZA
nota nr
. 86.06.

Download Report