Actief kool toevoeging aan Noordzeekanaal slib : effect op bioaccumulatie contaminanten en fauna

Uit de biotamonitoring in het kader van de Kader Richtlijn Water (KRW) blijkt dat de gehalten van met name dioxineachtige stoffen (uitgedrukt als som-TEQ) te hoog zijn in vissen uit het Noordzeekanaal. Daarom zijn in november 2021 de voorbereidingen gestart voor een proef waarin wordt onderzocht of actief kool gebruikt kan worden om diverse contaminanten (met focus op Dioxines en Tributyltin (TBT)) in slib uit het Noordzeekanaal onschadelijk te maken. Uit eerdere laboratorium experimenten bij Wageningen Marine Research (WMR) is namelijk gebleken dat actief kool gebruikt kan worden om de biologische beschikbaarheid van organische contaminanten in slib te verminderen. De contaminanten binden dusdanig sterk aan het actief kool, waardoor deze geïmmobiliseerd worden en niet meer door organismen kunnen worden opgenomen. De proef is uitgevoerd in mesocosms op de testfaciliteit van WMR in Den Helder. Mesocosms zijn grote (6000 L inhoud) bakken met water en slib in de buitenlucht. Dit soort systemen vormen een stap tussen laboratoriumexperimenten (kleine schaal, volledig gecontroleerde omstandigheden) en de praktijk (zeer grote schaal, nauwelijks te controleren omstandigheden). In het voorjaar van 2022 zijn de mesocosms ingericht met plankton, ongewervelde soorten en vissen. Vervolgens is de ontwikkeling van een selectie van waterkarakteristieken wekelijks gemonitord. In september 2022 is een eerste biotabemonstering uitgevoerd waarbij (een deel van) de ingezette organismen zijn verzameld voor bepaling van overleving, groei, conditie en opname van contaminanten. Gedurende de winterperiode is de ontwikkeling van de waterkarakteristieken in de mesocosms gevolgd. In het voorjaar van 2023 zijn nieuwe schelpdieren en bodemorganismen toegevoegd, en werd de monitoring geïntensiveerd. In september 2023 is de eindbemonstering uitgevoerd en zijn de laatste monsters voor biologische en chemische analyses verzameld. De resultaten van deze proef laten duidelijk zien dat het gewenste effect van de actief kool behandeling op de immobilisatie van contaminanten wordt behaald: -Er is een reductie van meer dan 90% van som-TEQ en TBT gehalten in de diverse soorten biota (tong, mossel, kokkel, zager) gemeten. De hoogste reductie van meer dan 99% is aangetoond voor som-TEQ gehalten in zagers. Daarnaast resulteerde de actief kool toevoeging ook in een sterke reductie van PFOS en PAK’s in de zagers. -De sterke reductie in contaminantgehalten in biota is ook aangetoond in het tweede jaar, wat demonstreert dat de toevoeging van actief kool een duurzaam effect heeft gehad in de mesocosms. -Een toplaag van 7.5 cm met actief kool bewerkt sediment was even effectief als een dikkere laag (15 cm) en als een volledig (30 cm) met actief kool bewerkt sediment. Dit betekent dat er door de met actief kool behandelde toplaag geen meetbare diffusie meer heeft opgetreden van contaminanten uit de onbehandelde onderlaag. Een dunne laag (7.5 cm) is onder deze omstandigheden dus voldoende. Bioturbatie door wormen, die aantoonbaar tot onder de 7.5 cm en 15 cm deklaag groeven, had hier ook geen effect op. De grote reductie in contaminant gehalten in de mesocosms suggereert dat door een behandeling met actief kool de Kader Richtlijn Water (KRW) biotanorm voor som-TEQ in het Noordzeekanaal gehaald zou kunnen worden. Hoe dit in de praktijk het beste zou kunnen worden toegepast was geen onderdeel van dit onderzoek. Ook het ecologisch risico van TBT kan sterk worden verminderd door de toevoeging van actief kool, tot onder de biologische grenswaarde van OSPAR (EAC). De toevoeging van het fijn poederige koolstof aan het sediment zorgde ook voor veranderingen in de biologie. Voor de schelpdieren verbeterde het koolstof de leefomstandigheden meetbaar, waarschijnlijk omdat het TBT in het sediment minder beschikbaar was. Het bodemleven, en met name het aantal kleine wormen, werd juist gereduceerd, waardoor de voedselsituatie voor vissen verslechterde. De nutriëntfluxen uit het sediment naar de waterkolom waren minder, en de heftige algenbloei die zich in de onbehandelde mesocosm voordeed bleef achterwege in de met actief kool behandelde mesocosms. In 2023 suggereren de biologische resultaten dat de eerder geremde nutriënten flux vanuit het sediment weer op gang kwam. Dit onderzoek toont duidelijk aan dat actief kool in poedervorm, ook op grotere mesocosm-schaal, organische contaminanten zo sterk kan immobiliseren dat deze niet meer door organismen worden opgenomen. Daarnaast werden aanwijzingen gevonden dat het actief koolpoeder nutriënten fluxen vanuit het sediment kan verminderen met effecten op de zich ontwikkelende fauna in het sediment.