Achtergrondwaarden van zware metalen in de bodem

In opdracht van de OVAM maakte de universiteit van Gent op basis van OVAM-bodemgegevens een geostatistische analyse en kartering van de zware metalen in de bodems van Vlaanderen. Hierbij werd de onregelmatige verdeling in tijd en ruimte van de OVAM-gegevens door middel van geostatitische benadering omgezet in een regelmatig gegevensraster (puntafstand 500m). De verkregen gegevensrasters van de zware metalen vormen de basis van de gepubliceerde achtergrondwaardenkaarten.

Op basis van de OVAM-bodemgegevens verzameld tussen 2003 en 2005 maakte de universiteit van Gent eerst een selectie  van de stalen genomen in de bovenste 50 cm van de bodem. Enkel de metingen waarvan de gemiddelde diepte binnen de bovenste 50 cm van de bodem viel en de bovengrens van de staalname niet dieper lag dan 20 cm werden weerhouden. Als een zelfde locatie op verschillende dagen bemonsterd werd, werd de meest recente meting weerhouden.

De weerhouden gegevens werden aan een verkennende data-analyse onderworpen. Naast het regionale gemiddelde en de spreiding van de gegevens ten opzichte van het gemiddelde werden eveneens de meest voorkomende waarden berekend. Lokale extremen, ongewoon hoge of lage waarden werden in vergelijking met de waarden in de omgeving gelokaliseerd. In welbepaalde gevallen werden deze metingen verwijderd uit de dataset om instabiliteit bij de berekening te vermijden.

De gefilterde dataset werd door middel van geostatistische kartering uitgebreid met waarden voor niet-bemonsterde locaties. Hiervoor werd gebruik gemaakt van de geostatistische simulatietechniek. Deze techniek is gebaseerd op de kriging interpolatieprocedure waarbij de gesimuleerde waarde voor elke locatie niet alleen bepaald wordt op basis van de naburige gegevens, maar ook afhankelijk is van de gesimuleerde waarden van naburige onbemonsterde punten. De simulaties worden herhaald zodat een volledige set van simulaties een voorspelling mogelijk maakt van de gemiddelde waarde in elk onbemonsterd punt samen met de verwachte verdeling.

In de veronderstelling dat de achtergrondconcentraties normaal verdeeld zijn, is het mogelijk om de achtergrondgegevens af te splitsen van de gegevens afkomstig uit gecontamineerde zones met een hogere concentratie. Dit gebeurt door de waardencurve voor een bepaald gebied uit te zetten op een probabiliteitsplot. Het is mogelijk dat de ruimtelijke structuur die bestaat binnen de achtergrondconcentraties gedeeltelijk of zelfs volledig gemaskeerd is door de gegevens van de vervuiling. Om het effect van deze maskering te vermijden, worden de hogere waarden veroorzaakt door de vervuiling, structureel uit de analyse verwijderd.
Voor het regelmatig gegevensraster (met niet bemonsterde locaties) werd de achtergrondconcentratie bepaald.

Voor cadmium werden hogere waarden teruggevonden in de polders van West- en Oost-Vlaanderen, mogelijk door de hogere kleigehalten die een groter kationen-bindend vermogen bezitten. Ook in Antwerpen en Noord-Limburg komen hogere achtergrondwaarden voor. Maar algemeen is het patroon vrij mozaïekachtig wat op de afwezigheid van een algemene trend wijst.

De achtergrondwaardenkaart van arseen vertoont mozaïekachtige ruimtelijke distributie zonder duidelijke trends of verbanden met bodemkundige of geologische afzettingen.

De achtergrondconcentratie van lood vertoont een duidelijk mozaïekpatroon met lokale schommelingen rond de gemiddelde waarde. Opnieuw zijn er geen duidelijke regionale patronen waar te nemen.

De achtergrondconcentraties van zink vertonen een opmerkelijk ruimtelijk patroon. De hogere zinkconcentraties in de bodem werden teruggevonden in het zuidelijke gedeelte van Vlaanderen waar de lemige bodems zich bevinden. Verder werden ook hogere achtergrondconcentraties gevonden in de polders en in gebieden met een klei-complex bodem. Zo werden bijvoorbeeld in de kleiige gebieden in het noorden van Oost-Vlaanderen rond Kieldrecht en Sint-Gillis-Waas hogere zink- concentraties gesimuleerd. In tegenstelling met de lemige en kleiige bodems geven de zanderige streken eerder lage concentraties aan voor de achtergrondconcentraties voor zink. Er kunnen verschillende oorzaken zijn voor de gevonden correlatie tussen de achtergrondconcentraties van zink en de bodemtextuur. Mogelijk is de verklaring van geologische aard als het moedermateriaal in de lemige of kleiige zones een hogere concentratie aan zink bevat.

De resultaten van de analyse voor de achtergrondconcentraties voor chroom vertoont duidelijk lage achtergrondwaarden in het noordelijke, zanderige gedeelte van Vlaanderen terwijl een achtergrondconcentratie van boven de 30 mg/kg het meeste voorkomt in de lemige bodems van zuidelijk Vlaanderen.

Bij de vergelijking met de overzichtskaart voor de koperconcentraties in de toplaag van de Vlaamse bodems valt op dat de kaart met de spreiding van de achtergrondconcentraties voor koper grotere gebieden zonder voorspellingen vertoont. Deze gebieden zijn enerzijds het gevolg van het meer beperkte aantal kopermetingen dat gebruikt kon worden. Anderzijds vertonen de weerhouden kopermetingen ook enkel een ruimtelijke correlatie op de korte afstand.

Als de spreiding zelf geëvalueerd wordt, blijkt dat het noordelijke gedeelte van Vlaanderen in het algemeen een lagere achtergrondconcentratie (< 12 mg/kg) vertoont in vergelijking met het zuidelijke gedeelte behalve in de nabijheid van Kruibeke, Lokeren, Sint-Amands en Gent. De voorspelde kwikachtergrondconcentraties in het overgrote gedeelte van Vlaanderen ligt onder de detectielimiet van de gebruikte analysemethodes.

De achtergrondconcentraties voor nikkel zijn hoger (≥ 10 mg/kg) in de lemige bodems en de poldergebieden. Over het algemeen worden er lagere nikkelconcentraties waargenomen in het noordelijke dan in het zuidelijke gedeelte van Vlaanderen. De hogere achtergrondwaarden gedetecteerd rond Gent en Antwerpen kunnen ook veroorzaakt zijn door diffuse vervuiling omwille van de hoge industrialisatiegraad van deze regio's.