Summary
Samenvatting Milieutechnologie Partim. Bodem
- Course
- Institution
Milieutechnologie Partim. Bodem
[Show more]
Seller
Follow
StudentUASEW
Reviews received
Content preview
Partim. Bodem3.1 Fysico-chemische bodemsanering. Inleiding begrippen
• Men kan een bodem indelen als onverzadigde bodem (poriën94 zijn deels gevuld met lucht en water), ook wel de
‘vadose’, en verzadigde bodem (poriën zijn gevuld met water). Het grondwater zit steeds in de verzadigde bodem en
kan men voorstellen als een blauwe laag. De verzadigde zone kan door capillaire krachten opstijgen (deze hangt af van
poriegrootte95, adhesie96 en cohesie97).
• Er zijn verschillende korrelgroottefracties van bodempartikels (vide infra). Op basis van het percentage van elke fractie
in een bodem wordt dit een grondsoort. Dit kan men met behulp van de textuurdriehoek98 nagaan.
o Kleifractie. Diameter < 2 μm
o Leemfractie. Diameter 2 – 50 μm.
o Zandfractie. Diameter 50 μm (0.05mm) – 2 mm.
o Grindfractie. Diameter > 2mm.
Soms heeft men te maken met gelaagde bodems (typisch dicht bij rivieren door afzettingen) i.e. een bodem met
verschillende gelaagde grondsoorten, iets wat frequent voorkomt in Vlaanderen.
• Basisconcepten. Grondwater in de verzadigde bodem beweegt net zoals bovengronds typisch van hoog naar laag.
o De hydraulische gradiënt i toont de verandering in verticale gradiënt h (of Z) van het water over een afstand
(𝑍1−𝑍2)
L. 𝑖 = 𝐿
. i is bv 0.5m / 3m.
o De snelheid van een grondwaterstroom V kan men schrijven als de doorlatendheid van de bodem K (in
m/dag), ook wel hydraulische doorlatendheid, vermenigvuldigt met de hydraulische gradiënt. 𝑉 = 𝐾 ∗ 𝑖. Bij
een zeer steile gradiënt zal het grondwater dus sneller stromen.
94
Een bodem bestaat bijna altijd uit ∼ 50% poriën (verdeeld over water en lucht) en 50% grond (minerale bodempartikels), ongeacht
grondsoort.
95
Een kleinere poriegrootte is zoals kleinere bodempartikels (bv leem of klei t.o.v. zand). Ze hebben meer aantrekkingskracht.
96
Adhesie zorgt voor een sterke bond tussen de watermoleculen en de bodemcolloïdes door de negatieve lading van het
bodempartikel of colloïde en de positieve zijde van waterstof in water. Dit heet adsorptiewater en zorgt voor een dunne laag of film
rond het bodempartikel. Zelfs planten kunnen adsorptiewater niet onttrekken. Een bodem kan in extreme gevallen dus 30 vol% water
bezitten (kleibodem) zonder dat planten het kunnen onttrekken.
97
Oppervlaktespanning. Cohesie zorgt voor een binding met watermolecules verder van het colloïde wat zorgt voor een dikkere laag
rond het adsorptiewater. Cohesie zorgt dus dat het water meevolgt naar de plek van adhesie. De aantrekkingskracht tussen
watermoleculen onderling. De aantrekkingskracht tussen watermoleculen is groter dan deze tussen watermoleculen en lucht. Dat is
waarom men bolvormige regendruppels ziet.
98
Men leest de kleifractie af door een horizontale lijn te trekken, de zandfractie door de neerwaarts dalende 45° lijn en de leemfractie
door een opwaartse 45°C lijn. Licht zandleem bevat zo 5% klei, 60% zand en 35% leem.
75
, ▪ Dit is de wet van Darcy. Hoe steiler de hydraulische gradiënt en hoe meer doorlatend (grotere poriën)
hoe sneller het grondwater zal stromen.
• Deze hydraulische doorlatendheid (hydraulic conductivity) specifiek is zeer belangrijk voor aan het oppervlak
aangezien het ons vertelt hoe snel een stof in een verontreinigde bodem wegtrekt in m/dag. Bij een kleibodem is dit
meerdere orders trager dan een leembodem en nog eens meerdere orders lager dan een zandbodem. Bij ongebroken
steen is er natuurlijk geen hydraulische doorlatendheid.
• In bodem sanering (soil remediation) onderscheidt men verschillende groepen van verontreinigde stoffen.
o Vluchtige organische stoffen (VOS) bestaat uit alkanen en alkenen (∼65% in benzine)99 en de aromatische
BTEX groep100 (benzeen, tolueen, ethylbenzeen en xyleen) en VOCl groep101 (vluchtige organische
chloorwaterstoffen) of chloorsolventen, typisch DCM (verfafbijtmiddel), TCE en PCE (metaalontvetter en
middel voor droogkasten, een droogkastdoekjes kan men nog steeds in de winkel kopen), . Alle BTEX hebben
benzeenringen. Of in het kort: VOC’s bij bodemverontreiniging zitten typisch in benzine en chloorsolventen.
o Semi-vluchtige organische stoffen (SVOS) bestaat uit iets zwaardere minerale oliën (huisbrandolie, smeerolie,
dieselolie) en PAK’s (oliën dat men bij zeer hoge temperaturen bv 300°C laten verbranden zodat ze toch
vluchtig worden).
o Niet-vluchtige stoffen zoals:
▪ Zware metalen, giftig voor mensen en planten bv lood, kwik, arseen,..
▪ Overige anorganische verbindingen bv bepaalde zuren en cyaniden van gasfabrieken.
▪ Explosieven zoals nitro-aromaten. In Vlaanderen zijn er slechts enkele fabrieken die nitro-aromaten
maken.
▪ Pesticiden zoals herbiciden en insecticiden.
• Vluchtigheid van een stof wordt bepaald door een hoge dampspanning (stoffen die makkelijk vervluchtigen of
evaporeren bij kamertemperatuur en atmosferische druk). Verder wordt verontreiniging soms ook gekenmerkt door
een hoge oplosbaarheid van een stof bv ijzercyanides zijn zeer oplosbaar en verspreiden zich dus snel in de bodem.
o Gaswet van Henry. Link tussen concentratie gasfase en vloeibare fase. De gaswet van Henry stelt dat de
concentratie van een gegeven stof in gasfase (dat oplost in een vloeibaar medium) evenredig is met de
concentratie van de stof in vloeibare fase vermenigvuldigt met de Henry coëfficiënt. Dit hangt natuurlijk ook
af van het type gas en type en volume vloeistof. 𝐶𝑔 = 𝐶𝐿 ∗ 𝐻(𝑇).
▪ Ook andersom, wanneer een stof in het grondwater zit, hoeveel ervan bv kan uitdampen in een
kelder van een woning.
99
Bv etheen, propaan, buteen,…
100
Typisch verontreiniging bij tankstations. Benzine bestaat voor gemiddeld 25% uit aromatische BTEX (typisch om octaan rating te
verbeteren).
101
Typisch solventen voor ontvetting, vnl. gebruikt in de textielsector (vnl. droogkasten) en metaalindustrie.
76
, • Stoffen kunnen ook andere eigenschappen hebben:
o Biologische omzetbaarheid (POP’s zoals PFAS worden bijna niet omgezet). Hiervoor gebruikt men de formule
𝑑𝐶
𝑑𝑡
= −𝑘𝑏 ⋅ 𝐶 die de snelheid van verandering in een concentratie van een stof over tijd in een biologisch
systeem weergeeft (kan ook gebruikt worden voor hoe snel een bacterie organisch materiaal converteert). De
constante kb is de biologische conversie, het heeft een negatief teken aangezien de concentratie vermindert.
o Chemische omzetbaarheid (hydrolyse, oxidatie, types van verwering).
o Stoffen kunnen ook thermisch stabiliteit hebben d.w.z. dat ze zelfs bij zeer hoge verwarming niet afbreken.
o Stoffen kunnen ladingen hebben (bv PFAS is negatief geladen).
• Sorptie-eigenschappen.
o Adsorptie-desorptie evenwicht. De concentratie van de stof in adsorptiewater vs. concentratie in
𝐶
cohesiewater. 𝐾𝑑 = 𝐶𝑆 .
𝐿
o In bodems heeft men ook negatief geladen organisch materiaal bv humus (net zoals minerale bodemdeeltjes).
Deze heeft vaak een groot specifiek oppervlak (bv zoals klei) waarmee ze stoffen kan aantrekken.
▪ Deze sorptie KD van organisch materiaal aan de VS102 (verontreinigde stof) wordt weergegeven met de
formule 𝐾𝑑 = 𝐾𝑂𝐶 ∗ 𝑓𝑜𝑐 met foc de fractie organische koolstof in de bodem (vol%) en KOC de
sorptiekracht van een eenheid organisch materiaal aan de VS. Samen komt men tot KD of de
sorptiekracht van de hoeveelheid organisch materiaal in de bodem.
▪ Deze KOC kan men experimenteel benaderen met KO/W (sorptie van octanol / water mengeling aan de
VS). Men meet dan de oplosbaarheid van de verontreinigende stof in een mengeling van een kleine
hoeveelheid octanol (gelijkend met organisch materiaal door haar hydrofobische eigenschap en
polariteit) in water (bodem bestaat voor 50% uit poriën). Octonal is een alcohol afgeleid van octaan
en bezit ook een fractie van 35% organische koolstof.
• Wanneer een bodem bij verontreiniging niet snel gesaneerd wordt gaan de stoffen in de microporiën zich adsorberen
aan de bodempartikels (het vormt een dunne laag of film rond de bodempartikels) waardoor ze zeer moeilijk te
saneren zijn (dit gebeurt typisch in een leem- of kleibodem of bodem met hoge mate aan organisch materiaal). Wel
vertraagt dergelijke bodem de verspreiding van de verontreiniging. Nadeel is dat de remediëring moeilijker en
kostelijker wordt om de minerale bodem te zuiveren.
• Hoe sneller het grondwater stroomt hoe sneller de verontreiniging. Wel is er besproken retardatiefactor R door
𝑉𝑥
adsorptie. 𝑉𝑐 = 𝑅
met VC de snelheid van de verontreiniging (snelheid van water dat de verontreinigende stof bevat),
VX de snelheid van het grondwater en R de retardatiefactor door adsorptie.
o De snelheid van verontreiniging is dus steeds trager dan de snelheid van het grondwater.
o De vertragingsfactor wordt naast adsorptie Kd (bepaald door korrelgrootte en diens specifiek oppervlak,
adsorptiemate) ook bepaald door de dichtheid (bulk density) van de bodem (g/cm3)103 en de totale porositeit
𝐾𝑑
n (poriegrootte)104. 𝑅 = 1 + 𝑝𝑏 ∗ 𝑛
.
• Qua densiteit spreekt men van 2 soorten solventen.
o LNAPL. Wanneer een verontreinigende solvent lichter is dan water spreekt men van een LNAPL (Light Non-
Aqueous Phase Liquid) of licht solvent. Een LNAPL kan migreren door poriën tot het de watertafel bereikt
waar ze als een laag (drijflaag) op zal blijven liggen. Lichte solventen kunnen nog steeds zeer schadelijk zijn
maar zijn gewoonlijk minder schadelijk dan zware solventen. Typisch voorbeelden van LNAPLs zijn olie, diesel
en andere petroleum producten.
o DNAPL. Een DNAPL (Dense Non-Aqueous Phase Liquid) of zwaar solvent is zwaarder dan water en kan onder
de watertafel zakken als zaklagen en het grondwater contamineren. Dit kan resulteren in de formatie van
meerdere DNAPL lagen of zonen die verticaal migreren. Typische voorbeelden van DNAPLs zijn gechlorineerde
solventen TCE, PCE en koolteer (coal tar, bijproduct steenkool)105 die zwaarder zijn dan water (geen
petroleum product, het is moleculair zware PAK).
102
Absorptie bestaat wanneer een substantie (bv vloeistof) geïncorporeerd wordt in het volume van een andere substantie (bv
vloeistof geabsorbeerd door een solide). Het water vult de poriën van de solide. Adsorptie is wanneer een substantie wordt
vastgemaakt aan het oppervlak van een andere substantie bv parfum op kleding. De parfum moleculen zijn geadsorbeerd door de
stofvezels.
103
Bulk density is ook gerelateerd aan korrelgrootte, bij bv leem is de dichtheid groter dan zand
104
Eigenlijk ook bepaald door korrelgrootte.
105
Gek genoeg veel gebruikt in medicinale shampoo en zepen.
77
The benefits of buying summaries with Stuvia:
Guaranteed quality through customer reviews
Stuvia customers have reviewed more than 700,000 summaries. This how you know that you are buying the best documents.
Quick and easy check-out
You can quickly pay through credit card or Stuvia-credit for the summaries. There is no membership needed.
Focus on what matters
Your fellow students write the study notes themselves, which is why the documents are always reliable and up-to-date. This ensures you quickly get to the core!
Frequently asked questions
What do I get when I buy this document?
You get a PDF, available immediately after your purchase. The purchased document is accessible anytime, anywhere and indefinitely through your profile.
Satisfaction guarantee: how does it work?
Our satisfaction guarantee ensures that you always find a study document that suits you well. You fill out a form, and our customer service team takes care of the rest.
Who am I buying these notes from?
Stuvia is a marketplace, so you are not buying this document from us, but from seller StudentUASEW. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $3.92. You're not tied to anything after your purchase.
Can Stuvia be trusted?
4.6 stars on Google & Trustpilot (+1000 reviews)
83637 documents were sold in the last 30 days
Founded in 2010, the go-to place to buy study notes for 14 years now