Ecotoxicologische_evaluatie_Keizersberg_Marke.pdf by Vlaanderen-be

Opvolgingsperiode 2017-2020 Bruno De Vos, Camille Meeussen, Gerrit Genouw, Catherine M.H.M. Lemmens, Benoit Allegaert, Andy Slabbinck en Jan Allegaert

INBO.BE - natuurenbos.be - OVAM.be

Auteurs: Bruno De Vos (INBO), Camille Meeussen (INBO), Gerrit Genouw (INBO), Catherine M.H.M. Lemmens (OVAM), Benoit Allegaert (Envirosoil), Andy Slabbinck (Envirosoil) en Jan Allegaert (ANB) Instituut voor Natuur- en Bosonderzoek Reviewers: Suzanna Lettens (INBO) Het INBO is het onafhankelijk onderzoeksinstituut van de Vlaamse overheid dat via toegepast wetenschappelijk onderzoek, data- en kennisontsluiting het biodiversiteitsbeleid en -beheer onderbouwt en evalueert. Vestiging: INBO Geraardsbergen Gaverstraat 4 9500 Geraardsbergen vlaanderen.be/inbo e-mail: bruno.devos@inbo.be Wijze van citeren: De Vos, B., Meeussen, C., Genouw, G., Lemmens, C.M.H.M., Allegaert, B., Slabbinck, A., Allegaert, J. (2022). Ecotoxicologische evaluatie op basis van blad-, schors- en wortelstalen van 12 boomsoorten groeiend op de Chroom VI verontreinigde site Keizersberg in Marke. Rapporten van het Instituut voor Natuur- en Bosonderzoek 2022 (16). Instituut voor Natuur- en Bosonderzoek, Brussel. doi.org/10.21436/inbor.75323225 D/2022/3241/222 Rapporten van het Instituut voor Natuur- en Bosonderzoek 2022 (16) ISSN: 1782-9054 Verantwoordelijke uitgever: Maurice Hoffmann Foto cover: Kenmerkende gele kleur van Chroom VI verontreiniging in een waterplas op de verontreinigde site Dit onderzoek werd uitgevoerd in samenwerking met : OVAM en ANB

Dit werk valt onder een Creative Commons Naamsvermelding‐GelijkDelen 4.0 Internationaal‐licentie.

ECOTOXICOLOGISCHE EVALUATIE OP BASIS VAN BLAD-, SCHORS- EN WORTELSTALEN VAN 12 BOOMSOORTEN GROEIEND OP DE CHROOM VI VERONTREINIGDE SITE KEIZERSBERG IN MARKE Opvolgingsperiode 2017-2020 Bruno De Vos (INBO), Camille Meeussen (INBO), Gerrit Genouw (INBO), Catherine M.H.M. Lemmens (OVAM), Benoit Allegaert (Envirosoil), Andy Slabbinck (Envirosoil) en Jan Allegaert (ANB)

doi.org/10.21436/inbor.75323225

Dankwoord/Voorwoord Deze studie werd uitgevoerd in het kader van een pilootproef die de mogelijkheden en beperkingen van fytoremediatie op een chroom III en VI verontreinigde site moet nagaan. De site is gelegen in Marke op een natuurterrein (De Preshoek) beheerd door Agentschap Natuur en Bos. De pilootproef werd uitgewerkt en opgestart na het uitvoeren van een BSP door Envirosoil NV in opdracht van OVAM. Het Instituut voor Natuur- en Bosonderzoek (INBO) werd van bij het begin betrokken bij de problematiek rond deze specifieke bodemverontreiniging met tri- en hexavalent chroom voor het verlenen van advies en wetenschappelijke begeleiding. Derhalve willen we volgende personen hartelijk bedanken voor hun constructieve medewerking aan dit multi-stakeholders project en de mogelijkheden die ze INBO hebben geboden om deze deelstudie uit te voeren: Catherine M.H.M. Lemmens van OVAM voor de opdracht, de vraagstelling en het financieel ondersteunen van deze studie; Benoit Allegaert en Andy Slabbinck van Envirosoil NV, voor het praktisch uitwerken en uitvoeren van de pilootproef, de technische ondersteuning en het ter beschikking stellen van alle relevante data en bijkomende metingen; Jan Allegaert, boswachter van ANB, voor het aanbrengen van de plantsoenen (berken en akkerwinde), het planten en de natuurbeheersmatige opvolging van dit project. Verder dank aan Camille Meeuwsen, die als net afgestuurde bioingenieur en werkzaam als jobstudent bij INBO assisteerde bij de blad-, schors- en wortelstaalnames in de maanden augustus-september 2017. Ook dank aan Gerrit Genouw, hoofd van de INBO laboratoria, Els Mencke, verantwoordelijke analytisch labo en aan alle laboranten die de stalen hebben geanalyseerd en gerapporteerd. Moge dit rapport een aanzet zijn tot het beter begrijpen van het gedrag van tri- en hexavalent chroom in het natuurlijk milieu en de potentiële risico’s die eraan verbonden zijn voor het bosecosysteem, mens, dier en omgeving.

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////// Pagina 2 van 91

Samenvatting De site Keizersberg is wetenschappelijk interessant door een lokaal zeer hoge contaminatie van zowel trivalent als hexavalent chroom (Cr) in de bodem. In een afgebakende zone werd herhaaldelijk sterfte vastgesteld van zwarte els, wat wijst op een mogelijks acuut toxisch effect. De bodemanalyses van Envirosoil NV en INBO wezen uit dat de bodemverontreiniging hoofdzakelijk te maken heeft met historische verontreiniging met Cr en in mindere mate met Ni, en dat de andere onderzochte zware metalen Zn, Cd, Pb, As, Cu, Co, Se en Hg op dit terrein niet in verhoogde concentraties voorkwamen. De verontreiniging met Cr is dus zeer specifiek wat element-gericht onderzoek mogelijk maakt. Door een verkennende staalname bij 12 boom- en struiksoorten in het gebied stelden we variaties vast tussen de soorten voor wat betreft hun blad-, schors- en wortelgehalten. De hoogste bladgehalten aan Cr werden vastgesteld bij zwarte els, de soort die bovengronds de meest duidelijke symptomen van vitaliteitsverlies vertoonde. De hoogste wortelconcentraties troffen we aan bij schietwilg en berk. Gewone es vertoonde eerder lagere blad-, schors- en wortelconcentraties. Dit onderzoek bevestigt het gegeven uit de wetenschappelijke literatuur dat chroomgehalten in de wortels een factor 10 tot 100 hoger zijn dan in blad of schors. Zelfs bij de uitzonderlijk hoge bodemconcentraties in de pilootproef (tot 14000 µg Cr g -1 DS en 2200 µg g-1 Cr(VI)) werd bovengronds niet meer dan 13.9 µg Cr g-1 DS in de berkenbladeren teruggevonden. Deze bladconcentraties waren tijdens de monitoringsperiode van 2017-2020 steeds het hoogst in het droogtejaar 2018, zowel voor berk als zwarte els. Dat doet vermoeden dat het neerslagregime een rol speelt bij het opnameproces. De afdeklaag van 30 cm heeft een duidelijk effect op de groei van kruiden, maar zorgt tegelijk voor een verhoogde (wortel)concurrentie voor vocht met de proefbomen. De vitaliteit en groei van het berkenplantsoen over de 4 groeijaren was statistisch niet beter dan in de onafgedekte zones, en er werd evenveel uitval door sterfte vastgesteld. In de proefbomen op de afdeklaag werden wel hogere bladconcentraties aan N, P, K en Ca vastgesteld, maar lagere Mg gehalten. We noteerden ook significant hogere bladconcentraties aan Cd en Zn in de proefbomen op de afdeklaag, maar geen significant hogere concentraties aan Pb, Cu, Cr of Ni. De aangebrachte afdeklaag op deze verontreinigde site heeft blijkbaar geen of beperkte meerwaarde om (bovengrondse) opname van Cr in het proefplantsoen van berk te beperken. Bovendien lijken de bodemconcentraties aan Cr in de afdeklaag toe te nemen na 2018. Daarvoor konden we nog geen duidelijke verklaring vinden. Wel stelden we in te begin vast dat de concentraties in het blad van akkerwinde op de afdeklaag beduidend lager waren. Akkerwinde kon zich niet bewijzen als potentiële Cr-hyperaccumulator. De vitaliteit en groei van de aangeplante exemplaren tijdens de droge zomers van 2017 en 2018 was ondermaats en de Cr-accumulatie ruim onder de verwachting. De hoogste concentraties van Cr in bovengrondse biomassa stelden we vast in spontaan ontwikkelde paddenstoelen in de nabijheid van de centrale berk in de proefzone. Tot 209 µg Cr g-1 DS werd aangetroffen in een Vaalhoed soort die mycorrhizen vormt met berk. Dit is opmerkelijk omdat de wetenschappelijke literatuur aangeeft dat de meeste zwammen geen of zeer weinig Cr accumuleren. Echter één literatuurbron vermeldt dat bodems verontreinigd met Cr(VI) wel verhoogde Cr-opname in paddenstoelen kan veroorzaken wat wellicht hier het geval is. Hierdoor kan Cr in het bovengrondse voedselweb terechtkomen en leiden tot biomagnificatie. ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////// Pagina 3 van 91

De waarnemingen van Cr-gehalten in de vruchten van bomen en struiken bevestigen de literatuur dat Cr helemaal niet opgenomen wordt in vruchten. Het is goed nieuws dat al zeker niet via deze weg Cr doorvergiftiging naar insecten, vogels en zoogdieren kan verlopen. In dit project werden Cr(III) en Cr(VI) in de bodem apart bepaald. Cr(VI) is wateroplosbaar en het meest toxisch: het gedrag ervan baart dan ook de meeste zorgen. Door de hoge neutrale tot basische bodem-pH binnen het onderzoeksgebied wordt Cr(III) vooral geïmmobiliseerd in de bodem en in de planten ter hoogte van de wortelmembranen. Fytoextractie van Cr met behulp van boomsoorten is zo goed als onmogelijk via het oogsten van bovengrondse biomassa. Theoretisch zijn er wel mogelijkheden via het uitgraven van wortels, maar in de praktijk is dit zeer arbeidsintensief en destructief voor het ecosysteem en bodemmilieu. Omdat aanvaardbare Cr-concentraties in bovengrondse plantendelen werden vastgesteld, inclusief in zaden en vruchten, is fytostabilisatie wel een acceptabele optie, zelfs voor de zwaar Cr-verontreinigde gronden in het studiegebied. Vermoedelijk wordt de aanwezige Cr(VI) makkelijker bovengronds opgenomen dan Cr(III) en wordt deze via biochemische weg in de planten omgezet naar het minder toxische trivalente chroom als vorm van zachte sanering. Dit proces dient wel nog experimenteel bevestigd te worden. De hoge concentraties van trivalent en vooral hexavalent Cr in het oppervlaktewater van grachten en poelen in het studiegebied zijn onmiskenbaar het grootste toxicologische risico, zowel voor aquatische en terrestrische fauna, als voor de dieren die ingezet worden voor begrazing (schapen, paarden). Via deze weg zijn kunnen ook risico’s voor de mens ontstaan. Een beter inzicht in het gedrag van Cr in het (bos)ecosysteem door verder praktijkonderzoek zal toelaten het meest verantwoorde bodem- en natuurbeheer in deze gecontamineerde gebieden uit te werken. We doen daarom een aantal suggesties voor verder onderzoek.

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////// Pagina 4 van 91

Aanbevelingen voor beheer en/of beleid •

•

Boomsoortenkeuze is van belang. Wat betreft bovengrondse Cr-concentraties treffen we de hoogste meetwaarden aan in het blad van zwarte els, niet toevallig de soort waar de meeste sterfte werd vastgesteld. We stellen voor geen zwarte els meer aan te planten op de met Cr verontreinigde sites in Keizersberg en Rekkem. In de onderzochte vruchten (bessen, noten, appels) vonden we geen beduidende Crgehalten. Dit bevestigt de wetenschap dat Cr niet wordt opgenomen in vruchten. Derhalve is er bijna geen risico voor Cr-doorvergiftiging via eetbare vruchten naar de avi(fauna) en de mens. Wel werden hoge Cr gehalten vastgesteld in paddenstoelen die sporadisch verschijnen in de buurt van berk. Indien deze paddenstoelen aangevreten worden, vormt dit een risico op biomagnificatie. Mogelijks kunnen die paddenstoelen als bio-indicator gebruikt worden. De vastgestelde vraat aan schors en blad van de bomen op Keizersberg door de schapen en pony’s die voor begrazing worden ingezet zal wellicht niet leiden tot toxische effecten bij de dieren vermits de concentraties beduidend lager zijn dan de maximaal toelaatbare dosissen vermeld in de literatuur. Uit de resultaten van de pilootproef tijdens de monitoringsperiode 2017-2020 blijkt het nut van een afdeklaag van 30 cm voor het beperken van Cr-opname in bomen niet bewezen. De recent vastgestelde Cr-concentraties in het water van de gracht en verzamelput zijn tot 20x hoger dan de veilige drinkwaternormen voor vee (100 µg Cr l -1). Er moet nagegaan of het lokale drinkwater (in poelen, plassen, grachten) voor het vee voldoet. Zeker wanneer het water een geelkleuring heeft is het dat zeker niet. Wanneer verdacht moeten maatregelen genomen worden om het vee enkel te laten drinken van leidingwater. Chroom accumuleert vooral in de wortels van bomen- en struiken. Bovengronds materiaal van Keizersberg kan zonder probleem afgevoerd worden voor compostering en/of verwerking (brandhout, geriefhout), maar wortels beter niet. Tenzij wortels worden geoogst om Cr selectief uit het gecontamineerde ecosysteem te halen (vorm van sanering), worden ze in alle andere gevallen best ter plaatse gelaten.

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////// Pagina 5 van 91

English abstract The ‘Keizersberg’ site, nearby Kortrijk city (NW-Flanders), is scientifically highly interesting due to very elevated soil contamination levels by both trivalent and hexavalent chromium. In the past, dieback of Alder (Alnus glutinosa) was repeatedly reported by the Forest Service (ANB) at a specific location on that site and linked to a possible acute toxic effect of trace metals in Alder trees. Soil analyses by Envirosoil NV and by INBO evidenced the presence of historical soil contamination, predominantly with Cr and to a lesser extent with Ni. It was also shown that many other heavy metals like Zn, Cd, Pb, As, Cu, Co, Se and Hg were clearly well below critical soil sanitation levels. Hence, the trace metal pollution seemed to be very specific at this site, enabling targeted research and ecological risk assessment of the Chromium element only. In this study we sampled 12 trees and shrub species, and found among these species substantial variation in their heavy metal concentrations in leaves, bark and roots. The highest foliar concentrations of Cr were indeed detected in Black Alder, the tree species showing the most prominent symptoms of all investigated species. Conversely, the highest Cr concentrations in the root compartment were found in Willows and Birches. Common Ash proved to have lower foliar, bark and root concentration levels. Chromium concentrations in roots were found to be a factor 10-100 more elevated than in foliage or bark. On the extremely contaminated locations with Cr concentration levels up to 14000 µg Cr g-1 and 2200 µg Cr(VI) we found no more than 13.9 µg Cr g-1 DS in the leaves of Birch trees. These concentrations were found highest in the drought year 2018, both for Birch and Alder, indicating that rainfall and soil moisture regime might play a role in the plant uptake op Chromium. The capping layer of 30 cm in the Pilot experiment had a beneficial effect on ground vegetation development, but at the same time enhanced (root)competition for soil moisture with the trees. The vitality and growth of the planted Birches during the 4-year monitoring period was statistically not better than in the non-capped zone and the mortality rate was similar in the capped zone. In the foliage of the tested trees growing in the capped zone more elevated concentrations were found of the macronutrients N, P, K and Ca, but lower Mg contents. Also significant higher Cd and Zn concentrations were found in the Birch trees in the capped zone whereas non-significant differences with the uncapped zone were found for Pb, Cu, Cr and Ni. The capping layer of 30 cm was inadequate to reduce the Cr uptake in Birch trees compared to the non-capped (contaminated) soil. Furthermore we observed an increase in Cr concentrations in the capped layer since 2018, which could not be explained yet. In the foliage of the field bindweed (Convolvulus arvensis) that was introduced as a test plant, lower Cr concentrations were detected when it grew on the capped layer compared to the contaminated soil. So the capped layer makes a difference for herbs. Field bindweed, known as a potential hyperaccumulator could not prove itself in this trial due to the fact that only 2 plantings survived the dry summers of 2017 and 2018. Their vitality and growth was rather disappointing and Cr accumulation lower than expected. The highest concentrations of Cr in aboveground biomass were found in mushrooms that popped up close to the central Birch tree in the experimental zone. Up to 209 µg Cr g-1 was found in a Hebeloma species, which was surprising since most mushrooms are known as Crexcluders which do not contain nor accumulate much Cr. However, one peer reviewed study

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////// Pagina 6 van 91

clearly stated that mushrooms preferentially take up Cr(VI) compared to Cr(III) and can act as bioindicators for Cr(VI) pollution. This is confirmed by our observations. This may indicate a risk that excess Cr is entering the aboveground food-web, which may lead to biomagnification. Chromium contents quantified in the fruits and seeds of trees and shrubs confirm current literature that most heavy metals are not accumulated in them. Hence, further metal transfer and biomagnification is avoided trough insects, birds and mammals (including humans). Both Cr(III) and Cr(VI) were determined in soils. As Cr(VI) is water soluble it is commonly considered as the most toxic form which needs special ecotoxicological attention. Since the study site has neutral to alkaline conditions (high pH), Cr(III) is expected to be immobilised in the soil and by the root membranes of plants. Phytoextraction of Cr by forest trees using aboveground biomass seems not feasible and realistic. Theoretically, excavating the root biomass containing high Cr contents would be much more efficient to ‘harvest’ or extract total Cr from the soil, but this seems quite destructive for the ecosystem and soil environment. Since acceptable concentrations of Cr were found in the aboveground tree components, including fruits and seeds, phytostabilisation is a more promising option even for soils heavily polluted by Cr in the study area. Most likely the uptake of more toxic Cr(VI) is greater than Cr(III) in the aerial tree compartments and is biochemically treated by the trees and reduced to less toxic Cr(III) as a way of soft sanitation. This process needs to be confirmed by experiment in order to avoid collateral damage to the ecosystem. The elevated concentrations of trivalent and especially hexavalent chromium in the surface waters within the study area most probably causes the greatest ecotoxicological risk, both for aquatic and terrestrial fauna and wildlife, as for the domestic animals (sheep and horses). More insight in the behaviour of Cr in the forest ecosystem by monitoring and experiments will allow to develop best practices for proper soil management and sustainable nature conservation in these contaminated areas. Some suggestions for further research are given at the end of this report.

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////// Pagina 7 van 91

Inhoudstafel Dankwoord/Voorwoord ............................................................................................................. 2 Samenvatting ............................................................................................................................. 3 Aanbevelingen voor beheer en/of beleid ................................................................................... 5 English abstract .......................................................................................................................... 6 Lijst van figuren ........................................................................................................................ 10 Lijst van tabellen ...................................................................................................................... 12 1

Inleiding ............................................................................................................... 14

Studiegebied ........................................................................................................ 16

2.1 2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.2

Site Keizersberg............................................................................................................................................16 Algemeen...................................................................................................................................................... 16 Chroomverontreiniging in de bodem ........................................................................................................ 19 Pilootproef....................................................................................................................................................22 Site Rekkem E17 LAR – Brug Triloystraat. .................................................................................................23

Materiaal en methoden ....................................................................................... 25

3.1 3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.3 3.3.1 3.4 3.4.1 3.4.2

Survey boomsoorten ...................................................................................................................................25 Selectie boomsoorten .................................................................................................................................25 Staalname van bladeren, schors, wortels en vruchten ............................................................................26 Chemische analyse van blad, schors, wortels en vruchten ..................................................................... 28 Pilootproef....................................................................................................................................................29 Aanleg van de pilootproef .......................................................................................................................... 29 Staalname en analyse testplant akkerwinde ............................................................................................ 33 Staalname en analyse van paddestoelen ..................................................................................................33 Site Rekkem ..................................................................................................................................................35 Staalname en analyse blad ......................................................................................................................... 35 Statistische verwerking ............................................................................................................................... 35 Statistische technieken ............................................................................................................................... 35 Waarden onder bepaalbaarheidsgrens ..................................................................................................... 35

Resultaten ............................................................................................................ 37

4.1 4.1.1 4.1.1.1 4.1.1.2 4.1.2 4.1.2.1 4.1.2.2 4.1.3 4.1.3.1 4.1.3.2 4.1.4 4.1.5 4.2 4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.3.1 4.2.3.2 4.2.4

Boomsoort specifieke opnamepatronen...................................................................................................37 Bladconcentraties ........................................................................................................................................ 37 Macronutriënten ......................................................................................................................................... 37 Zware metalen .............................................................................................................................................39 Schorsconcentraties .................................................................................................................................... 44 Macronutriënten ......................................................................................................................................... 44 Zware metalen .............................................................................................................................................44 Wortelconcentraties.................................................................................................................................... 46 Macronutriënten ......................................................................................................................................... 46 Zware metalen .............................................................................................................................................47 Gehalten in vruchten ...................................................................................................................................48 Verhoudingen tussen compartimenten inzake Cr gehalten .................................................................... 50 Pilootproef....................................................................................................................................................52 Vitaliteit en groei ......................................................................................................................................... 52 Bodemvocht .................................................................................................................................................54 Bodemconcentraties ...................................................................................................................................54 Initiële bodemconcentraties (T0) pilootproef ........................................................................................... 54 Evolutie bodemconcentraties pilootproef 2017-2020.............................................................................57 Bladanalyses .................................................................................................................................................60

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////// Pagina 8 van 91

4.2.4.1 4.2.4.2 4.2.5 4.2.6 4.2.7 4.3 4.3.1 4.3.2

Verkennende bladanalyses 2015 ............................................................................................................... 60 Evolutie bladanalyses testbomen 2017-2020 ........................................................................................... 61 Bioconcentratiefactoren voor Chroom in blad van berk en zwarte els..................................................66 Effect van afdeklaag op bladconcentraties proefbomen......................................................................... 68 Effect van afdeklaag op bladconcentraties akkerwinde .......................................................................... 72 Bijkomende analyses ...................................................................................................................................74 Zware metalen concentraties in twee soorten paddenstoelen .............................................................. 74 Wateranalyses..............................................................................................................................................75

Discussie .............................................................................................................. 76

5.1 5.1.1 5.1.2 5.2 5.2.1 5.2.2 5.2.3 5.2.4 5.2.5 5.3 5.4 5.4.1 5.4.2 5.4.3 5.4.4 5.4.5 5.4.6

Cr concentraties in bodem en oppervlaktewater.....................................................................................76 Bodem ........................................................................................................................................................... 76 Water ............................................................................................................................................................ 77 Concentraties in bovengrondse plantendelen en ecotoxicologische risico’s ........................................ 78 Algemeen...................................................................................................................................................... 78 Bladconcentraties in boomsoorten ...........................................................................................................78 Bladconcentraties in kruidachtige soorten ............................................................................................... 79 Schorsconcentraties .................................................................................................................................... 80 Paddenstoelen .............................................................................................................................................81 Concentraties in ondergrondse plantendelen en ecotoxicologische risico’s ........................................ 82 Verder onderzoek ........................................................................................................................................ 83 Aanplanting ..................................................................................................................................................83 Opnameprocessen van Cr(III) en Cr(VI) ..................................................................................................... 83 Bodembiota ..................................................................................................................................................84 Fungi.............................................................................................................................................................. 84 Oppervlaktewater ........................................................................................................................................ 85 Kiemtesten ...................................................................................................................................................85

Conclusies ............................................................................................................ 86

Referenties .......................................................................................................... 87

Bijlagen ................................................................................................................ 89

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////// Pagina 9 van 91

Lijst van figuren Figuur 1.

Figuur 2. Figuur 3.

Figuur 4.

Figuur 5.

Figuur 6.

Figuur 7. Figuur 8. Figuur 9. Figuur 10. Figuur 11. Figuur 12. Figuur 13. Figuur 14. Figuur 15. Figuur 16. Figuur 17. Figuur 18. Figuur 19. Figuur 20. Figuur 21. Figuur 22. Figuur 23. Figuur 24. Figuur 25. Figuur 26.

Figuur 27.

Google maps orthofoto van het gebied Keizersberg met aanduiding van de sterk verontreinigde zone (rode dot), tevens locatie van de pilootproef [LAT=50.79337, LONG=3.23605] 16 Foto van infopaneel met aanduiding van de toponiemen Keizersberg en Klarenhoek 16 Detailkaart van het gebied Preshoekbos, deel Klarenhoek met aanduiding van beboste zones (B), braakliggend terrein (brk), weiland (we), akker (ak) en poelen (poel). Rode lijn is afsluiting ANB. Groene zone is MTB zone. Bron: Agentschap Wegen 18 Orthofoto met aanduiding van de bodempolygonen van de Belgische bodemkaart (rood omlijnd), de proefzone (geel omlijnd) en de bemonsterde bomen (witte stippen). Binnen elke bodempolygoon wordt de bodemserie (rode code). 19 Envirosoil nv synthesekaart van de chroom bodemverontreiniging. Grijze lijnen zijn wandelpad en MTB pad, rode lijn is afsluiting van ANB doorheen terrein. De blauwe polygoon is de ‘kale’ zone waar tevens sterfte werd vastgesteld. Rood gemarkeerde boorlocaties zijn verontreinigd aan Cr(VI). 20 Detail van Envirosoil nv chroom-verontreinigingskaart rondom de kale zone (blauwe polygoon) met aangifte van de Cr totaal, Cr(III) en Cr(VI) verontreiningsgraad in tabelvorm voor de staalnamelocaties. Rode meetwaarden indien BSNI werd overschreden; rode puntlocaties indien de bodemsaneringsnorm voor Cr(VI) werd overschreden. 21 Deel van de onbegroeide ‘kale plek’ ter hoogte van de blauw omlijnde zone in Figuur 6. 22 Door ANB aangeplante zwarte elzen sterven bovengronds af en vertonen nadien nog wortelopslag 22 Staalname op een kort transect tussen begroeid en onbegroeid gedeelte: (1) onbegroeid, (2) zone met enkel mossen, (3) zone met kruidachtige vegetatie 22 Scherpe overgang tussen zone met levende en dode mossen 22 Situering van afgedekte chroomverontreiniging in een nabijgelegen gebied 23 Gebruik van een polyesterweefsel gewapend membraan om Cr(VI)- verontreinigde taluds civieltechnisch te isoleren. 23 Staalnamelocaties in de verontreinigde Site te Rekkem 24 Prunus struiken (inlandse kers) voor bladstaalname op het talud niet voorzien van folie. 24 Salix bomen/struiken in drainagekanalen van met membraan afgedekt gedeelte 24 Locatie van de boomsoorten op de site Keizersberg 26 Staalname van bladeren met geopositionering 27 Staalname van berkenschors 27 Linksboven: uitgegraven zone met doorgang naar poort volgens schema rechtsboven. Onder: aanbrengen van de afdeklaag op het talud bovenop de gecontamineerde bodem 29 Schematische voorstelling van de finale indeling van de pilootproef in 6 zones. 30 Aanplanting van de berken door ANB/INBO. 31 Overzicht van de proefzone voor en na aanplanting van de proefbomen 31 Bodemvochtsensor HH2 (rechts) voor meting aan voet van testbomen en PlantCare sensor (links) voor continue bodemtemperatuur en bodemvochtmeting 32 Overlevende en afgestorven akkerwinde ingebracht in de pilootproef (links) en afgestorven exemplaar na 1 seizoen (rechts) 33 Paddenstoelen aangetroffen in november 2017 ter hoogte van de berk in het onafgedekte gedeelte van de pilootproef. 34 Pearson correlatietabel voor alle zware metaal-bladconcentraties over alle soorten heen. Histogram van elke variabele op diagonaal, scatterplot met lowess regressie onder diagonaal en Pearson correlatiecoëfficiënt boven de diagonaal. Hoe roder (positief gecorreleerd) en groter het getal hoe hoger de correlatie. Waarden onder LoQ zijn niet gebruikt. 42 Bubble plot van Cr bladgehalten ongeacht de boomsoort. Hoogste Cr gehalten komen overwegend voor nabij de proefzone. 43

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////// Pagina 10 van 91

Figuur 28. Figuur 29.

Figuur 30.

Figuur 31. Figuur 32. Figuur 33. Figuur 34. Figuur 35. Figuur 36. Figuur 37. Figuur 38. Figuur 39. Figuur 40. Figuur 41. Figuur 42. Figuur 43. Figuur 44.

Figuur 45. Figuur 46. Figuur 47. Figuur 48. Figuur 49.

Figuur 50.

Figuur 51. Figuur 52. Figuur 53. Figuur 54.

Bubble plots van bladconcentraties aan lood (linksboven), nikkel (rechtsboven), zink (linksonder) en cadmium (rechtsonder) 43 Verse vruchten van site Keizersberg om na te gaan welke concentratie aan Cr ze bevatten. Van links naar rechts: meidoornbessen, walnoot (zonder en met schil), lijsterbes en (wilde) appel. 48 Chroom gehalten (log schaal) in blad, schors en wortels van de boomsoorten op de site Keizersberg. Horizontale streeplijn geeft het gemiddelde van alle boomsoorten weer. Errorbars bij bladgehalten zijn 95% betrouwbaarheidsintervallen van het gemiddelde van 5 individuen. 50 Pearson correlatietabel voor Cr in blad, schors en wortel. 51 Evolutie van de gemiddelde vitaliteitscore per proefblok van 2017 tot 2020. Rode kleur verwijst naar blokken zonder afdeklaag, groene kleur met afdeklaag 52 Evolutie van de mortaliteit (%) van proefbomen per blok 53 Boxplot van groeischeutlengte van testbomen gegroeid in zone zonder (Zone 2) en met afdeklaag (Zone 5). 53 Verloop gemiddeld bodemvochtgehalte (0-10 cm) per proefblok gemeten tijdens de vitaliteitsopnames. 54 Diepteverdeling van de bodemconcentraties aan Cr(III) en Cr(VI) bij aanvang van de pilootproef. Merk op dat de schaal van de X-as tot een factor 10 kan verschillen. 56 Verband tussen totaal Cr en Cr(VI) concentraties in de bodem van de pilootproef (alle dieptes). De lijnen zijn een lokaal gewogen regressielijnen (lowess curves). 57 Evolutie van Cr-totaalgehalten en Cr(VI)-gehalten over een periode van 4 jaar in de bodem van de pilootproef in het gedeelte zonder afdeklaag. 58 Evolutie van Cr-totaalgehalten en Cr(VI)-gehalten over de 4 jaar in de bodem van de pilootproef in het gedeelte met afdeklaag 59 Evolutie van de concentratie aan macro-nutriënten in het blad van berk in de pilootproef. 61 Evolutie van de concentratie aan macro-nutriënten in het blad van zwarte els in de pilootproef. 62 Evolutie van de concentratie aan zware metalen in het blad van berk in de pilootproef. 63 Evolutie van de concentratie aan zware metalen in het blad van zwarte els in de pilootproef. 64 Evolutie van Cr concentratie in het blad van berk en els in de pilootproef. De gemiddelde bladconcentratie voor de periode 2017-2020 wordt aangegeven door de stippellijn. Zone 2 is niet afgedekt en zone 5 wel. 65 Centrumboom van berk reeds aanwezig in pilootproef (Foto april 2017) 65 Evolutie bladconcentratie van alle gemonitorde berken in de pilootproef voor de periode 2017-2020. 65 PCA van de proefblokken (blok-observatiejaar) van Berk met Cr concentraties in bodem en blad en verklarende bodemvariabelen. 67 PCA van de proefblokken (blok-observatiejaar) van zwarte els met Cr concentraties in bodem en blad en verklarende bodemvariabelen 68 Boxplots van bladconcentraties van macro-nutriënten in het blad van berk jaarlijks opgemeten (2017-2020) in het onafgedekte deel van de pilootproef (Zone 2) versus de afgedekte zone (Zone 5). Significante verschillen volgens een 2 sample Wilcoxon test zijn in de figuur weergegeven. 71 Boxplots van bladconcentraties van zware metalen in het blad van berk jaarlijks opgemeten (2017-2020) in het onafgedekte deel van de pilootproef (Zone 2) versus de afgedekte zone (Zone 5). Significante verschillen volgens een 2 sample Wilcoxon test zijn in de figuur weergegeven. De rode stippellijn geeft de LoQ aan. 72 Een gele kleur van het water wijst op een CrVI gehalte van > 1 mg/l (locatie pilootproef) 77 Detailopname bodemaggregaten met fluo-gele nodules (locatie pilootproef) 77 Aangeplante akkerwinde. 80 Schorsvraat door schapen op Keizersberg. 80

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////// Pagina 11 van 91

Figuur 55. Figuur 56. Figuur 57. Figuur 58.

Bemonsterde paddenstoelen (vers) op de site van de pilootproef. Links is melkzwam soort, rechts hoogstwaarschijnlijk een vaalhoed soort. 81 Vers genomen wortelmateriaal. Voorafgaand aan droging en analyse werden de bodemdeeltjes van de wortels gewassen met gedemineraliseerd water. 82 Regenworm voorkomend in de aangebrachte afdeklaag. Overleven deze wormen en accumuleren ze Cr? 84 Vaststelling van een dode mol op 1 juni 2017: doodsoorzaak ? Teveel Cr in regenwormen of andere bodemorganismen ? 84

Lijst van tabellen Tabel 1.

Tabel 2. Tabel 3. Tabel 4.

Tabel 5. Tabel 6.

Tabel 7. Tabel 8. Tabel 9. Tabel 10. Tabel 11. Tabel 12. Tabel 13. Tabel 14. Tabel 15. Tabel 16. Tabel 17. Tabel 18. Tabel 19. Tabel 20.

Boom- en struiksoorten geselecteerd voor staalname in het beboste gedeelte van de Site Keizersberg. Doorklikken op nederlandse soortnaam geeft meer informatie over de boomsoort op website bomenwijzer.be 25 Overzicht van de stalen en genomen in Keizersberg/Rekken en in referentiegebieden. 27 Vijfdelige vitaliteitsscore voor evaluatie van plantsoen tijdens opvolgingsperiode 31 Gemiddelde met 95% betrouwbaarheidsinterval van macro-nutriënten in bladeren van de bemonsterde boom- en struiksoorten in Keizersberg. Aantal observaties (n) per soort staat vermeld onder boomsoort ID. Bomen uit Site Rekkem zijn cursief aangeduid en met een *. 37 Aantal en aandeel meetwaarden onder bepaalbaarheidsgrens (LoQ) van concentraties aan zware metalen in het blad (µg g-1 DS) en hun min-max bereik 39 Gemiddelde en 95% betrouwbaarheidsinterval van zware metalen in bladeren van de bemonsterde boom- en struiksoorten. Betrouwbaarheidsinterval enkel berekend wanneer percentage censored data < 60%. Bomen uit Site Rekkem zijn cursief aangeduid en met * 39 Gemiddelde met 95% betrouwbaarheidsinterval van macro-nutriënten in schors van de bemonsterde boom- en struiksoorten. 44 Aantal en aandeel meetwaarden van zware metalen onder bepaalbaarheidsgrens (LoQ) en hun min-max bereik in schors. 45 Concentratie aan zware metalen in schors voor één testboom per soort. 45 Gemiddelde met 95% betrouwbaarheidsinterval van macro-nutriënten in de wortels van de bemonsterde boom- en struiksoorten. 46 Aantal en aandeel meetwaarden van zware metalen onder bepaalbaarheidsgrens (LoQ) en hun min-max bereik (µg g-1 DS) in wortels 47 Concentratie aan zware metalen in wortels voor één testboom per soort. 47 Zware metalen in de vruchten van 5 boom- en struiksoorten genomen op de Site Keizersberg, Site Rekkem (enkel walnoot) en referentiesites (Geraardsbergen en Elst) 49 Analyseresultaten van bodemstaal in onbegroeide zone. Alle concentraties in µg g -1 DS. 54 Simpele lineaire regressie van Cr(VI) in functie van totaal Cr 55 Macro-elementen in het blad van geteste boomsoorten: gezonde versus kwijnende exemplaren 60 Zware metalen (µg Cr g-1) in het blad van geteste boomsoorten: gezonde versus kwijnende exemplaren van berk en els. 60 Jaarlijkse bioconcentratiefactoren voor blad van berk en els ten opzichte van 0-30 cm bodemconcentraties. Waarden hoger dan 1 zijn vet gedrukt. 66 Concentraties in bodem en berkenbladeren van plantsoen bij aanvang van de pilootproef (2017) 69 Bladconcentraties (µg g-1) van mengmonsters van de accumulatorplant Convalaria arvensis (akkerwinde) gegroeid in een zone zonder afdeklaag (O) versus met afdeklaag (A). De verhouding A/O geeft de impact aan van de afdeklaag. 73

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////// Pagina 12 van 91

Tabel 21. Tabel 22. Tabel 23.

Tabel 24.

Concentraties aan zware metalen (µg g-1 DS) in twee dominante paddenstoelsoorten aangetroffen in de pilootproef 74 Totaal Cr en Cr(VI) concentraties in de gracht en verzamelput van de pilootproef. 75 Bijlage. Macro-elementen in bladanalyse van berk en els van de pilootproef tijdens de periode 2017-2020. Blokken met grijze achtergrond zijn aangelegd op de 30 cm afdeklaag. 89 Bijlage. Oligo-elementen (zware metalen in µg g-1 DS) in bladanalyse van berk en els van de pilootproef tijdens de periode 2017-2020. Blokken met grijze achtergrond zijn aangelegd op de 30 cm afdeklaag. 90

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////// Pagina 13 van 91

1 INLEIDING Om de mogelijkheden en beperkingen van fytoremediatie op een chroom III en VI verontreinigde site na te gaan werd begin april 2017 door Envirosoil in opdracht van OVAM een pilootproef aangelegd op een talud in Marke, op de zogenaamde Keizersberg. Dit kaderde in het Beperkt 1ste gefaseerd bodem-saneringsproject (BSP) deel pilootproef zone 1 van dd. 06/12/2016, ref. Envirosoil EB1501/031. Voor de studie aangaande fytoremediatie werd door de OVAM op dd. 13/12/2016 een conformverklaring met ref. C16473 opgemaakt. Op de plaats van de pilootproef werd immers voorheen door het Agentschap Natuur en Bos (ANB) en het Instituut voor Bos- en Natuuronderzoek (INBO) sterfte vastgesteld van bosplantsoen, hoogstwaarschijnlijk te wijten aan hoge concentraties van hexavalent chroom (Cr(VI)) in bodem en grondwater. In het kader van de pilootproef werden 60 berken aangeplant, waarvan 30 in zone 2 rechtstreeks in de verontreinigde bodem (referentie) en 30 proefbomen in zone 5 voorzien van een 30 cm dikke afdeklaag bovenop de verontreinigde bodem. Tevens werd geëxperimenteerd inzaaien van berken (zones 1 & 4) én met aanplanten van akkerwinde om de prestaties van deze woekerplant te testen als potentiële hyperaccumulator voor chroom, en dus de mogelijkheden voor fytoextractie met kruidachtige planten te evalueren. De pilootproef werd van 2017 tot 2020 wetenschappelijk opgevolgd door INBO in nauwe samenwerking met Envirosoil, OVAM en ANB. Het is immers pas na een aantal groeijaren dat de respons van bodemverontreiniging op bomen betrouwbaar kan vastgesteld worden. Bij de aanvang van de pilootproef werd tevens een verkennende analyse gedaan bij 12 boomsoorten in de directe omgeving van de proef, teneinde na te gaan welke soorten meer of minder Cr en andere zware metalen opnemen. Door de chemische analyse van diverse organen van de bomen (bladeren, schors, wortels) kan nagegaan worden hoe en in welke mate zware metalen opgenomen worden door de vegetatie en verspreid worden in het milieu. Deze techniek wordt al meer dan 25 jaar toegepast door het INBO bij de ecotoxicologische risico-evaluatie van metaalverontreinigde baggergronden en Sigma overstromings-gebieden in Vlaanderen. De opnamepatronen voor zware metalen zijn soort- (en zelfs kloon-) specifiek en ook de proportionele allocatie van de zware metalen in de delen van de plant: in bladeren, stengel/stam of wortels. Het is belangrijk voor elk zwaar metaal deze allocatie-patronen te kennen, niet alleen voor de biomonitoring maar ook om de potenties voor fyto-extractie (maximale extractie van zware metalen via planten) of fytostabilisatie (minimale bovengrondse transfer van zware metalen) na te gaan. Van de ‘courante’ zware metalen Zn, Cd, Pb, Cu is al heel wat hierrond gekend maar minder voor Ni en Cr en al zeker niet voor hexavalent Cr(VI), vandaar het wetenschappelijke belang dat INBO heeft in deze proef. Ook het Kabinet en OVAM heeft bijzondere interesse in zachte sanering van metaal-verontreinigde bodems en wilden dit pilootproject ondersteunen. Onderstaand artikel verscheen in de OVAM nieuwsbrief (2017) om het pilootproject aan te kondigen en de onderzoeksvragen te schetsen.

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////// Pagina 14 van 91

www.vlaanderen.be/inbo

Dit rapport bundelt alle data en kennis opgedaan tijdens de opvolgingsperiode van de pilootproef 2017-2020. Op basis hiervan worden duidelijke conclusies getrokken en aanbevelingen gedaan voor het verdere beheer van dit natuurgebied en voor het saneringsbeleid van chroom verontreinigde gronden.

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////// Pagina 15 van 91

2 STUDIEGEBIED 2.1 2.1.1

SITE KEIZERSBERG Algemeen

De site Keizersberg bevindt zich in Marke, nabij Kortrijk. Het gebied is omgeven door de Keizerstraat aan de oostzijde, de Beginnestraat (NO), de Watervalstraat (NW en W) en wordt ten zuiden begrensd door de E17/A14 (Figuur 1). Het natuurgebied bestaat uit een bebost gedeelte, een ruigte (braakliggend), een weiland en een akker en wordt beheerd door Agentschap Natuur en Bos (ANB) (Figuur 2). Er is extensieve begrazing met pony’s en schapen op het weiland, in de ruigte maar ook in een groot deel van het bosgebied.

Figuur 1. Google maps orthofoto van het gebied Keizersberg met aanduiding van de sterk verontreinigde zone (rode dot), tevens locatie van de pilootproef [LAT=50.79337, LONG=3.23605]

Figuur 2. Foto van infopaneel met aanduiding van de toponiemen Keizersberg en Klarenhoek

Het natuurgebied is toegankelijk voor het brede publiek, zowel via het wandelpad (Nr 2 op Figuur 2) doorheen het bos en de ruigte als via het moutainbikepad ten zuiden van de Keizersberg ter hoogte van de groengekleurde zone op de detailkaart in Figuur 3. Dit pad en de talud langsheen de E17 is in beheer van Agentschap Wegen en Verkeer. De historiek van dit terrein is beschreven in diverse rapporten (Envirosoil NV) maar wordt kort samengevat als volgt: 1) In de periode 1966-1967 werd voor de aanleg van de E17 en de verkeerswisselaar met de A17 (E403) ca 30000 tot 40000 m³ chroomhoudende grond aangevoerd door Kuhlman, een Frans bedrijf. De Cr concentraties in de bodem kunnen oplopen tot meer dan 10000 µg g-1 DS;

2) Dit is door OVAM een goed gedocumenteerd en gekend probleem in de regio (o.a. berm E17 ter hoogte van LAR industriezone en diverse privé terreinen).

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////// Pagina 16 van 91

www.vlaanderen.be/inbo

3) Oorspronkelijk zou het gebied Keizersberg gebruikt zijn geworden voor klei-ontginning voor een steenbakkerij met als vermoedelijke perimeter de polygoon aangeduid met OT (vergraven gebied) op de bodemkaart (Figuur 4)

4) In de jaren ’70 werd het terrein verder opgehoogd;

5) In 1989 was er reeds melding van gebrekkige groei en een ‘kale vlek’ in het gebied en in 1979 wordt door een plaatselijke natuurwerkgroep aan de alarmbel getrokken en het probleem aangekaart.

6) In 1998 wordt in opdracht van het stadsbestuur een aantal staalnames en bodemanalyses uitgevoerd door de Provinciale Industriële Hogeschool (PIH) en wordt chroomverontreiniging vastgesteld in relatief hoge concentraties. In datzelfde jaar wordt een professioneel bodemonderzoek opgestart door Geosan;

7) Tussen 2004 en 2014 worden diverse bodemstaalnames verricht in opdracht van OVAM om de verontreiniging in kaart te brengen;

8) Vanaf 2017 wordt het terrein ecotoxicologisch opgevolgd door Envirosoil, INBO, OVAM en ANB.

Een recente orthofoto met bodemkaart-overlay (Figuur 4) geeft aan dat het gebied overwegend bestaat uit zandleembodems (L) of licht zandleem (P) op een kleisubstraat (u). In de meest ZO zone is er zelfs klei (E) aan de oppervlakte wat een plausibele verklaring is voor de lokale klei-ontginning in het verleden en tevens de aanduiding vergraven bodem (OT) op de bodemkaart verklaart. In het Envirosoil rapport van het “BEPERKT 1ste GEFASEERD BODEMSANERINGSPROJECT” (Envirosoil EB1501/031 sep 2016) werd bij de boringen tussen 0.5 en 3 m-mv matig tot uiterst siltige klei vastgesteld met een kleigehalte variërend tussen 13 en 44%. Merk evenwel op dat volgens de bodemkaart de proefzone (geel) en bemonsterde bomen (wit) overwegend op niet vergraven bodem (Ldp) liggen. De profielontwikkelingsklasse (p) wijst echter op het ontbreken van een profielontwikkeling (tijdens de bodemkartering in de jaren 1950-70) wat vermoedelijk aangeeft dat ook de natuurlijke bodem toen ook al antropogeen was verstoord. Steenbrokken, bouwafval, sintels en dergelijke duiden aan dat het (beboste) gebied eerder als een stortplaats met een zogenaamde Technosol (of Anthrosol, i.e. door de mens sterk beïnvloedde bodem) moet worden beschouwd. Bovendien is de perimeter van de vergraven zone (OT) op de bodemkaart wellicht niet zo accuraat.

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////// Pagina 17 van 91

Figuur 3. Detailkaart van het gebied Preshoekbos, deel Klarenhoek met aanduiding van beboste zones (B), braakliggend terrein (brk), weiland (we), akker (ak) en poelen (poel). Rode lijn is afsluiting ANB. Groene zone is MTB zone. Bron: Agentschap Wegen

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////// Pagina 18 van 91

www.vlaanderen.be/inbo

Figuur 4. Orthofoto met aanduiding van de bodempolygonen van de Belgische bodemkaart (rood omlijnd), de proefzone (geel omlijnd) en de bemonsterde bomen (witte stippen). Binnen elke bodempolygoon wordt de bodemserie (rode code).

2.1.2

Chroomverontreiniging in de bodem

In januari 2015 werd door het adviesbureau Envirosoil nv uit Oostkamp een synthese gemaakt van de bodemstaalnames die binnen het studiegebied uitgevoerd werden in nov/dec 2004, april 2007, juli 2014 en december 2014. De analyseresultaten werden uitgezet op kaart ( Figuur 5) met voor elk staalnamepunt een kleine tabel met per rij vermelding van staalnamedatum, staalnamediepte (- mv), totaal chroomgehalte in de bodem, trivalent Cr(III) en hexavalent Cr(VI) gehalte.

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////// Pagina 19 van 91

Figuur 5. Envirosoil nv synthesekaart van de chroom bodemverontreiniging. Grijze lijnen zijn wandelpad en MTB pad, rode lijn is afsluiting van ANB doorheen terrein. De blauwe polygoon is de ‘kale’ zone waar tevens sterfte werd vastgesteld. Rood gemarkeerde boorlocaties zijn verontreinigd aan Cr(VI).

De kolommen zijn staalnamedieptes. Indien de meetwaarden de bodemsaneringsnorm I (BSN I, i.e. bestemmingstype natuur en landbouw) overschrijden werden deze in rood gemarkeerd. De staalnamelocatie werd met een rode stip aangeduid indien de concentratie aan hexavalent chroom de BSN I overschreed bij minstens 1 dieptestaal (Figuur 6). Ten noorden van de voetweg of ANB afsluiting werd relatief weinig chroom-verontreiniging vastgesteld met meetwaarden voor Cr totaal < 130 µg g -1 DS (dus < BSN I) en voor Cr(VI) < 8 µg g -1 DS. ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////// Pagina 20 van 91

www.vlaanderen.be/inbo

Ter hoogte van de bewoning (NO zone) werden een beperkt aantal overschrijdingen vastgesteld, tenzij op de talud van de autoweg en ten zuiden van het MTB pad. Daar werden totaal Cr gehaltes vastgesteld tot 7200 µg g -1 DS en 2800 µg g-1 DS aan Cr(VI) (i.e. 350x de saneringsnorm). Deze zone werd inmiddels gesaneerd. Een tweede hotspot is vast te stellen ter hoogte van de kale plek (blauwe polygoon), waarvan een detail in Figuur 6. Op bijna alle boorlocaties in en rond deze kale plek wordt overschrijding vastgesteld van Cr (139-1471 µg g-1 DS) en op de rode locaties ook voor Cr(VI) (tot 1700 µg g -1 DS). Derhalve werd geopteerd om rond deze kale zone een pilootproef voor fytosanering en/of fytostabilisatie uit te werken.

Figuur 6. Detail van Envirosoil nv chroom-verontreinigingskaart rondom de kale zone (blauwe polygoon) met aangifte van de Cr totaal, Cr(III) en Cr(VI) verontreiningsgraad in tabelvorm voor de staalnamelocaties. Rode meetwaarden indien BSNI werd overschreden; rode puntlocaties indien de bodemsaneringsnorm voor Cr(VI) werd overschreden.

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////// Pagina 21 van 91

2.1.3

Pilootproef

Op 10/09/2015 bezocht INBO samen met OVAM, ANB en Envirosoil een eerste keer de verontreinigde site en werd de kale plek en de sterfte van plantsoenen vastgesteld. Een scherp afgelijnde onbegroeide plek was zichtbaar onderaan het talud (Figuur 7). Aanplantingen door ANB met zwarte els waren mislukt. De bomen stierven bovengronds af maar er trad wortelopslag op aan de voet (Figuur 8). Opmerkelijk was dat er ook geen andere kruidachtige vegetatie groeide (zelfs geen grassen) en op vele plaatsen zelfs geen mos. Zoals op de foto’s in Figuren 7 en 8 is te zien is er ook geen vegetatiegroei in de greppel waar het water zich een weg zoekt naar beneden. De ecotoxicologie is dus hoogstwaarschijnlijk gelinkt aan de

Figuur 7. Deel van de onbegroeide ‘kale plek’ ter hoogte van de blauw omlijnde zone in Figuur 6.

Figuur 8. Door ANB aangeplante zwarte elzen sterven bovengronds af en vertonen nadien nog wortelopslag

hydrologie van het terrein. Er werden stalen genomen op de grens tussen begroeid en onbegroeid gedeelte (Figuur 9) om na te kijken of dit gelinkt was aan de totale chroom gehalten en hun speciatie (Cr(III) versus Cr(VI)).

Figuur 9. Staalname op een kort transect tussen begroeid en onbegroeid gedeelte: (1) onbegroeid, (2) zone met enkel mossen, (3) zone met kruidachtige vegetatie

Figuur 10. Scherpe overgang tussen zone met levende en dode mossen

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////// Pagina 22 van 91

www.vlaanderen.be/inbo

Daarnaast werden bladmengstalen genomen aan een aantal bomen (berk en zwarte els) nabij de onbegroeide zone beneden de helling (aangetaste bomen) en gezonde exemplaren van dezelfde soorten bovenaan de helling.

2.2

SITE REKKEM E17 LAR – BRUG TRILOYSTRAAT.

Een vergelijkbare chroom VI verontreiniging van dezelfde oorsprong, op ongeveer 3.5 km van de proefsite Keizersberg, is gelegen langsheen de E17 in Rekkem ter hoogte van het brughoofd van de Triloystraat over de E17/A14 en nabij de verkeerswisselaar met de N58 (Figuur 11) (Mededeling ir. Daphné Tavernier, ABO NV). Hier werden geen stalen genomen door Envirosoil. Op die locatie werd de bodem van de chroom VI verontreinigde taluds afgedekt met een polyesterweefsel gewapend membraan teneinde infiltratie van regenwater te vermijden en zowel begroeiing als erosie tegen te gaan (Figuur 12).

Figuur 11. Situering van afgedekte chroomverontreiniging in een nabijgelegen gebied

Figuur 12. Gebruik van een polyesterweefsel gewapend membraan om Cr(VI)verontreinigde taluds civieltechnisch te isoleren.

Op drie locaties werden bladstalen genomen van 2 bomen/struiken (Salix caprea (boswilg) en Juglans regia (notelaar)) op het afgedekte talud en 1 boom (Prunus avium (kers)) op een niet met membraan afgedekte talud aan de overzijde van de snelweg (Figuren 13-15). Dit leverde vergelijkend materiaal op om na te gaan of de Cr opnames vergelijkbaar zijn met de opnames in Keizersberg.

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////// Pagina 23 van 91

Figuur 13. Staalnamelocaties in de verontreinigde Site te Rekkem

Figuur 14. Prunus struiken (inlandse kers) voor bladstaalname op het talud niet voorzien van folie.

Figuur 15. Salix bomen/struiken in drainagekanalen van met membraan afgedekt gedeelte

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////// Pagina 24 van 91

www.vlaanderen.be/inbo

3 MATERIAAL EN METHODEN 3.1 3.1.1

SURVEY BOOMSOORTEN Selectie boomsoorten

Binnen het omheinde deel van de pilootproef komen slechts een beperkt aantal boomsoorten voor. Daarom werd op 23/06/2017 het volledige terrein verkend en werden 12 boomsoorten in de directe nabijheid van de pilootproef aangetroffen. Deze boomsoorten zijn opgelijst in Tabel 1 en weergegeven in Figuur 16. Tabel 1. Boom- en struiksoorten geselecteerd voor staalname in het beboste gedeelte van de Site Keizersberg. Doorklikken op nederlandse soortnaam geeft meer informatie over de boomsoort op website bomenwijzer.be

SoortID

Wetenschappelijke naam

Nederlandse naam

ACPL

Acer platanoides L.

Noorse esdoorn

ACPS

Acer pseudoplatanus

gewone esdoorn

ALGL

Alnus glutinosa (L.) Gaertn.

zwarte els

BEPE

Betula pendula Roth.

ruwe berk

COAV

Corylus avellana L.

hazelaar

CRMO

Crataegus monogyna Jacq.

eenstijlige meidoorn

FREX

Fraxinus excelsior L.

JURE

Juglans regia L.

gewone walnoot

PRAV*

Prunus avium (L.) L.

boskers

ROPS

Robinia pseudoacacia L.

valse acacia

SAAL

Salix alba L.

schietwilg

SACA

Salix caprea L.

boswilg

SOAU

Sorbus aucuparia L.

gewone lijsterbes

(*) alleen bemonsterd op site Rekkem

Merk op dat ALGL (zwarte els) vooral voorkomt nabij of in de proefzone, dat ook ROPS (valse acacia) geclusterd is in een aanplantingsgroepje en dat ACPS (esdoorn) vooral in de meer noordelijke zone voorkomt. De andere soorten zijn wat meer verspreid over het terrein ( Figuur 16). Aan de voet van de bomen werd geen bodemstaal meer genomen gezien de vrij uitgebreide reeks bodemstaalnames die in het verleden reeds werden uitgevoerd (voor locaties zie Figuur 5).

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////// Pagina 25 van 91

Figuur 16. Locatie van de boomsoorten op de site Keizersberg

3.1.2

Staalname van bladeren, schors, wortels en vruchten

Van elke boomsoort werden 5 bomen bemonsterd voor blad (1 bladmengstaal) volgens de internationale methodologie van ICP Forests (Rautio et al., 2016). De locatie van elke bemonsterde boom werd ingemeten met GPS, teneinde relaties te kunnen leggen met de meetlocaties voor bodemverontreiniging (Figuur 17). Van elke kroon werden bladeren genomen in alle windrichtingen en voornamelijk van lichtbladeren. De staalname werd uitgevoerd in de tweede helft van het groeiseizoen en voor het begin van de bladverkleuring in de herfst (dus binnen de referentieperiode voor bladstaalname, in casu op 23 augustus en 14 september 2017). In die periode zijn de bladconcentraties het meest stabiel en vergelijkbaar tussen observatiejaren. Bij hogere bomen werd een takkenschaar op verlengbare carbonvezelstok gebruikt (tot ca 15 m hoogte), bij kleine bomen en struiken een snoeischaar. Voor elk bladstaal werd een PE bakje gevuld (min 100 g vers bladmateriaal), lucht- en stofdicht afgesloten en donker en koel getransporteerd naar het labo. Van elke boomsoort werd 1 individu, zo dicht mogelijk gelegen nabij de pilootproef, bemonsterd voor schors (Figuur 18) en wortels. Wortels werden met een spade, een mes en een snoeischaar handmatig verzameld. Op deze wijze werd van elke boomsoort per individu een blad-, schors- en wortelstaal genomen. Eind augustus/september werden de rijpe vruchten van boom- en struiksoorten geplukt in Keizersberg en walnoten in Rekkem en in dezelfde periode ook in referentiegebieden (Geraardsbergen en Elst) (Tabel 2) om de concentraties aan zware metalen na te gaan.

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////// Pagina 26 van 91

www.vlaanderen.be/inbo

Figuur 18. Staalname van berkenschors

Figuur 17. Staalname van bladeren met geopositionering

Op die wijze konden 6 mengstalen van vruchten gegroeid binnen Cr verontreinigd gebied vergeleken worden met 5 mengstalen uit een niet verdacht gebied. Tabel 2. Overzicht van de stalen en genomen in Keizersberg/Rekken en in referentiegebieden. Staalnamelocatie

Boomsoort

Referentie

Datum staalname

Type vrucht

Keizersberg

Sorbus aucuparia

nee

23/08/2017

bes

Keizersberg

Juglans regia

nee

14/09/2017

walnoot

Keizersberg

Malus domestica

nee

14/09/2017

appeltjes

Keizersberg

Prunus spinosa

nee

14/09/2017

sleedoorn bessen

Keizersberg

Crataegus monogyna

nee

14/09/2017

meidoorn bessen

Rekkem

Juglans regia

nee

14/09/2017

walnoot

Geraardsbergen

Sorbus aucuparia

15/09/2017

bes

Elst

Juglans regia

16/09/2017

walnoot

Elst

Malus domestica

17/09/2017

appeltjes

Elst

Prunus spinosa

18/09/2017

sleedoorn bessen

Elst

Crataegus monogyna

20/09/2017

meidoorn bessen

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////// Pagina 27 van 91

Zodoende werden in totaal 101 monsters verkregen voor chemische analyse: -

60 bladstalen (12 soorten x 5 mengstalen)

12 schorsstalen (12 soorten x 1 mengstaal)

12 wortelstalen (12 soorten x 1 mengstaal)

6 bladmengstalen Pilootproef (4 mengstalen Berk en 2 mengstalen vegetatie)

11 vrucht-mengstalen (Keizersberg en Referentiegebieden)

3.1.3

Chemische analyse van blad, schors, wortels en vruchten

Alle stalen werden koel en donker getransporteerd naar het analytisch labo van INBO in Geraardsbergen. De stalen werden vervolgens gedroogd in een geventileerde oven bij 40°C tot constant gewicht. Nadien werden de stalen vermalen in een hamerslagmolen (Pulverisette 14, Fritsch) met een titanium binnenwerk om contaminatie van Cr of andere metalen te vermijden. De stalen werden ontsloten via micro-golfovendestructie (Ethos, Milestone) onder gecontroleerde druk en temperatuur. Op elk staal werden volgende parameters bepaald: -

Droge stof

Totaal koolstof en stikstof (dus ook C:N ratio)

Macro-elementen (N, P, K, Ca, Mg, S) om de voedingstoestand van de soorten na te gaan

Zware metalen (Cr, Ni, Cd, Pb, As, Zn, Al, Co, Fe, Mn, Se). Voor Cr wordt de totale concentratie (Cr(VI) + Cr(III)) gemeten.

Droge stof werd bepaald via standaard analyse procedure (SAP) SAP205a. Totaal C en N werden bepaald volgens SAP253a en 253b met een CN-analyser (Primacs NC100, Skalar). Alle andere elementen en (zware) metalen werden bepaald met ICP-AES (Optima 8300, Perkin Elmer) volgens SAP261b. Tien percent van de stalen werden in duplo meegenomen voor kwaliteitscontrole. Alle procedures (SAPs) zijn opvraagbaar bij het analytisch labo van het INBO.

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////// Pagina 28 van 91

www.vlaanderen.be/inbo

3.2 3.2.1

PILOOTPROEF Aanleg van de pilootproef

Eind december 2016 werd de pilootproef aangelegd ter hoogte van de kale zone ( Figuur 6). Voor een diepte van ca 30 cm werd een zone van 10x21 m uitgegraven en vervangen door een afdeklaag (materiaal afkomstig van een poel verderop) (Figuur 19).

Figuur 19. Linksboven: uitgegraven zone met doorgang naar poort volgens schema rechtsboven. Onder: aanbrengen van de afdeklaag op het talud bovenop de gecontamineerde bodem

Na de graafwerken werden loodrecht op het talud 6 zones onderscheiden van ca 6 m breed en 10 lang (Figuur 20) en afgepaald. Zones 1-2-3 zijn gelegen op het niet afgegraven gedeelte en zones 4-5-6 op het gedeelte met afdeklaag. Alle behandelingen werden uitgevoerd in zowel de zones met afdeklaag als zonder afdeklaag om het effect van de afdeklaag te kunnen evalueren. Elk van de 6 zones werd verder opgedeeld in 2 blokken, een blok (ca 30 m²) bovenaan het talud en een blok onderaan het talud. In elk van de blokken werd door Envirosoil NV op 04/04/2017 een staalname gedaan van de bodem volgens vaste dieptes 0-30 cm, 30-70 cm en 70-100 cm op de locaties 1060 tot 1072 (Figuur 20). Deze 39 stalen werden onderzocht op Droge stof (%), Organisch materiaal (%), Organische koolstof, Klei (%), pH-KCl, Arseen (As), Cadmium (Cd), Chroom totaal (Cr), Chroom (Cr(VI)), Koper (Cu), Kwik (Hg), Lood (Pb), Nikkel (Ni) en Zink (Zn). De resultaten van de bladanalyses binnen elk blok worden vergeleken met de resultaten van de bodemanalyses binnen elk blok. Deze bodemstaalname werd in de monitoringsperiode 2017 tot en met 2020 jaarlijks herhaald telkens rond de maand mei door Envirosoil NV en werd het totaal Cr en Cr(VI) gehalte bepaald, teneinde dit te kunnen vergelijken met de Cr concentraties vastgesteld in de bladeren van de proefbomen.

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////// Pagina 29 van 91

Figuur 20. Schematische voorstelling van de finale indeling van de pilootproef in 6 zones.

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////// Pagina 30 van 91

www.vlaanderen.be/inbo

De planting van de berken werd tevens uitgevoerd op 04/04/2017 (Figuur 21) . Het betrof per zone telkens 30 bomen, aangeplant in 3 rijen van 10 bomen van bovenaan tot onderaan het talud (Figuur 22). In totaal werden dus 60 berken aangeplant.

Figuur 21. Aanplanting van de berken door ANB/INBO.

Figuur 22. Overzicht van de proefzone voor en na aanplanting van de proefbomen

Bijzondere zorg werd besteed aan correcte planting, met het verkruimelen van de aarde omheen de wortels van het plantsoen. In de zones 1 en 2 werden berken ingezaaid. Zones 3 en 4 werden niet beplant of bezaaid en dienden als referentie met een spontane ontwikkeling. Vitaliteitopnames De vitaliteit van de berken werd opgemeten met een 5-delige score (Tabel 3). Alle aangeplante berken werden 2 maal per groeiseizoen (lente en zomer) geëvalueerd door INBO voor de groeijaren 2017, 2018, 2019 en 2020. Tabel 3. Vijfdelige vitaliteitsscore voor evaluatie van plantsoen tijdens opvolgingsperiode Score

Evaluatiecriteria

Goede vitaliteit, volledige bladbezetting en duidelijke groeischeut

Matige vitaliteit, beperkte of moeilijk te onderscheiden groeischeut maar wel groene bladeren

Geen groei aan eindscheut of zijscheuten; groei kan hernemen

-1

Verdroogde en groene blaadjes samen op de boom, afgestorven zijscheuten, kwijnend

-2

Alles verdroogd, kans op bovengronds herstel of overleving gering

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////// Pagina 31 van 91

Bodemvochtmeting Wegens het uitzonderlijk droge voorjaar 2017 werden tevens aan de voet van elke boom bodemvochtmetingen uitgevoerd met een draagbare HH2 ML3 sensor (metingen in vol% bodemvocht van toplaag 0-10 cm). Zo kan een mogelijke relatie gelegd worden tussen droogte(stress) en vitaliteit. Daarnaast werden op de 4 hoekpunt van het terrein PlantCare sensoren geplaatst die op een diepte van 20 cm continu de bodemtemperatuur en relatief vochtgehalte registreerden bij de aanvang van de proef (jaren 2017 en 2018) (Figuur 23).

Figuur 23. Bodemvochtsensor HH2 (rechts) voor meting aan voet van testbomen en PlantCare sensor (links) voor continue bodemtemperatuur en bodemvochtmeting

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////// Pagina 32 van 91

www.vlaanderen.be/inbo

3.2.2

Staalname en analyse testplant akkerwinde

Door Jan Allegaert, boswachter van ANB, werd diverse malen getracht akkerwinde aan te planten op de proefsite, maar dit was geen onverdeeld succes. De meeste ‘pollen’ akkerwinde stierven af, vermoedelijk door het droge voorjaar 2017 maar mogelijks ook door een ongunstig groeisubstraat.

Figuur 24. Overlevende en afgestorven akkerwinde ingebracht in de pilootproef (links) en afgestorven exemplaar na 1 seizoen (rechts)

Op 23/08/2017 werden de enige twee overlevende exemplaren bemonsterd. Alle bladeren werden verwijderd om genoeg staalnamemateriaal voor chemische analyse te hebben. Doordat akkerwinde een kruipende plant is werden bodemdeeltjes aangetroffen op de onderkant van de bladeren (splashed soil particles). Daarom werden de bladeren zorgvuldig gewassen voorafgaand aan de destructie van het materiaal voor bladanalyse.

3.2.3

Staalname en analyse van paddestoelen

Op 10 november 2017 werden tijdens een terreinbezoek door Benoit Allegaert (Envirosoil NV) paddenstoelen opgemerkt nabij de berk (zone 1, Figuur 20) in de pilootproef. Omdat paddenstoelen doorgaans goede bioindicatoren zijn voor zware metalen werd op 16/11/2017 door een INBO technicus (Mathieu Pieters) alle paddenstoelen geplukt voor staalname ( Figuur 25). Er werden twee soorten onderscheiden met behulp van experten van INBO en UGent (Prof A. Verbeken): een melkzwam en vaalhoed soort, beiden geassocieerd aan berk. Determinatie op soort-niveau kon niet gebeuren omdat er nog weinig sap en/of sporen aanwezig waren. Alle beschikbare vruchtlichamen werden opgedeeld in twee mengstalen: melkzwammen en vaalhoeden. De paddenstoelen werden zorgvuldig gereinigd van bodemdeeltjes en organisch materiaal en gedroogd bij 40°C, waarna ze zonder vermalen in hun geheel werden ontsloten in de microgolfoven. De metalen werden bepaald met ICP-AES zoals de bladanalyses.

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////// Pagina 33 van 91

Figuur 25. Paddenstoelen aangetroffen in november 2017 ter hoogte van de berk in het onafgedekte gedeelte van de pilootproef.

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////// Pagina 34 van 91

www.vlaanderen.be/inbo

3.3 3.3.1

SITE REKKEM Staalname en analyse blad

Omdat de Cr(III) en Cr(VI) verontreiniging verder reikt dan het gebied in Marke werd ook een beperkte staalname uitgevoerd op de site aan de Triloystraat E17/Lar (zie hoger). Zoals beschreven werden op drie locaties bladstalen genomen van 2 bomen/struiken (Salix caprea (boswilg) en Juglans regia (notelaar)) op de membraan-afgedekte talud en 1 boom (Prunus avium (kers)) op een niet met membraan afgedekte talud aan de overzijde van de snelweg (Figuur 15). De staalname aan de bladeren gebeurde op dezelfde wijze als de staalname in Keizersberg, net als de analyse in het labo. De gegevens werden tevens verwerkt in dit rapport.

3.4 3.4.1

STATISTISCHE VERWERKING Statistische technieken

Alle statistische analyses en grafieken werden uitgevoerd met de statistische taal R 4.2.0 (R Core Team, 2022) in Rstudio v2022.02.2. De principale componentenanalyse (PCA) werd uitgevoerd met het R pakket ggbiplot. Voor analyse en weergave van temporele data werd extended timeseries analysis (XTS package) gebruikt. Op de gemiddelden wordt een 95% betrouwbaarheidsinterval (CI 95%) berekend en gerapporteerd. Indien het bereik van het CI95% van een gemiddelde overlapt tussen groepen dan worden de groepsgemiddelden als niet significant verschillend beschouwd. Verschillen tussen groepen werden getest met een gepaarde t-test (parametrisch) of een wilcoxon test (niet parametrisch). Deze laatste werd o.a. gebruikt bij het aanduiden van verschillen aangegeven in boxplots.

3.4.2

Waarden onder bepaalbaarheidsgrens

In het bijzonder liggen chemische concentraties van zware metalen geregeld onder de bepaalbaarheidsgrens of zogenaamde ‘limit of quantification’ (LoQ) , wat wordt gerapporteerd als “< X” met X als bepaalbaarheidsgrens. Voor het berekenen van statistieken (bvb gemiddelden, percentielen, …) van groepen meetwaarden kunnen de meetwaarden onder de bepaalbaarheidsgrens niet meegenomen worden omdat hun exacte waarde niet is gekend. Arbitraire waarden zoals de helft van de LoQ zijn statistisch onjuist, chemische nulwaarden bestaan eigenlijk niet en de bepaalbaarheidsgrens zelf zou een overschatting van de berekende statistiek tot gevolg hebben, net als het negeren van deze links-gecensureerde meetwaarden (term “left-censored values” in wetenschappelijke literatuur). Concentraties van zware metalen onder de bepaalbaarheidsgrens zijn eco(toxico)logisch zeer belangrijk omdat ze net niet-gecontamineerde situaties aangeven. Het R pakket NADA (Lee, 2017) gebaseerd op de algoritmen ontwikkeld door Helsel (2005) houdt rekening met links-gecensureerde waarden bij het berekenen van statistieken. ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////// Pagina 35 van 91

Gemiddelden en 95% betrouwbaarheids-intervallen werden daarom berekend met de cenfit routine die gebaseerd is op een Kaplan-Meier model van de input data. Voor ranges en het bepalen van aantallen gecensureerde waarden werd het commando censummary gebruikt dat rekening kan houden met meerdere bepaalbaarheidsgrenzen. Indien meer dan 60% van de meetwaarden binnen een bepaalde groep waarvoor een statistiek wordt berekend bestaat uit links-gecensureerde waarden wordt de onzekerheid voor de statistiek te groot en wordt die niet gerapporteerd. Indien alle meetwaarden onder de LoQ liggen wordt het resultaat van deze statistiek logischerwijs gerapporteerd < LoQ. Meer informatie is te vinden in het boek van Helsel (2005).

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////// Pagina 36 van 91

www.vlaanderen.be/inbo

4 RESULTATEN 4.1 4.1.1 4.1.1.1

BOOMSOORT SPECIFIEKE OPNAMEPATRONEN Bladconcentraties Macronutriënten

De gemiddelde bladgehalten aan macronutriënten zijn opgenomen in Tabel 4. Interessant is het hoge stikstof gehalte in het blad van ALGL (zwarte els) en ROPS (valse acacia) en vermits het C gehalte niet veel verschilt tussen de soorten, de resulterende relatief lage C:N verhouding die maakt dat het blad van die soorten snel afbreekt. Tabel 4. Gemiddelde met 95% betrouwbaarheidsinterval van macro-nutriënten in bladeren van de bemonsterde boom- en struiksoorten in Keizersberg. Aantal observaties (n) per soort staat vermeld onder boomsoort ID. Bomen uit Site Rekkem zijn cursief aangeduid en met een *.

SoortID C:N

mg g-1

µg g-1

ACPL (n=2)

26.0 (25.526.4)

19.7 (18.620.7)

2728 (11824273)

12547 (763217462)

18848 (1786319833)

2239 (6203857)

4386 (28815891)

84.6 (43.5125.7)

ACPS (n=5)

23.8 (20.926.6)

21.0 (18.723.3)

4105 (29455266)

16480 (1456318396)

25522 (2270428340)

2467 (20352899)

2481 (20002962)

204 (115293)

ALGL (n=5)

17.9 (17.118.7)

30.1 (28.431.7)

1649 (14401859)

8901 (704110762)

12471 (939415549)

3540 (28834196)

1998 (17922205)

104 (76.4131)

BEPE (n=5)

26.5 (21.231.9)

21.2 (17.425.1)

1843 (11902496)

7256 (446010053)

11704 (793215476)

3902 (29714834)

1628 (10992157)

321 (47.7595)

COAV (n=5)

25.1 (22.627.7)

20.4 (18.722.0)

2246 (18142678)

12379 (1065614101)

18669 (1424523094)

2545 (21812909)

1555 (13761734)

360 (295424)

CRMO (n=5)

31.9 (30.433.4)

15.6 (14.916.3)

4595 (28146376)

11058 (1007112045)

26017 (2093731097)

5869 (47027036)

2890 (25073273)

325 (264386)

FREX (n=5)

24.2 (21.826.6)

19.7 (17.921.5)

3695 (28074583)

15187 (1250917866)

30166 (2509435237)

3967 (26135321)

7664 (56609668)

148 (76.5218)

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////// Pagina 37 van 91

JURE (n=5)

21.4 (20.122.6)

23.7 (22.225.1)

5226 (42276225)

17532 (1478820275)

25705 (2293628474)

3777 (31714382)

1589 (14211756)

71.2 (52.090.4)

23.2

21.2

2756

11448

31031

3733

2038

378

PRAV* (n=1)

27.7

18.6

3562

15593

18641

2666

1391

460

ROPS (n=5)

18.2 (17.119.4)

27.4 (26.128.8)

1674 (14521896)

10176 (880411548)

33860 (2606941652)

1917 (17392094)

1943 (17932093)

207 (143271)

SAAL (n=5)

26.5 (23.229.9)

19.1 (16.521.7)

2063 (19712154)

1440 (1192516955)

21253 (1903923467)

3576 (32693914)

3796 (32984294)

102 (66.4137)

SACA (n=5)

27.0 (23.030.9)

20.0 (16.323.8)

2080 (16962463)

10496 (859812393)

20340 (1570624974)

2375 (15973152)

3480 (25224438)

175 (100250)

SACA*

22.7

22.6

1954

11018

17782

2862

2804

209

SOAU (n=5)

33.3 (29.736.9)

15.6 (13.717.5)

5721 (45416901)

12146 (1103813254)

24997 (1833331661)

4908 (26887129)

991 (8941088)

132 (55.8208)

Alle 25.0 soorten (23.7(n=63) 26.3)

21.2 (20.022.3)

3183 (27613605)

12584 (1165913510)

22781 (2084524718)

3418 (30533784)

2737 (22793196)

198 (163234)

JURE*

Zwarte els en valse acacia (robinia) behoren immers tot de boomsoorten met wortelknobbeltjes-bacteriën die luchtstikstof kunnen fixeren en daarmee hoge N-concentraties (> 25 mg N g-1) in het blad vertonen. De soorten met lage stikstofconcentraties (< 20 mg N g -1) zijn meidoorn, Noorse esdoorn, es, boskers en lijsterbes. Ze vertonen daardoor een hoge C:N verhouding (>25). FREX (gewone es) en ROPS (robinia) vertonen zeer hoge Ca-gehalten in het blad (> 3% op DS basis) wat ongeveer dubbel zo hoog is als bij ALGL (zwarte els) en BEPE (berk). ROPS (robinia) heeft dan weer een significant lager magnesium gehalte, terwijl het calcium gehalte vergelijkbaar is tussen de soorten FREX, ALGL en BEPE. Een hoog P-gehalte werd waargenomen bij de soorten ACPS (esdoorn), CRMO (meidoorn), JURE (walnoot) en SOAU (lijsterbes), soorten die doorgaans goed gedijen op voormalige stortplaatsen en/of ruderale terreinen. Lijsterbes vertoont een opmerkelijk laag zwavel gehalte in het blad, meer dan 7 keer lager dan werd aangetroffen in het blad van de gewone es, die de hoogste bladconcentraties aan S heeft. De macronutriënten van de SACA (boswilg) op de Rekkem site liggen mooi in het bereik van dezelfde soort in Keizersberg. Voor de notelaar uit Rekkem echter, liggen N, P en K gehaltes lager dan deze van de 5 notelaars in Keizersberg, maar is het Ca, S en Na gehalte beduidend hoger, terwijl het Mg in de range ligt. Het hogere S en Na gehalte is wellicht te verklaren door de directe nabijheid met de autoweg (uitlaatgassen en strooizouten).

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////// Pagina 38 van 91

www.vlaanderen.be/inbo

4.1.1.2

Zware metalen

Ook voor zware metalen verschillen de concentraties per boomsoort aanzienlijk ( Tabel 5). Tabel 5. Aantal en aandeel meetwaarden onder bepaalbaarheidsgrens (LoQ) van concentraties aan zware metalen in het blad (µg g-1 DS) en hun min-max bereik

SoortID n

n.cen %.cen LoQ Min

Max

63 46

0.1

0.10 2.79

63 0

16.4 462

63 7

0.5

0.50 13.1

63 2

3.2

0.5

0.50 13.7

63 29

0.5

0.50 2.00

63 0

3.59 15.3

63 44

0.5

0.50 2.09

63 53

0.5

0.50 3.84

63 62

2.00 2.02

Verschillende zware metalen werden in concentraties aangetroffen onder de bepaalbaarheidsgrens (LoQ). Voor zover er per soort voldoende meetwaarden boven de LoQ werden gerapporteerd konden gemiddelden berekend worden op basis van left-censored statistics (zie sectie 3.4.2). Een overzicht van de gecensureerde waarden per metaal is gegeven in Tabel 5, de statistieken per soort in Tabel 6.

Tabel 6. Gemiddelde en 95% betrouwbaarheidsinterval van zware metalen in bladeren van de bemonsterde boom- en struiksoorten. Betrouwbaarheidsinterval enkel berekend wanneer percentage censored data < 60%. Bomen uit Site Rekkem zijn cursief aangeduid en met *

SoortID

µg g-1

ACPL (n=2)

< 0.1

30.3 (21.838.8)

5.9 (0-14.2)

1.0 (0.761.25)

< 0.5

7.02 (6.287.76)

< 0.5

ACPS (n=8)

0.11 (0.100.11)

38.1 (31.444.8)

1.40 (1.091.72)

1.10 (0.841.36)

0.76 (0.630.88)

7.94 (7.158.74)

0.52 (0.510.54)

< 0.5

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////// Pagina 39 van 91

ALGL (n=5)

< 0.1

48.8 (40.856.7)

10.5 (7.4113.7)

1.98 (1.352.62)

0.84 (0.511.18)

11.5 (9.0114.1)

< 0.5

BEPE (n=5)

0.23

115 (67.2162.1)

2.0 (1.462.53)

2.36 (0.963.77)

0.78 (0.381.17)

5.21 (4.076.35)

< 0.5

COAV (n=5)

< 0.1

32.8 (28.537.1)

3.1 (0.635.57)

2.24 (0.853.62)

1.06 (0.561.56)

9.06 (7.9410.2)

1.56 (1.141.98)

< 0.5

CRMO (n=5)

< 0.1

42.0 (34.349.8)

3.71 (2.534.90)

1.24 (0.961.52)

< 0.5

6.88 (6.177.59)

< 0.5

FREX (n=5)

< 0.1

17.5 (16.718.3)

1.1 (0.7-1.5)

1.55 (1.111.99)

0.60 (0.470.73)

8.25 (7.089.41)

< 0.5

JURE (n=5)

< 0.1

33.5 (30.137.0)

0.99 (0.781.20)

1.67 (1.232.10)

0.82 (0.621.01)

9.71 (8.1511.26)

< 0.5

JURE*

< 0.1

0.56

< 0.5

38.4

2.37

1.9

0.96

9.9

PRAV* (n=1)

< 0.1

19.2

1.54

1.5

< 0.5

6.7

1.28

< 0.5

ROPS (n=5)

< 0.1

27.5 (23.131.9)

1.43 (0.842.02)

1.92 (1.332.52)

1.00 (0.841.17)

7.59 (6.278.91)

0.82 (0.820.83)

0.70 (0.600.81)

SAAL (n=5)

1.42 (1.181.65)

322 (252392)

4.0 (0-8.49)

1.73 (1.112.35)

0.79 (0.670.91)

5.48 (5.235.73)

1.24

0.59 (0.550.63)

SACA (n=5)

2.38 (2.172.60)

288 (272303)

2.07 (0.973.17)

8.45 (4.4812.4)

0.81 (0.331.29)

8.1 (5.3610.8)

1.25 (0.731.78)

2.40 (1.503.30)

SACA*

0.78

462

1.41

4.92

0.82

10.7

1.77

1.85

2.02

SOAU (n=5)

< 0.1

31.9 (20.943.0)

2.02 (1.592.44)

1.34 (0.941.74)

0.72 (0.560.87)

4.99 (4.595.39)

< 0.5

Alle soorten (n=63)

0.40 (0.220.57)

90.1 (62.1118)

2.85 (2.043.65)

2.24 (1.662.82)

0.74 (0.660.82)

7.76 (7.188.34)

0.70 (0.590.80)

0.74 (0.590.89)

Merk op dat meer dan 50% van de meetwaarden voor de zware metalen Cd, As, Pb, Co en Se onder de bepaalbaarheidsgrens liggen zodat voor sommige soorten geen accurate gemiddelden konden berekend worden. In het bijzonder Co en Se werden weinig tot niet aangetroffen in meetbare concentraties in de bladeren. Er wordt wel aangenomen dat de meetwaarden onder bepaalbaarheidsgrens een gering tot onbestaand ecotoxicologisch effect ressorteren op het bosecosysteem. Voor het

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////// Pagina 40 van 91

www.vlaanderen.be/inbo

focuselement Cr zijn slechts 11% van de waarden onder bepaalbaarheidsgrens en ook Ni, Pb, Cu en Zn geven goed kwantificeerbare en dus bruikbare meetwaarden (Tabel 6). Zoals bekend wordt cadmium en zink preferentieel door wilg en populier opgenomen. De hoogste Cd en Zn bladgehaltes zijn ook in dit gebied waargenomen bij SAAL (schietwilg) en SACA (boswilg). Ook BEPE (berk) vertoont een iets hoger Cd en Zn gehalte in vergelijking met de meeste andere boomsoorten maar beduidend lager dan de wilgen. Opvallend is dat het hoogste Cr gehalte werd aangetroffen in blad van ALGL (zwarte els), de boomsoort die de meeste schadesymptomen en sterfte vertoonde in het studiegebied wat gelinkt werd met de Cr verontreiniging. Deze soort heeft wellicht minder exclusie-mechanismen om Cr opname te beperken, vermoedelijk wateroplosbaar Cr(VI). Daarnaast vertonen ACPL (Noorse esdoorn) en SAAL (Schietwilg) ook licht hogere Cr gehalten in het blad maar dit is niet alarmerend. Nikkel wordt dan weer meest aangetroffen in het blad van SACA (boswilg) en niet in verhoogde mate in zwarte els. Arseen wordt weinig opgenomen in de bladeren (meestal < 1 µg g -1 DS), tenzij in hazelaar en robinia. Zwarte els vertoont ook de hoogste Cu gehalten in het blad, gevolgd door JURE (walnoot) en COAV (hazelaar). Bij hazelaar worden ook de hoogste Pb gehalten vastgesteld, samen met de wilgen. Cobalt is vooral meetbaar in het blad van SACA (boswilg), ook deze op de Rekkem site, en zit voor de meeste andere soorten onder de LoQ. Voor Se is dat bij alle soorten het geval. Voor de 3 geteste soorten uit Rekkem zijn er licht afwijkende waarden in vergelijking met dezelfde soorten uit Keizersberg. Voor SACA ligt het Cd gehalte lager, het Zn gehalte hoger en zijn alle andere metalen vergelijkbaar met Keizersberg (m.a.w. ligt de meetwaarde in het 95% betrouwbaarheidsinterval). Bij JURE (notelaar) is enkel het Cr gehalte (2.37 µg g -1) licht hoger dan in Keizersberg, terwijl alle andere metalen in vergelijkbare concentraties voorkomen. De correlaties tussen de zware metalenconcentraties in het blad over alle soorten heen is weergegeven in Figuur 26. Relatief hoge positieve correlaties zijn vast te stellen tussen Cd en Zn, Cr en Co, Ni en Co, Co en Fe en Al en Fe. Opvallend is dat Cr quasi niet is gecorreleerd met Ni, As, Zn en Al.

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////// Pagina 41 van 91

Figuur 26. Pearson correlatietabel voor alle zware metaal-bladconcentraties over alle soorten heen. Histogram van elke variabele op diagonaal, scatterplot met lowess regressie onder diagonaal en Pearson correlatiecoëfficiënt boven de diagonaal. Hoe roder (positief gecorreleerd) en groter het getal hoe hoger de correlatie. Waarden onder LoQ zijn niet gebruikt.

Als we de bladconcentratie aan Cr voorstellen met een bubble plot, zien we dat de hoogste bladconcentraties (grootste cirkels, ~10 µg g-1 Cr) voorkomen nabij de proefzone, waar ook de hoogste bodemconcentraties aan Cr werden vastgesteld. In de NO zone nabij de bewoning zijn die Cr concentraties overwegend laag (Figuur 27).

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////// Pagina 42 van 91

www.vlaanderen.be/inbo

Figuur 27. Bubble plot van Cr bladgehalten ongeacht de boomsoort. Hoogste Cr gehalten komen overwegend voor nabij de proefzone.

Figuur 28. Bubble plots van bladconcentraties aan lood (linksboven), nikkel (rechtsboven), zink (linksonder) en cadmium (rechtsonder)

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////// Pagina 43 van 91

De ruimtelijke patronen zijn verschillend voor de andere metalen (Figuur 28). Lood en nikkel worden in en rond de proefzone heel weinig opgenomen in het blad en vertonen een onderling verschillend verspreidingspatroon. Hoge Zn en Cd concentraties komen vooral rond de proefzone voor in dezelfde bomen (voornamelijk schietwilg en boswilg).

4.1.2 4.1.2.1

Schorsconcentraties Macronutriënten

De schors werd telkens bemonsterd van één individu per boomsoort. De hoofdvoedingselementen aangetroffen in de schors van deze testboom per soort zijn opgenomen in Tabel 7. Tabel 7. Gemiddelde met 95% betrouwbaarheidsinterval van macro-nutriënten in schors van de bemonsterde boom- en struiksoorten. SoortID

C:N

mg g-1

µg g-1

ACPL

61.5

8.2

891

4022

34314

676

897

<50

ACPS

51.1

10.0

744

2682

24776

698

833

70.5

ALGL

42.1

13.8

681

3270

8719

556

851

60.7

BEPE

125

5.3

373

1172

2851

803

332

54.7

COAV

53.1

9.5

506

3382

30104

456

679

95.8

CRMO

68.3

7.8

547

1999

24049

1060

821

FREX

65.4

7.7

520

4904

14069

705

722

<50

JURE

56.1

8.7

596

2752

52496

2612

420

73.6

ROPS

20.2

25.7

776

2190

29977

965

2622

234

SAAL

9.7

610

5126

22280

2323

1528

295

SACA

56.9

9.2

1355

6711

25495

843

919

111

SOAU

79.6

7.3

601

2447

20557

691

520

53.8

Alle soorten (n=12)

61.0 (45.276.8)

10.2 (7.2612.2)

683 (541826)

3388 (25044272)

24140 (1692731354)

1032 (6411424)

929 (5811276)

104 (58.8148)

4.1.2.2

Zware metalen

In 8 van de 12 soorten ligt de cadmium concentratie in schors onder de LoQ ( Tabel 8) en de hoogste concentratie bereikt slechts 1.31 µg g -1 DS. Voor Zn, Cr en Cu liggen de meetwaarden van alle soorten boven de LoQ, terwijl voor Co en Se deze voor de meeste soorten onder de LoQ liggen.

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////// Pagina 44 van 91

www.vlaanderen.be/inbo

Tabel 8. Aantal en aandeel meetwaarden van zware metalen onder bepaalbaarheidsgrens (LoQ) en hun min-max bereik in schors. SoortID

n.cen

%.cen

LoQ

Min

Max

0.1

<0.1

1.31

11.4

271

0.5

0.84

6.56

0.5

<0.5

3.37

0.5

<0.5

1.08

4.17

18.30

0.5

<0.5

6.78

0.5

<0.5

0.67

100

In schors is de hoogst aangetroffen Cr concentratie 6.56 µg g -1 DS. De gemiddelde Cr concentratie is 2.52 µg g-1 DS (Tabel 8) en dit is niet significant verschillend van de Cr concentratie in het blad van alle bemonsterde soorten. Tabel 9. Concentratie aan zware metalen in schors voor één testboom per soort. SoortID

µg g-1

ACPL

<0.1

105

1.95

1.25

1.08

<0.5

ACPS

<0.1

49.0

1.40

0.76

<0.5

7.84

<0.5

ALGL

<0.1

46.1

3.29

0.85

0.51

7.34

0.74

<0.5

BEPE

<0.1

93.0

1.75

0.66

<0.5

5.61

0.56

<0.5

COAV

<0.1

15.7

1.29

0.94

<0.5

9.2

0.59

<0.5

CRMO

0.15

113

3.33

1.18

0.52

12.4

<0.5

FREX

<0.1

11.4

0.92

<0.5

4.17

0.58

<0.5

JURE

<0.1

14.0

1.69

0.59

<0.5

5.95

<0.5

ROPS

0.35

82.9

3.22

2.33

<0.5

15.9

6.47

<0.5

SAAL

0.99

271

6.56

2.22

0.87

18.3

6.78

0.57

SACA

1.31

205

0.84

3.37

<0.5

8.51

0.5

<0.5

SOAU

<0.1

51.4

4.06

0.65

0.64

8.36

0.89

<0.5

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////// Pagina 45 van 91

Alle soorten (n=12)

4.1.3 4.1.3.1

0.33 (0.090.58)

88.2 (43.2— 133)

2.52 (1.593.46)

1.28 (0.781.79)

0.60 (0.490.71)

9.55 (7.1611.93)

1.62 (0.252.99)

< 0.5 (p=92%)

<2 (p=100%)

Wortelconcentraties Macronutriënten

De concentraties aan hoofdvoedingselementen in de wortels zijn opgenomen in Tabel 10. De hoogste N concentraties worden waargenomen bij robinea (ROPS), hazelaar (COAV) en zwarte els (ALGL). Esdoorn (ACPS) en boswilg (SACA) vertonen hoge fosfor gehalten terwijl die meer dan 4 maal lager zijn in de wortels van BEPE (berk). Ook de wortelconcentraties aan andere macronutriënten verschillen sterk per boomsoort. Tabel 10. Gemiddelde met 95% betrouwbaarheidsinterval van macro-nutriënten in de wortels van de bemonsterde boom- en struiksoorten. SoortID

C:N

mg g-1

µg g-1

ACPL

153

3.2

966

3039

5241

733

433

<50

ACPS

105

4.6

2192

4312

9100

1700

893

73.4

ALGL

58.9

8.02

1358

5084

10448

1790

1034

104

BEPE

108

5.0

477

3086

4709

2136

402

302

COAV

47.8

10.4

1991

3315

6721

515

824

79.1

CRMO

81.4

6.2

1589

3349

8108

1044

632

246

FREX

90.4

5.3

1343

6045

6011

1756

934

323

JURE

61.8

7.8

1778

7663

8563

949

1180

175

ROPS

45.8

10.7

1232

7116

9473

1093

1966

93.7

SAAL

58.3

8.7

1891

10044

12711

2257

2528

306

SACA

71.5

7.0

2056

4367

11576

1094

1112

91.4

SOAU

117

4.2

1136

3160

15421

1928

514

179

Alle soorten (n=12)

83.2 (64.8101)

6.75 (5.388.12)

1501 (12131789)

5048 (37786318)

9007 (720410809)

1416 (10901743)

1029 (6671391)

170 (114227)

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////// Pagina 46 van 91

www.vlaanderen.be/inbo

4.1.3.2

Zware metalen

Met uitzondering van Se zijn voor de meeste boomsoorten meetbare gehalten aan zware metalen bepaald in de wortels (Tabel 11).

Tabel 11. Aantal en aandeel meetwaarden van zware metalen onder bepaalbaarheidsgrens (LoQ) en hun min-max bereik (µg g-1 DS) in wortels SoortID

n.cen

%.cen

LoQ

Min

Max

0.1

<0.1

0.94

18.38

147

0.5

0.85

675

0.5

0.85

5.22

0.5

<0.5

1.69

4.66

15.8

0.5

0.67

5.74

0.5

<0.5

1.4

100

Tabel 12. Concentratie aan zware metalen in wortels voor één testboom per soort.

SoortID

µg g-1

ACPL

<0.1

18.4

0.85

0.65

4.9

1.87

<0.5

ACPS

0.19

36.6

11.4

3.3

0.96

10.3

3.65

1.02

ALGL

0.13

35.4

158

4.95

<0.5

10.6

3.12

1.4

BEPE

<0.1

32.2

468

5.22

<0.5

4.66

0.76

1.34

COAV

0.17

28.6

23.0

1.27

<0.5

7.14

2.37

<0.5

CRMO

<0.1

52.0

18.3

2.38

<0.5

7.24

0.67

<0.5

FREX

0.13

51.2

1.72

1.47

1.32

14.9

5.74

0.78

JURE

0.34

34.5

28.9

3.71

0.67

15.8

1.7

0.73

ROPS

0.23

50.8

2.6

3.24

0.6

7.21

3.35

0.77

SAAL

0.67

147

675

1.98

<0.5

13.8

3.76

0.5

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////// Pagina 47 van 91

SACA

0.94

124

6.59

4.77

1.69

12.2

4.13

0.74

SOAU

<0.1

29.8

191

3.09

<0.5

6.36

1.3

0.64

Alle soorten (n=12)

0.28 (0.130.43)

53.4 (30.876.1)

132 (8.08256)

3.02 (2.193.85)

0.79 (0.581.00)

9.60 (7.3911.81)

2.70 (1.843.56)

0.78 (0.600.97)

<2 (p=100%)

De hoogste Cr gehalten in de wortels worden niet bij ALGL (zwarte els) maar bij SAAL (schietwilg) en BEPE (berk) vastgesteld. Sommige soorten hebben dan weer bijzonder lage Cr gehalten in de wortels (Noorse esdoorn, es, robinia).

4.1.4

Gehalten in vruchten

Op de site in Keizersberg werden de vruchten van 5 boom- en struiksoorten op zware metalen onderzocht (Figuur 29) en op de site Rekkem ook in walnoten omdat enkel die er voorkwamen (Tabel 13). Als referentie werden vruchten van dezelfde soorten geplukt in de buurt van INBO Geraardsbergen. Het Cd gehalte in de vruchten van de Cr-verontreinigde sites is steeds onder de LoQ van 0.1 µg g-1 DS, net zoals de referenties. Het Zn gehalte is licht hoger op de verontreinigde sites ten opzichte van de referenties in lijsterbes, walnoot en appeltjes maar lager in de bessen van sleedoorn en meidoorn. De Cr gehalten in alle onderzochte vruchten lagen onder de LoQ. Nikkel werd enkel in meetbare concentraties aangetroffen in walnoten van Keizersberg en Rekkem, maar deze concentraties waren lager dan de helft van de referentie.

Figuur 29. Verse vruchten van site Keizersberg om na te gaan welke concentratie aan Cr ze bevatten. Van links naar rechts: meidoornbessen, walnoot (zonder en met schil), lijsterbes en (wilde) appel.

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////// Pagina 48 van 91

www.vlaanderen.be/inbo

Tabel 13. Zware metalen in de vruchten van 5 boom- en struiksoorten genomen op de Site Keizersberg, Site Rekkem (enkel walnoot) en referentiesites (Geraardsbergen en Elst) Cd

Boomsoort

Vrucht

Keizersberg

Referentie

Keizersberg

Referentie

Keizersberg

Referentie

Sorbus aucuparia

Bes

<0.1

8.02

6.92

<0.5

Juglans regia

Walnoot

<0.1/<0.1

<0.1

17.1/18.7

13.5

<0.5/<0.5

<0.5

Malus domestica

Appeltjes

<0.1

12.7

1.95

<0.5

Prunus spinosa

Sleedoorn bessen

<0.1

6.44

12.5

<0.5

Crataegus monogyna

Meidoorn bessen

<0.1

12.6

15.1

<0.5

Boomsoort

Vrucht

Keizersberg

Referentie

Keizersberg

Referentie

Keizersberg

Referentie

Sorbus aucuparia

Bes

<0.5

4.83

3.99

Juglans regia

Walnoot

0.91/0.7

1.94

<0.5/<0.5

<0.5

10.07/7.36

9.2

Malus domestica

Appeltjes

<0.5

3.75

2.03

Prunus spinosa

Sleedoorn bessen

<0.5

4.22

4.34

Crataegus monogyna

Meidoorn bessen

<0.5

5.3

8.06

Boomsoort

Vrucht

Keizersberg

Referentie

Keizersberg

Referentie

Keizersberg

Referentie

Sorbus aucuparia

Bes

<0.5

Juglans regia

Walnoot

<0.5/<0.5

<0.5

<0.5/<0.5)

<0.5

<2/<2

Malus domestica

Appeltjes

<0.5

Prunus spinosa

Sleedoorn bessen

<0.5

0.59

<0.5

Crataegus monogyna

Meidoorn bessen

<0.5

0.68

<0.5

De gehalten aan As, Pb, Co en Se lagen allen onder de LoQ en waren derhalve niet kwantificeerbaar. Enkel Cu was goed meetbaar en vertoonde vergelijkbare gehalten tussen de verontreinigde sites en de referentiesites.

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////// Pagina 49 van 91

4.1.5

Verhoudingen tussen compartimenten inzake Cr gehalten

Figuur 30 geeft per boomsoort de concentraties weer in blad, schors en wortels per boomsoort.

Vermits de concentraties in de wortels een factor 100 hoger kunnen zijn dan in blad of schors wordt een logaritmische schaal gebruikt. Bij sommige soorten is de Cr-concentratie in het blad significant hoger dan in de schors (es, boswilg), bij andere soorten is het dan weer lager (walnoot, valse acacia, lijsterbes). De hoogste bladconcentraties worden waargenomen in zwarte els (ALGL) en schietwilg (SAAL), de laagste in walnoot (JURE) en gewone es (FREX).

Figuur 30. Chroom gehalten (log schaal) in blad, schors en wortels van de boomsoorten op de site Keizersberg. Horizontale streeplijn geeft het gemiddelde van alle boomsoorten weer. Errorbars bij bladgehalten zijn 95% betrouwbaarheidsintervallen van het gemiddelde van 5 individuen.

In de wortels vinden we, relatief t.o.v. het gemiddelde van alle soorten, de hoogste Cr concentraties in schietwilg (SAAL), berk (BEPE), lijsterbes (SOAU) en zwarte els (ALGL) en de laagste bij Noorse esdoorn (ACPL) en gewone es (FREX). De hoogste concentraties in de schors vinden we in schietwilg (SAAL), lijsterbes (SOAU), zwarte els (ALGL), meidoorn (CRMO) en valse acacia (ROPS), de laagste in gewone es (FREX) en boswilg (SACA). Er is een beperkte correlatie tussen de Cr concentraties in blad, schors en wortels over de soorten heen. De correlatie is niet significant verschillend van nul tussen blad-schors (r=0.30, p=0.34) en blad-wortel (r=0.13, p=0.69), maar wel significant tussen schors-wortel (r=0.68, p=0.02). Hogere wortelconcentraties kunnen dus hogere Cr gehalten opleveren in de schors, maar niet noodzakelijk in het blad (Figuur 31).

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////// Pagina 50 van 91

www.vlaanderen.be/inbo

Pearson R 6

Cr.BLAD

1 2 3 4 5 6

0.30 0.13 Cr.SCHORS

8 10

0.68 0

200

Cr.WORTEL

500

200

400

600

Figuur 31. Pearson correlatietabel voor Cr in blad, schors en wortel.

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////// Pagina 51 van 91

4.2 4.2.1

PILOOTPROEF Vitaliteit en groei

De 60 testbomen van berk werden 4 jaren (2017-2020) individueel opgevolgd qua groei en vitaliteit. In 8 observaties (2 x per jaar tijdens groeiseizoen) werd met een scoresysteem (Tabel 3) de vitaliteit beoordeeld in 4 proefblokken, twee zonder afdekkaag (rood in Figuur 32) en twee met 30 cm afdeklaag (groen). De gemiddelde vitaliteitscore nam jaar na jaar systematisch af, voornamelijk door een opeenvolging van uitzonderlijk droge zomers, vooral 2017 en 2018 (Figuur 32).

Figuur 32. Evolutie van de gemiddelde vitaliteitscore per proefblok van 2017 tot 2020. Rode kleur verwijst naar blokken zonder afdeklaag, groene kleur met afdeklaag

Opmerkelijk is dat de testbomen geplant in de afdeklaag niet noemenswaardig beter scoren qua vitaliteit dan deze die rechtstreeks geplant werden in de verontreinigde grond. Ook de verschillen tussen de blokken bovenaan het talud (volle lijn) en deze onderaan het talud (stippellijn) zijn niet groot terwijl er onderaan het talud een grotere vochtreserve wordt verwacht. Reeds kort na de aanplant duikt de vitaliteitscore onder nul, wat erop wijst dat de gemiddelde boom (per blok van 15 bomen) een groeistagnatie heeft. Negatieve waarden wijzen op verdroging van bladeren en taksterfte. Soms herpakken de testbomen binnen het groeizoen zich enigszins (zoals in september 2018) maar over het algemeen is er een duidelijk dalende trend. De dalende vitaliteit gaat gepaard met een toenemende mortaliteit, uitgedrukt in percentage afgestorven bomen per blok (Figuur 33). Reeds tijdens het eerste groeijaar was er al tussen de 25 en 50% uitval. Elk jaar stierven testbomen af en na 4 groeijaren overleefde slechts tussen de 20 en 40% van de bomen. In blok 1063 was er het fenomeen van bovengrondse sterfte in het droogtejaar 2018, maar opslag vanuit de wortels in juli 2019, maar die heropleving was van korte duur. Consequentie voor de proef was: (1) dat er steeds minder vitale testbomen waren om jaarlijks bladeren van te bemonsteren voor bladanalyse en (2) dat door de bemonstering de testbomen een deel van hun fotosynthese organen verloren en daardoor verder verzwakten. Daardoor werd in 2020 beslist de jaarlijkse monitoring stop te zetten bij gebrek aan voldoende bladmateriaal voor de staalname. Hoewel niemand bij het begin van de pilootproef had kunnen inschatten dat er 4 droogtejaren elkaar gingen opvolgen, was wel al van in 2017 duidelijk dat de droogte de proefaanplanting ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////// Pagina 52 van 91

www.vlaanderen.be/inbo

kon bedreigen, gezien helling en Zuid-expositie. Van in het begin werden daarom de testbomen regelmatig bewaterd. Zonder deze bewatering was de proefaanplanting wellicht al na 1 jaar opgegeven.

Figuur 33. Evolutie van de mortaliteit (%) van proefbomen per blok

In september 2020 werden slechts 8 van de 30 testbomen in Zone 2 (zonder afdeklaag) levend aangetroffen en ook 8 exemplaren in Zone 5 (met afdeklaag). Dus na 4 groeijaren is 73% van de bomen in beide zones afgestorven. Van de overlevende bomen werd de groeischeutlengte gemeten en weergegeven in de boxplot in Figuur 34. Het gemiddelde (21.9 cm) en de mediaan (14.5 cm) is zelfs groter in de onafgedekte zone dan in de zone met afdeklaag (respectievelijk 12.6 en 7.5 cm), waar de concurrentie (vooral voor vocht) met de kruidachtige vegetatie beduidend hoger was. Door het beperkt aantal waarnemingen is dit verschil echter statistisch niet significant (Wilcoxon test, p = 0.103).

Figuur 34. Boxplot van groeischeutlengte van testbomen gegroeid in zone zonder (Zone 2) en met afdeklaag (Zone 5).

Wat betreft de overleving, vitaliteit en groeiprestaties van de berk had het aanbrengen van een afdeklaag van 30 cm na 4 groeijaren dus geen enkele toegevoegde waarde. Dit is een belangrijke vaststelling.

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////// Pagina 53 van 91

4.2.2

Bodemvocht

Het bodemvochtgehalte aan de voet van elke testboom werd opgemeten bij elke vitaliteitsbeoordeling. Het verloop van het gemiddelde bodemvochtgehalte is weergegeven in Figuur 35. Merk op dat de meetwaarden een gelijkaardig verloop kennen tussen de blokken met hogere vochtgehalte onderaan het talud (streeplijn) wat te verwachten was. Het droogste blok is 1062 (zonder afdeklaag en met heel wat steenpuin in de bodem), het minst droge blok (1063) situeert zich eronder. Opmerkelijk is dat de blokken met afdeklaag een sterk vergelijkbaar vochtgehalte hebben. Het hogere gehalte aan klei en organisch materiaal van de afdeklaag resulteert in een hoger bodemvochtgehalte dan de droge condities in blok 1062, maar resulteert niet in meer vocht onderaan de helling in blok 1063. Omdat op de afdeklagen er een veel dichtere vegetatie voorkwam zorgt de transpiratie er vermoedelijk voor dat het netto beschikbaar bodemvochtgehalte lager is dan de onbegroeide zone in blok 1063.

Figuur 35. Verloop gemiddeld bodemvochtgehalte (0-10 cm) per proefblok gemeten tijdens de vitaliteitsopnames.

4.2.3

Bodemconcentraties

4.2.3.1

Initiële bodemconcentraties (T0) pilootproef

Op 10 september 2015 werd één verkennend bodemstaal genomen voorafgaand aan de aanleg van de pilootproef. Dit staal werd genomen in de onbegroeide zone (onderaan talud rond punt 1072) en de resultaten ervan, geanalyseerd door INBO labo, zijn weergegeven in Tabel 14.

Tabel 14. Analyseresultaten van bodemstaal in onbegroeide zone. Alle concentraties in µg g-1 DS. Staal

Bodem 7279

311

5436

18112

8046

231

302

33964

141

0.46

14.9

75.5

12.9

18.6

947

39.4

11.7

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////// Pagina 54 van 91

www.vlaanderen.be/inbo

Dit verkennende bodemstaal overschrijdt de BSN enkel voor Cr, maar dan wel met een factor 7, te weten 947 µg g-1 DS terwijl de saneringsnorm voor natuurgebied (BSN I) 130 µg g -1 DS bedraagt. Alle andere zware metalen liggen significant onder de saneringsnorm, dus er lijkt zich op die locatie geen andere metaal-verontreiniging in de bodem voor te doen, maar de Cr contaminatie is wel ernstig. In de zone zonder mossen (kale plek, Figuur 9) werd ook door Envirosoil NV een staal genomen. Daar was de totaal Cr concentratie nog een factor 10 hoger, te weten 9100 µg g -1. Er werd vastgesteld dat de concentratie aan Cr(VI) steeg in de zone met vegetatie tot max. 270 µg g-1 DS. Dat is 34x de saneringsnorm. Figuur 36 geeft schematisch weer wat de initiële Cr(III) en Cr(VI) bodemconcentraties zijn in

functie van de diepte in de proefzones van de pilootproef (2017 data van Envirosoil NV). Merk op dat deze bodemconcentraties een factor 10 kunnen verschillen binnen dezelfde zone, zie bijvoorbeeld in referentiezone 3 tussen boven en onderaan helling. Er is grote variabiliteit tussen de profielen en binnen het profiel tussen de bemonsterde lagen. Zo is bovenaan de helling zowel in niet afgedekte als afgedekte zones de Cr(III) en Cr(VI) concentratie het hoogst in de 30-70 cm laag, terwijl onderaan de helling de concentraties eerder het hoogst zijn in de toplaag bij geen afdek en het hoogst voor Cr(III) in de onderste laag (70-100 cm) in de uitgegraven en afgedekte zone. Bovenaan de helling ter hoogte van zones 3 en 2 (Figuur 20) is er duidelijk de hoogste aanrijking met Cr (tevens voorkomen van steenpuin), Zone 6 onderaan de helling duidelijk het minst. Het aandeel van Cr(VI) tot totaal Cr in de bodem varieerde in 2017 van 0.4% tot 35%. Toch is Cr(VI) te schatten uit de totale Cr concentratie met een simpele lineaire regressie die tussen de 80 en 95% van de variantie verklaart (Tabel 15).

Tabel 15. Simpele lineaire regressie van Cr(VI) in functie van totaal Cr

Diepte

Regressierechte

R²

0-30 cm

Cr(VI) = 0.2547 Cr - 142.9

0.92

<0.001***

30-70 cm

Cr(VI) = 0.3495 Cr – 388.4

0.95

<0.001***

70-100cm

Cr(VI) = 0.2664 Cr – 308.6

0.80

<0.001***

0-100 cm

Cr(VI) = 0.313 Cr – 310.8

0.91

<0.001***

Wanneer we Cr(VI) bodemgehalten uit alle proefblokken en dieptes uitzetten tegenover het totale Cr gehalte gemeten in 2017 dan is een relatief sterk verband vast te stellen tussen beide (Figuur 37). Lager dan 2000 µg Cr g-1 is het verband eerder zwak (R2=0.38) maar toch significant (p<0.001), terwijl hoger dan 2000 µg Cr g -1 is er een sterk lineair verband (R2=0.96, p<0.001).

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////// Pagina 55 van 91

GEEN AFDEKLAAG (jaar 2017) Referentiezone (Zone 3)

Berk geplant (Zone 2)

B1060

4000

5000

6000

0 Diepte (cm)

-100

7000

2000

4000

6000

8000

3000

3500

0 Diepte (cm)

-80

CrIII CrVI

1000

200

400

Cr concentratie (µg/g)

600

800

1000

-100

800

2500

-20

-20 -40

Diepte (cm)

-60 -80

CrIII CrVI -100

600

2000

B1065

0 -20 -40 -60 -80

400

1500

B1063

-100

200

1000

Cr concentratie (µg/g)

CrIII CrVI

500

Cr concentratie (µg/g)

-40

3000

-60

2000

Cr concentratie (µg/g)

Diepte (cm)

CrIII CrVI

-100 1000

-60 -80

CrIII CrVI

-40

-20

-20 -40

Diepte (cm)

-80

-60

-40 -60 -80

Diepte (cm)

-20

CrIII CrVI

-100

BOVEN HELLING

B1064

B1062

B1061

ONDERAAN HELLING

Berk ingezaaid (Zone 1)

1200

Cr concentratie (µg/g)

500

1000

1500

Cr concentratie (µg/g)

WEL AFDEKLAAG (~30 cm dikte) Berk ingezaaid (Zone 4)

Berk geplant (Zone 5)

B1066

1000

1500

2000

2500

3000

0 -100 0

1000

2000

3000

4000

1500

B1067

B1069

B1071

-40

Diepte (cm)

-80

CrIII CrVI -100

1500

200

400

600

800

Cr concentratie (µg/g)

1000

1200

200

400

600

Cr concentratie (µg/g)

Figuur 36. Diepteverdeling van de bodemconcentraties aan Cr(III) en Cr(VI) bij aanvang van de pilootproef. Merk op dat de schaal van de X-as tot een factor 10 kan verschillen.

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////// Pagina 56 van 91

2500

-20

0 -60

Diepte (cm)

-40

-20

-20 -40 -60 -80

1000 Cr concentratie (µg/g)

2000

Cr concentratie (µg/g)

-100

500

1000

Cr concentratie (µg/g)

CrIII CrVI

500

Cr concentratie (µg/g)

-60

500

-40 -80

CrIII CrVI

-100

CrIII CrVI

-60

Diepte (cm)

-40 -80

-60

Diepte (cm)

-20

-20 -40 -60 -80

Diepte (cm)

BOVEN HELLING

B1070

B1068

CrIII CrVI

Diepte (cm)

ONDERAAN HELLING

Referentiezone (Zone 6)

www.vlaanderen.be/inbo

800

Figuur 37. Verband tussen totaal Cr en Cr(VI) concentraties in de bodem van de pilootproef (alle dieptes). De lijnen zijn een lokaal gewogen regressielijnen (lowess curves).

4.2.3.2

Evolutie bodemconcentraties pilootproef 2017-2020

De bodemconcentraties aan totaal Cr en Cr(VI) werden tussen 2017 en 2020 jaarlijks bepaald in april/mei door Envirosoil in elk van de 12 proefblokken. Deze concentraties zijn ondermeer geplot in Figuur 37.

In de blokken zonder afgraven of afdeklaag (zones 1, 2 en 3) is de evolutie van die bodemconcentraties weergegeven in Figuur 38. Zoals reeds in het begin van de pilootproef werd vastgesteld werden de hoogste totaal en Cr(VI) concentraties aangetroffen in de blokken 1060, 1062 en 1064 bovenaan de helling en op vrijwel elke diepte. De Cr(VI) concentratie volgt het patroon van de totale Cr concentratie in de tijd, wat logisch volgt uit hun autocorrelatie (Figuur 37).

Opvallend is een serieuze daling van de concentraties van 2017 naar 2018 (een extreem droogtejaar) voor de meeste blokken en dieptes, maar dan wel weer een stijging in 2019.

Men zou verwachten zoals in blok 1061 dat de totale Cr concentratie in de opperbodem (rode lijn) zou dalen door uitloging en zou toenemen op grotere diepte, maar dat is eerder de uitzondering. In alle andere blokken neemt de waargenomen totaalconcentratie aan Cr eerder toe en in blok 1065 zelfs sterk toe in de toplaag.

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////// Pagina 57 van 91

Figuur 38. Evolutie van Cr-totaalgehalten en Cr(VI)-gehalten over een periode van 4 jaar in de bodem van de pilootproef in het gedeelte zonder afdeklaag.

In de blokken met ontgraving en aanleg van een afdeklaag (Figuur 39) is de concentratie in deze ‘propere’ afdeklaag zoals verwacht lager dan de Cr concentraties in de verontreinigde bodem eronder. De totale concentraties van de afdeklaag zitten in de grootte orde van de Cr(VI) concentraties van de diepere lagen. Ook daar zien we in zones 4 en 5 een geleidelijke toename van de Cr concentratie in deze afdeklaag, terwijl dit niet het geval is in de referentiezone 6. Een mogelijke verklaring zou dus kunnen zijn dat bij het aanplanten verontreinigde bodem naar boven is gebracht die de afdeklaag heeft gecontamineerd. Maar dan zou de contaminatie eigenlijk al direct na de aanplanting in 2018 meetbaar moeten zijn terwijl de sterkste stijging pas na 2019 plaatsgevonden heeft.

Een tweede mogelijkheid is translocatie door plantenwortels of schimmels en/of bioturbatie door bodemdieren die vooral actief zijn in de vegetatierijke en beplante proefblokken. Dit zou betekenen dat de Cr concentratie in de afdeklaag kan toenemen bij verdere ontwikkeling van het (bos)ecosysteem.

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////// Pagina 58 van 91

www.vlaanderen.be/inbo

Figuur 39. Evolutie van Cr-totaalgehalten en Cr(VI)-gehalten over de 4 jaar in de bodem van de pilootproef in het gedeelte met afdeklaag

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////// Pagina 59 van 91

4.2.4

Bladanalyses

4.2.4.1

Verkennende bladanalyses 2015

Op 10 september 2015 werden 4 bladstalen genomen voorafgaand aan de aanleg van de pilootproef. Er werd een onderscheid gemaakt tussen aangetaste en kwijnende elzen en berken onderaan het talud en gezonde exemplaren van dezelfde twee soorten bovenaan het talud. De hoofdvoedingselementen van els en berk (Tabel 16) zijn hoger in de gezonde bomen bovenaan de helling dan in de kwijnende bomen onderaan de helling, met uitzondering van Ca en Mg in het blad van berk die hoger zijn onderaan de helling. Betere groei reflecteert zich doorgaans in hogere bladgehalten. Tabel 16. Macro-elementen in het blad van geteste boomsoorten: gezonde versus kwijnende exemplaren Boomsoort

Berk

Els

Status

Positie talud

µg g-1

Gezond

Boven

1795

5913

7886

6246

1495

68.8

100

15.4

Kwijnend

Onder

1040

3342

10632

8386

858

70.5

199

7.43

Gezond

Boven

2072

8759

15643

3721

1831

154

113

11.3

Kwijnend

Onder

879

5707

8323

3595

1212

196

187

38.6

De referentiewaarden voor fosfor (P) in berk (2000-3000 µg P g-1) en els (2000-4000 µg P g-1) worden enkel gehaald voor de gezonde els, maar zijn dus overwegend laag. Ook het kalium gehalte is relatief laag, gezien het referentiebereik (7000-10000 µg K g-1 voor berk en 1000022000 µg K g-1 voor els. Het niveau van het Ca-gehalte is goed (referentiebereiken 9000-11000 en 7000-12000 µg Ca g-1 voor resp. berk en els). Ook het Mg gehalte is voldoende (referentiebereiken 3000-8000 en 3700-5400 µg Mg g-1 ). Het zwavelgehalte is dan weer relatief laag (referentiebereiken 2000-3000 en 2000-4000 µg S g-1 ). Om de groei te bevorderen zou een beperkte P en K aanrijking (via bvb groencompost) nuttig zijn. Tabel 17. Zware metalen (µg Cr g-1) in het blad van geteste boomsoorten: gezonde versus kwijnende exemplaren van berk en els. Boomsoort

Status

Positie talud

Berk

Gezond

Boven

<0.1

54.1

<0.5

6.41

0.50

1.74

0.99

<0.5

Kwijnend

Onder

<0.1

99.5

<0.5

5.90

<0.5

0.86

1.05

<0.5

Gezond

Boven

<0.1

51.5

<0.5

11.02

1.43

9.54

0.79

<0.5

Kwijnend

Onder

<0.1

33.3

<0.5

6.09

0.54

24.4

0.69

<0.5

Els

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////// Pagina 60 van 91

www.vlaanderen.be/inbo

Inzake biobeschikbaarheid (opname in bladeren van els en berk) van de onderzochte zware metalen (Tabel 17) stellen we enkel voor Cr een verhoogde opname vast en ook enkel in de zwarte els, niet in berk. Bladreferentiewaarden voor Cr voor beide soorten is ca 2 µg Cr g -1 DS; we vonden 0.86 µg Cr g1 in berk onderaan de helling en 1.74 µg Cr g -1 bovenaan de helling. Dus geen verhoogde opname voor berk. Voor zwarte els echter, die ook groeiretardatie en sterfte vertoonde beneden de helling vonden we 24.4 µg Cr g-1 (dus 12 x referentiewaarde), maar ook bovenaan de helling in gezonde elzen werd nog 9.54 µg Cr g -1 aangetroffen. Alle andere bladconcentraties aan zware metalen liggen binnen een normaal bereik, conform wat de bodemconcentraties doen vermoeden.

4.2.4.2

Evolutie bladanalyses testbomen 2017-2020

De evolutie van de bladconcentratie van alle chemische elementen van de berken en elzen tijdens de monitoringsperiode 2017-2020 is weergegeven in tabellen in Bijlage voor macroelementen (Tabel 23) en zware metalen (Tabel 24) en voor de belangrijkste elementen in onderstaande figuren.

Figuur 40. Evolutie van de concentratie aan macro-nutriënten in het blad van berk in de pilootproef.

In het berkenplantsoen zien we in de meeste plantblokken een geleidelijke toename aan N, P, K, Ca en Mg, maar niet direct voor S (Figuur 40). Bladstikstof werd enkel gemeten bij het begin ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////// Pagina 61 van 91

en einde van de proef en neemt in de meeste blokken toe, tenzij in blok 1063. Bij zwarte els (Figuur 41) blijven de concentraties van de macro-nutriënten eerder stabiel of vertonen ze een onduidelijke trend. Hierbij moet opgemerkt worden dat enkel de berken effectief in de afdeklaag werden geplant terwijl de elzen boven of onderaan het talud groeien. Bij berk is het effect van de afdeklaag (blokken 1068 & 1069) te zien voor de meeste macro-nutriënten: een verhogend effect voor N, P, K, Ca en S, maar eerder verlagend voor Mg. Daar wordt verder op ingegaan in hoofdstuk 4.2.5.

Figuur 41. Evolutie van de concentratie aan macro-nutriënten in het blad van zwarte els in de pilootproef.

Bij zwarte els wordt een lagere Mg concentratie vastgesteld onderaan het talud (blokken 1063 & 1069), terwijl dit voor de andere macro-nutriënten niet wezenlijk verschilt. De evolutie van de bovengrondse opname van zware metalen in de berken is weergegeven in Figuur 42. Over het algemeen zijn de bladconcentraties het eerste groeijaar (2017) het laagst en weerspiegelen zij eerder de bodem uit de kwekerij waar het plantsoen van afkomstig is. Tijdens het tweede groeijaar wanneer de wortels meer ontwikkeld zijn tonen de bladgehalten beter de opname van zware metalen uit de verontreinigde bodem of afdeklaag van de pilootproef. Het Cd gehalte is in de blokken van het niet afgedekte gedeelte voor de gehele waarnemingsperiode onder de bepaalbaarheidsgrens (LoQ) en dus verwaarloosbaar, maar hoger in de blokken met afdeklaag. Concentraties onder de 0.5 µg g -1 cadmium wijzen echter op een laag ecotoxicologisch risico. Het zink gehalte is doorgaans het hoogst in blok 1068 en verandert nog weinig na het eerste groeijaar van 2017. Lood lijkt toe te nemen en dit zou

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////// Pagina 62 van 91

www.vlaanderen.be/inbo

kunnen verklaard worden door de nabijheid van de autoweg (looddepositie op de bladeren), maar de concentraties zijn nauwelijks hoger dan LoQ. Het koper gehalte is duidelijk meetbaar, maar vertoont weinig verschil tussen de plantblokken of een temporeel patroon.

Figuur 42. Evolutie van de concentratie aan zware metalen in het blad van berk in de pilootproef.

Het chroom gehalte in berkenbladeren is opvallend hoger in 2018 dan in de andere jaren, zoals ook voor Ni wordt vastgesteld. Er is geen significant verschil tussen de blokken (zie ook Figuur 50) en geen duidelijke temporele trend, tenzij ene mogelijke afname na 2018. Tussen Cr en Ni is wel enige temporele correlatie te zien. Voor zwarte els zijn nog andere patronen te zien dan voor berk, deels omdat de elzen groeiden bovenaan en onderaan het talud en niet in of op de afdeklaag. Maar ook omdat de elzen er reeds groeiden vooraleer de pilootproef met berken werd aangelegd (dus geen kwekerijeffect). De concentraties het groeijaar 2017 zijn wel meer vergelijkbaar met de andere jaren. Het cadmium gehalte is zeer laag en bleef steeds onder bepaalbaarheidgrens in alle blokken. De Zn concentratie varieert weinig en is beduidend lager dan wat berk opneemt uit de afdeklaag. Ook het Pb gehalte is laag en enkel betrouwbaar meetbaar in 2019 en 2020. Het koper gehalte varieert tussen de groeijaren zonder duidelijk patroon. Net als bij berk zien we ook bij zwarte els voor Cr en Ni verhoogde concentraties in 2018 ten opzichte van de andere jaren. Het fenomeen van een op-concentratie van metalen (of nutriënten) tijdens droogtejaren komt voor doordat het blad door de droogte niet volledig kan ontluiken (en dus klein blijft) en

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////// Pagina 63 van 91

per eenheid bladmassa de concentratie toeneemt. In dat geval echter neemt de concentratie evenredig toe voor alle chemische elementen en hier wordt dit enkel bij Cr, Ni en mogelijks Cd vastgesteld. De verklaring zal dus eerder liggen bij droogte-effecten in het bodemmilieu die de specifieke opname van deze metalen determineren. Dit kan te maken hebben met specifieke redox condities (Cr(III) vs. Cr(Vi)) maar ook met micro-biologische processen (bacteriën) of werking van fungi (mycorrhizen, ...)

Figuur 43. Evolutie van de concentratie aan zware metalen in het blad van zwarte els in de pilootproef.

De evolutie van de Cr concentratie in het blad van zowel berk als els is weergegeven in Figuur 44. Zoals initieel waargenomen is de (gemiddelde) concentratie in het blad van els steeds hoger dan in dat van berk. In het extreme droogtejaar 2018 pieken de Cr concentraties voor beide soorten en in alle blokken. Na 2018 zien we een overwegend dalende trend. De hoogste gemiddelde concentratie (stippellijn) in het blad van berk vinden we in blok 1063, dus zonder afdeklaag. De andere gemiddelde concentraties zijn zeer vergelijkbaar. In het blad van zwarte els vinden we de hoogste concentratie terug bovenaan het talud (blok 1068), maar gemiddeld is dit vergelijkbaar met blok 1069 onderaan het talud. Een per observatiejaar gepaarde t-test wijst alvast op niet significant verschil (p=0.75).

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////// Pagina 64 van 91

www.vlaanderen.be/inbo

Figuur 44. Evolutie van Cr concentratie in het blad van berk en els in de pilootproef. De gemiddelde bladconcentratie voor de periode 2017-2020 wordt aangegeven door de stippellijn. Zone 2 is niet afgedekt en zone 5 wel.

Bij de monitoring van de bladgehaltes in de pilootproef werd tevens de ‘centrumboom’ bemonsterd, die reeds een 5-6 m hoogte had bij de aanleg van de pilootproef (Figuur 45) en dus diep geworteld in de zone zonder begroeiing (zie blok 1065 in Figuur 20).

Figuur 45. Centrumboom van berk reeds aanwezig in pilootproef (Foto april 2017)

Figuur 46. Evolutie bladconcentratie van alle gemonitorde berken in de pilootproef voor de periode 2017-2020.

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////// Pagina 65 van 91

De bladconcentratie aan Cr van deze centrumboom is doorgaans lager dan de concentraties van de jongere berken in alle blokken (significant; p < 0.05) verschillend van berken uit blokken 1063 en 1062. Vermits de concentratie daalt bij de jongere bomen valt te verwachten dat hun Cr-bladconcentratie ook op latere leeftijd zal evolueren tot onder de 5 µg g -1 DS. Dit is in lijn met de gemiddelde concentraties voor berk zoals vermeld in Tabel 6.

4.2.5

Bioconcentratiefactoren voor Chroom in blad van berk en zwarte els

Een bioconcentratiefactor (BCF) is simpelweg de bladconcentratie gedeeld door de bodemconcentratie. Het is dus een maat voor de opname van een zwaar metaal in een plantenorgaan. Wanneer deze factor hoger is dan 1 dan wordt wel degelijk het metaal opgeconcentreerd in het blad en is ecotoxicologische doorvergiftiging mogelijk. De bioconcentratiefactoren berekend ten opzichte van totaal Cr gehalte (BCF Cr) als voor Cr(VI) gehalte (BCF Cr(VI)) in de opperbodem (0-30 cm) zijn opgenomen in Tabel 18. Vooreerst is onmiddellijk duidelijk dat er in geen enkel proefblok BCF-Cr waarden boven 1 voorkomen. De maximale BCF-Cr waarde bij berk is 0.045 en bij zwarte els 0.105 en de verschillen tussen deze boomsoorten is statistisch significant (p=0.001 in een gepaarde t-test). Dus zwarte els neemt gemiddeld meer Cr op in het blad dan berk in hetzelfde blok en tijdens hetzelfde groeijaar. BCF-Cr(VI) waarden hoger dan 1 komen daarentegen wel voor, niet in proefblok 1062, maar wel in de blokken 1068, 1063 en 1069 en zowel bij berk als zwarte els. Dus de Cr concentraties in het blad zijn er hoger dan de Cr(VI) concentraties in de bovenste bodemlaag. Opvallend is dat dit ook voorkomt bij berken die groeien op de afdeklaag (blok 1068 & 1069). Ook vinden we significant hogere BCF waarden terug bij zwarte els dan bij berk, met BCF Cr(VI) die kunnen oplopen tot 5.7. Dit bevestigt dat zwarte els gevoeliger is voor Cr en wellicht ook meer Cr(VI) opneemt dan berk.

Tabel 18. Jaarlijkse bioconcentratiefactoren voor blad van berk en els ten opzichte van 0-30 cm bodemconcentraties. Waarden hoger dan 1 zijn vet gedrukt.

Jaar

Proefblok 1062 Berk BCF Cr

Proefblok 1068 Els

Berk

Els

BCF Cr(VI)

BCF Cr

BCF Cr(VI)

BCF Cr

BCF Cr(VI)

BCF Cr

BCF Cr(VI)

2017 0.000

0.002

0.001

0.006

0.015

1.000

0.086

5.587

2018 0.013

0.426

0.018

0.599

0.046

0.725

0.105

1.673

2019 0.001

0.007

0.001

0.008

0.003

0.033

0.007

0.074

2020 0.001

0.108

0.002

0.257

0.003

0.086

0.008

0.231

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////// Pagina 66 van 91

www.vlaanderen.be/inbo

Jaar

Proefblok 1063 Berk BCF Cr

Proefblok 1069 Els

Berk

Els

BCF Cr(VI)

BCF Cr

BCF Cr(VI)

BCF Cr

BCF Cr(VI)

BCF Cr

BCF Cr(VI)

2017 0.005

1.161

0.003

0.716

0.004

0.565

0.035

4.709

2018 0.022

0.990

0.031

1.372

0.021

1.048

0.065

3.303

2019 0.009

0.428

0.008

0.359

0.008

0.426

0.022

1.122

2020 0.006

0.216

0.013

0.470

0.004

0.122

0.011

0.351

Figuur 47. PCA van de proefblokken (blok-observatiejaar) van Berk met Cr concentraties in bodem en blad en verklarende bodemvariabelen.

Wanneer we een principale componenten analyse uitvoeren voor de proefblokken met berkenplantsoen verklaren de eerste twee assen van de PCA samen 69% van de totale variantie (Figuur 47). De eerste as (PC1) wordt vooral bepaald door het totaal Cr gehalte (hoe negatiever op de PC1 as, hoe meer Cr in de bovenste bodemlaag van 0-30 cm werd vastgesteld) en het klei gehalte dat hiermee negatief is gecorreleerd (dus in positieve richting op PC1). Het Cr(VI) gehalte is sterk gecorreleerd met het totale Cr gehalte (zoals voorheen aangetoond) wat zichtbaar is in de kleine hoek die beide vectoren maken. Hogere Cr bodemconcentraties zijn gecorreleerd met een hogere pH en een hoger gehalte aan organisch materiaal (OM), maar negatief gecorreleerd met een hoger kleigehalte. Het vochtgehalte in de bodem op het moment van de bladstaalname correleert vooral met meer klei in de bovenste bodemlaag.

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////// Pagina 67 van 91

Het Cr gehalte in het blad (Cr_blad) bepaalt in de sterkste mate (loading van 0.63) de tweede component (PC2) en correleert logischerwijs met een hogere BCF voor totaal Cr. Opmerkelijk is dat de vectoren van de bladconcentraties aan Cr loodrecht staan op de bodemconcentraties (zowel voor totaal Cr als Cr(VI)) wat aangeeft dat die niet gecorreleerd zijn. De ellipsen groeperen de blokken met en zonder afdeklaag. De blokken met afdeklaag situeren zich duidelijk aan de rechterkant van de PCA wijzend op een hoger klei en vochtgehalte, en lager Cr bodemgehalte in de afdeklaag. In blok 1068 op de afdeklaag komt echter wel in 2018 een hoger Cr gehalte in het blad van berk voor, terwijl dat in 2019 veel lager is. Dit maakt dat er grote variatie is in Cr bladconcentraties tussen de groeijaren op de afdeklaag en dat andere factoren, niet bepaald in deze studie, hier een determinerende rol spelen. Eenzelfde PCA analyse werd ook uitgevoerd op zwarte els in de pilootproef, waarbij onderscheid wordt gemaakt tussen de proefbomen onderaan en bovenaan het talud ( Figuur 48). Beide assen PC1 en PC2 verklaren samen 70% van de variatie waarbij de eerst component 50%. De milieuvariabelen creëren dezelfde multidimensionele ruimte als in Figuur 46, alleen is hier het bodem-Cr gehalte in de positieve richting van PC1 georiënteerd.

Figuur 48. PCA van de proefblokken (blok-observatiejaar) van zwarte els met Cr concentraties in bodem en blad en verklarende bodemvariabelen

Ook hier geldt dat de hoogste bodemconcentraties aan Cr (en Cr(VI)) voorkomen in proefblok B1062 (alle jaren), maar de hoogste bladconcentraties onafhankelijk hiervan B1068 en B1069 te vinden zijn voor het jaar 2017 en 2018, terwijl in 2019 en 2020 eerder lage bladconcentraties werden vastgesteld. Ook hier geen eenduidig verband tussen bodemconcentratie en bladconcentratie voor het metaal Cr.

4.2.6

Effect van afdeklaag op bladconcentraties proefbomen

Tabel 19 lijst de eigenschappen op van de afgedekte en niet afgedekte zone en de

concentraties in de bladeren van de aangeplante berken bij aanvang van de pilootproef. Deze bladconcentraties in de berken uit 2017 moeten met de nodige omzichtigheid worden ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////// Pagina 68 van 91

www.vlaanderen.be/inbo

geïnterpreteerd omdat het eerste groeijaar de bodem- en bemestingscondities in de kwekerij nog een latente rol spelen. Vanaf het tweede groeijaar bepalen de standplaatseigenschappen van de pilootsite in toenemende mate de bladconcentraties. Bovendien is initieel het wortelstelsel nog beperkt ontwikkeld en zullen de bladconcentraties evolueren in functie van de ingenomen wortelgroeiruimte (ontsluiten van diepere, gecontamineerde lagen). Tabel 19. Concentraties in bodem en berkenbladeren van plantsoen bij aanvang van de pilootproef (2017) Variabele

Kleigehalte (%)

pH-KCl

TOC (%)

Cd (µg g-1 DS)

Zn (µg g-1 DS)

Cr (µg g-1 DS)

Cr(VI) (µg g-1 DS)

Ni (µg g-1 DS)

As (µg g-1 DS)

Cu (µg g-1 DS)

Pb (µg g-1 DS)

Talud

Zonder afdeklaag

Met afdeklaag

(Zone 2)

(Zone 5)

Positie

Bodem

Berk

Bodem

Berk

Boven

4.8

Onder

Boven

7.6

Onder

7.3

Boven

2.3

1.7

Onder

9.2

2.1

Boven

2.4

<0.1

<0.4

0.13

Onder

<0.4

<0.1

<0.4

<0.1

Boven

280

48.7

87.5

Onder

58.1

90.7

Boven

9500

3.51

150

2.3

Onder

1300

7.08

310

1.3

Boven

2200

3.51

2.3

Onder

6.1

7.08

2.6

1.3

Boven

710

<0.5

Onder

<0.5

Boven

<0.5

<10

<0.5

Onder

<10

0.62

<10

<0.5

Boven

2.48

3.37

Onder

2.60

3.41

Boven

<0.5

Onder

<0.5

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////// Pagina 69 van 91

Het kleigehalte in Zone 2 bovenaan de talud wijkt af van de andere zones. In deze zone komt veel steenpuin voor wat de pH-KCl opdrijft naar 10. Ook in de andere zones is de pH-KCl licht basisch en is de actuele theoretisch pH-H2O nog hoger, wat in sterke mate de geringe biobeschikbaarheid van trivalent Cr zal bepalen. Opmerkelijk is dat het organisch koolstofgehalte hoger is in de niet afgedekte zone dan in de afdeklaag. Onderaan de helling is zowel het klei-als organisch gehalte hoger dan bovenaan de helling. Enkel in het gedeelte met puinbijmenging werd 2.4 µg g-1 Cd vastgesteld, de rest van de pilootproef kent Cd-bodemconcentraties onder de LoQ. Ook in de berken werd nagenoeg geen Cd in het blad aangetroffen. Zn is vaak geassocieerd aan Cd in Vlaamse bodemverontreiniging en ook hier is de hoogste bodemconcentratie in het gedeelte met puinbijmenging. Dit heeft echter geen effect op het Zn gehalte in de bladeren, dat zelfs licht hoger is in de bomen gegroeid op de afdeklaag. Kijken we naar het totaal chroomgehalte in de bodem en blad, dan verschilden de concentraties in de vier blokken, duidelijk met hoogste waarden waar er geen afdeklaag was. In de onafgedekte zone was de Cr concentratie in 2017 1.5 tot 5x hoger in blad van de berken dan deze gegroeid op de afdeklaag. Toen zagen we een duidelijk effect. De Cr concentratie in het blad was echter het hoogst in de onafgedekte zone onderaan de helling waar de totale Cr concentratie beduidend lager was dan bovenaan de helling. Dit gold ook voor de concentratie aan hexavalent Cr. Dus in het begin van de pilootproef werd ook al vastgesteld dat een verhoogde Cr concentratie in de bodem niet correleert met een hogere bladconcentratie, zowel rechtstreeks in de verontreinigde bodem als op de afdeklaag. Algemeen blijven de blad concentraties in berk lager dan deze gemeten in zwarte els (> 10 µg Cr g-1). Ook in de berk die middenin de proefzone groeit zijn de Cr concentraties relatief laag: 2.86 µg g-1). Voor Ni is vergelijkbaar met Cr de aanrijking het hoogst in het puingedeelte, maar dit heeft (voorlopig) geen enkel aantoonbaar effect op de Ni concentratie in het blad. Eenzelfde beperkt effect zien we voor As en Pb. Er wordt iets meer Cu opgenomen in de afgedekte zone dan in de niet afgedekte zone zelfs als de Cu concentratie in het puingedeelte iets hoger is. Wanneer voor de volledige monitoringsperiode 2017-2020 alle bladanalyses van de proefbomen worden samengenomen vallen toch een aantal interessante conclusies te trekken.

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////// Pagina 70 van 91

www.vlaanderen.be/inbo

Figuur 49. Boxplots van bladconcentraties van macro-nutriënten in het blad van berk jaarlijks opgemeten (2017-2020) in het onafgedekte deel van de pilootproef (Zone 2) versus de afgedekte zone (Zone 5). Significante verschillen volgens een 2 sample Wilcoxon test zijn in de figuur weergegeven.

Wat de macronutriënten in het blad van berk betreft zijn er significante verschillen tussen de berken gegroeid in Zone 2 (zonder afdeklaag) en deze in Zone 5 (met afdeklaag) zoals weergegeven in Figuur 49. De proefbomen gegroeid in de aangebrachte afdeklaag vertonen significant hogere concentraties aan N, P, K, Ca en S, maar een lager Mg gehalte. Het lagere Mg gehalte verbaast omdat in natuurlijke omstandigheden Ca en Mg bladconcentraties doorgaans sterk gecorreleerd zijn. Een mogelijke verklaring is het voorkomen van het steenpuin in Zone 2 van waaruit misschien meer Mg dan Ca te halen valt door de berken. De afdeklaag die meer klei bevat dan de oorspronkelijk arme zandbodem zorgt er dus voor dat de bomen meer nutriënten kunnen opnemen.

Wat de zware metalen betreft kan de statistische vergelijking gemaakt worden voor de metalen Cd, Zn, Pb, Cu, Cr en Ni omdat er voldoende waarnemingen boven de LoQ werden vastgesteld. Dit was niet het geval voor de metalen As, Co, Se en Hg.

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////// Pagina 71 van 91

Figuur 50. Boxplots van bladconcentraties van zware metalen in het blad van berk jaarlijks opgemeten (2017-2020) in het onafgedekte deel van de pilootproef (Zone 2) versus de afgedekte zone (Zone 5). Significante verschillen volgens een 2 sample Wilcoxon test zijn in de figuur weergegeven. De rode stippellijn geeft de LoQ aan.

In het blad van de proefbomen die groeien in de afdeklaag werden significant hogere concentraties aan Cd en Zn vastgesteld, maar geen significant hogere concentraties aan Pb, Cu, Cr of Ni. De aangebrachte afdeklaag op deze verontreinigde site heeft blijkbaar geen enkele meerwaarde om (bovengrondse) opname van Cr in het proefplantsoen van berk te beperken. De verhoogde concentraties van Cd en Zn in het blad van de bomen gegroeid op de afdeklaag blijven bovendien sterk onder de risicowaarden en zijn vergelijkbaar met concentraties op niet verontreinigde gronden.

4.2.7

Effect van afdeklaag op bladconcentraties akkerwinde

Het planten van de akkerwinde in het eerste groeijaar was niet echt succesvol. Slechts twee exemplaren konden bemonsterd worden in 2017: één in het niet afgedekte en één in het afgedekte gedeelte. Tabel 20 geeft de verschillen weer tussen de bladconcentraties. Opvallend is dat enkel voor het zware metaal Cr het gehalte hoger is in het onafgedekte gedeelte dan in het deel met afdeklaag. De maximale concentratie van 31 µg g-1 is weliswaar hoger dan ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////// Pagina 72 van 91

www.vlaanderen.be/inbo

waargenomen bij de boomsoorten, maar nog steeds ver onder de concentratie die de plant zou moeten kwalificeren als accumulatorplant (> 1000 µg Cr g -1) (Reeves et al., 1996). van der Ent et al. (2013) legt de grens voor een Cr hyperaccumulator op 300 µg g -1, dus 10x hoger dan wat hier werd waargenomen. Daar de akkerwinde slechts korte tijd heeft kunnen groeien op de site is wellicht niet het volledige accumulatie-potentieel bereikt, maar toch is dit resultaat weinig beloftevol. Tabel 20. Bladconcentraties (µg g-1) van mengmonsters van de accumulatorplant Convalaria arvensis (akkerwinde) gegroeid in een zone zonder afdeklaag (O) versus met afdeklaag (A). De verhouding A/O geeft de impact aan van de afdeklaag. Nutriënt

Rechtstreeks (O)

Afdeklaag (A)

A/O

Metaal

Rechtstreeks (O)

Afdeklaag (A)

A/O

33.98

35.3

1.04

<0.1

2405.89

2377.98

0.99

26.3

28.0

1.06

27596.41

34835.21

1.26

31.0

13.4

0.43

10964.33

19255.03

1.76

2.15

4.11

1.91

12277.76

6025.3

0.49

0.73

1.1

1.51

4005.57

4277.16

1.07

9.91

11.59

1.17

1479.14

702.59

0.47

<0.5

494.97

661.24

1.34

<0.5

41.3

41.06

0.99

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////// Pagina 73 van 91

4.3 4.3.1

BIJKOMENDE ANALYSES Zware metalen concentraties in twee soorten paddenstoelen

In november 2017 verschenen spontaan paddenstoelen die werden geanalyseerd op zware metalen omdat zwammen gekend zijn als metaal-accumulatoren. De analyseresulaten wijzen op een duidelijk verschil tussen de twee soorten wat opname van zware metalen betreft, waarbij de Vaalhoed soort 2.6 tot 14x hogere concentraties heeft dan de Melkzwam. Cd, Cr en Al worden een factor 5 tot 15x meer geaccumuleerd in Vaalhoeden dan in Melkzwammen. De Cr concentraties op droge stofbasis tot 209 µg g-1 waren de hoogste concentraties die we in de periode 2017-2020 hebben kunnen waarnemen in bovengrondse organen van de onderzochte soorten op de Keizersberg site. De wortelconcentraties in berk lagen weliswaar hoger (468 µg Cr g-1) en mogelijks is er een link tussen het wortelstelsel van berk en de Ectomycorrhiza van de Vaalhoed soort. Tabel 21. Concentraties aan zware metalen (µg g-1 DS) in twee dominante paddenstoelsoorten aangetroffen in de pilootproef Metaal

Melkzwam (M)

Vaalhoed (V)

Factor

Deelstaal 1

Deelstaal 2

Gem

Deelstaal 1

Deelstaal 2

Gem

V/M

1.44

2.02

1.73

4.78

5.14

4.96

2.9

2.69

2.44

11.7

9.76

10.8

4.2

33.1

31.5

32.3

156

209

183

5.7

0.18

0.2

0.19

1.74

3.74

14.4

66.0

66.3

187

280

233

3.5

9.35

9.42

21.12

27.94

2.6

0.88

0.89

3.54

2.89

3.22

3.6

<0.5

225

351

288

1660

1993

1826

6.3

377

549

463

2172

2131

2151

4.6

7.54

8.28

32.25

27.41

3.8

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////// Pagina 74 van 91

www.vlaanderen.be/inbo

4.3.2

Wateranalyses

Envirosoil NV liet in de monitoringsperiode diverse stalen van oppervlaktewater analyseren door EUROFINS Belgium NV, ondermeer in de gracht langsheen de pilootproef en in een verzamelput lager op de helling. De resultaten zijn opgenomen in Tabel 22. Opvallend zijn de zeer hoge concentraties in 2018, waarbij zelfs meer Cr(VI) gerapporteerd werd dan totaal Cr (theoretisch niet correct, maar mogelijks te wijten aan verschillende analysetechnieken). In 2018 werd in de gracht dus 3x meer Cr totaal en 20x meer Cr(VI) vastgesteld dan in 2017, terwijl in de verzamelput een vergelijkbaar totaal Cr gehalte maar een ~80 maal hogere Cr(VI) concentratie werd gemeten. In 2019 waren de concentraties in het grachtwater lager dan 2018, maar nog steeds verontrustend hoog.

Tabel 22. Totaal Cr en Cr(VI) concentraties in de gracht en verzamelput van de pilootproef. Oppervlaktewater Jaar

Gracht

Verzamelput

Totaal Cr

Cr(VI)

Totaal Cr

Cr(VI)

µg l-1

2017

1900

390

1800

2018

6600

7600

1600

3400

2019

3700

3600

In 2019 werd geen waterstaal verzameld in de verzamelput maar wel het slib ervan. In het slib werd een totaal Cr concentratie van 2200 µg g-1 DS vastgesteld en 51 µg g-1 Cr(VI).

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////// Pagina 75 van 91

5 DISCUSSIE 5.1 5.1.1

CR CONCENTRATIES IN BODEM EN OPPERVLAKTEWATER Bodem

Cr is een element dat voornamelijk in twee oxidatiestaten voorkomt: trivalent (Cr(III)) en hexavalent (Cr(VI)). Elementair chroom (Cr(0)) komt zelden voor in het natuurlijke milieu en de andere oxidatiestaten zijn ook onstabiel in de bodem (Guertin et al., 2004). De valentie van Cr heeft een belangrijk effect op het transport en gedrag van Cr en dus ook op het type en kostprijs van remediëring en sanering (Hawley et al., 2004).

Cr(VI) is water-oplosbaar en veel meer mobiel dan Cr(III) en dus moeilijker te verwijderen uit water. Bovendien is het de meer toxische vorm van Cr, ongeveer 10 tot 100x meer toxisch dan Cr(III) via de acute orale route bij mens en dier, vermoedelijk door het sterkere oxidatiepotentiaal en membraan transport van Cr(VI) (Hawley et al., 2004). De hoofdreden waarom bij planten Cr(VI) meer toxisch is dan Cr(III) is dat het vrije OH-radicalen genereert wanneer het afgebouwd wordt tot Cr(III). Deze energetische OH radicalen kunnen DNA muteren en leiden tot andere toxische effecten. Cr(VI) veroorzaakt doorgaans groeireductie voornamelijk te wijten aan schade berokkend aan het wortelsysteem (Salunkhe et al., 1974).

In de bodem en gesteenten is er een vrij wijde natuurlijke variatie aan Cr concentratie. Leisteen en bodems met fijne textuur hebben meestal de grootste concentraties, terwijl bodems met als moedermaterialen graniet, carbonaten of sedimenten met grove texturen (zand) eerder de laagste Cr concentraties vertonen.

Natuurlijke achtergrondswaarden van Cr in Vlaamse bosbodems (n=2458 observaties uit INBOdem) variëren tussen 4.97 en 81.1 µg Cr g -1 DS (P5-P97.5) met een gemiddelde van 27.2 µg Cr g-1 en mediaan van 20 µg Cr g-1. Deze achtergrondswaarden komen overeen met deze bekomen door Martens et al. (1994) vermeld in OVAM (2010) die variëren van 17.3 µg g -1 in zandbodems; 27 µg g-1 in leembodems en 45.4 µg g-1 in kleibodems. In Vlaamse overstromingsgebieden, meestal aangerijkt met zware metalen door sedimentafzet (slib), werden door INBO Cr bodemgehaltes gemeten tussen de 6 en 652 µg Cr g -1. VLAREBO 2008 rekent voor bestemmingstype I en II (Natuur en Landbouw) met een streefwaarde van 85.8 µg g -1, een richtwaarde van 91 µg g -1 en een bodemsaneringsnorm van 130 µg Cr g-1 bij gehanteerde bodemeigenschappen klei = 20%, OM = 1% en pH = 7 (berekeningen Envirosoil NV). Leefmilieu Brussel hanteert in CODES VAN GOEDE PRAKTIJK N°4 (versie 27/03/2019) een saneringsnorm voor Cr(III) in bodem van 91 µg g -1 (de richtwaarde in Vlaanderen) en vermeldt geen norm voor Cr(VI). In een OVAM rapport (OVAM, 2010) wordt een herziening voorgesteld voor de BSN van 130 µg Cr g-1 naar 70.3 µg Cr g-1 en wordt een ecotoxicologische BSN voor landbouwgebieden op 560 µg Cr g-1 gesuggereerd. Deze waarden zijn echter (nog) niet officieel geïmplementeerd. De

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////// Pagina 76 van 91

www.vlaanderen.be/inbo

BSN I voor Cr(VI) werd gelegd op 8 µg g -1, maar bij herziening wordt ook deze mogelijks verlaagd naar 6.6 µg Cr(VI) g -1 DS. Binnen de pilootproef werden bodemgehalten aan Cr(III) tot 14000 µg g -1 vastgesteld (107x BSN I) en tot 4700 µg Cr(VI) g-1 (588x BSN I). De site Keizersberg is dus zeer zwaar verontreinigd met Cr en vooral met Cr(VI). Van alle andere door Envirosoil NV onderzochte zware metalen in de bodem (As, Cd, Cu, Hg, Pb, Ni en Zn) werden enkel voor Ni en Pb overschrijdingen vastgesteld van de BSN I. Binnen de pilootproef werd een maximum waarde van 710 µg Ni g -1 (BSN I: 93 µg g-1) vastgesteld en voor Pb max 640 µg g-1 (echter slechts op 1 locatie). Het probleemelement in het studiegebied is dus hoofdzakelijk Cr en in tweede instantie Ni.

5.1.2

Water

Voor oppervlaktewater bedraagt de norm voor Cr-totaal 50 μg l-1 (Vl. Reg., 1999, OVAM, 2010). In grondwater is in het algemeen de Cr concentratie zeer laag en onder LoQ, nl. <1 μg l-1 (WHO, 1993) en in Vlaanderen mag drinkwater (leidingwater) maximaal 50 μg Cr l-1 bevatten (OVAM, 2010). Leefmilieu Brussel hanteert in CODES VAN GOEDE PRAKTIJK N°4 (versie 27/03/2019) een saneringsnorm in water van 30 µg Cr l-1. Net als voor bodem ligt deze saneringsnorm in Brussel dus lager dan in Vlaanderen. Antropogene Cr contaminatie van water is doorgaans vele malen hoger dan contaminatie door natuurlijke processen, welke veelal onder de 10 µg l-1 liggen. In verontreinigde gebieden kunnen Cr(VI) meetwaarden oplopen tot 300-500 mg l-1 tot zelfs maximaal 14 g l-1 (OVAM, 2010). Een gele kleur van het water kan onderscheiden worden vanaf 1 mg l-1 Cr(VI) (Guertin et al., 2004). Dit werd geregeld waargenomen in de zone van pilootproef (Figuur 51) net als fluogele nodules in de bodemaggregaten ter hoogte van het steenpuin (Figuur 52). Merk op dat beide een vergelijkbare kleur hebben.

Figuur 51. Een gele kleur van het water wijst op een CrVI gehalte van > 1 mg/l (locatie pilootproef)

Figuur 52. Detailopname bodemaggregaten met fluo-gele nodules (locatie pilootproef)

De hoge concentraties die gedetecteerd werden door Envirosoil NV in de gracht langsheen de pilootproef overstijgen vele malen de norm van 50 µg l-1 tot zelfs 132x voor totaal Cr in 2018.

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////// Pagina 77 van 91

Opmerkelijk is de enorme variatie aan Cr(VI) concentraties die tussen de jaren werd vastgesteld, waarbij vermoedelijk het neerslagregime een rol speelt. Momenteel is er nog geen bodemsaneringsnorm voor Cr(VI) in het grondwater bepaald. Indien men als criterium voor de norm drinkwaterkwaliteit hanteert, kan men -bij gebrek aan andere voldoende onderbouwde grenswaarden- terugvallen op de richtwaarde van WHO voor Crtotaal (WHO, 1993, 1996a). Hierdoor wordt voorgesteld om de bodemsaneringsnorm voor Cr(VI) op 50 μg l-1 te stellen (i.e. dezelfde norm als voor 3-waardig Cr) en als de drinkwaternorm (OVAM, 2010). Het oppervlaktewater is gecontamineerd met een factor 7 tot 152x ten opzichte van deze voorgestelde norm. De algemeen beschouwde veilige concentratie van Cr in drinkwater voor vee is 100 µg l -1 (OVAM, 2010). Het water in de gracht en in de verzamelput overschrijdt deze concentratie 19x in 2017, 34-76x begin 2018 en 36x in 2019. Tot op heden werd wel vastgesteld dat de gracht en verzamelput voor een groot deel van het jaar droog staat, maar er is wel een potentieel risico voor dieren.

5.2 5.2.1

CONCENTRATIES IN BOVENGRONDSE PLANTENDELEN EN ECOTOXICOLOGISCHE RISICO’S Algemeen

Er is nog geen overtuigend bewijs geleverd dat Cr een essentiële rol speelt in het metabolisme van planten. Wat vaststaat is dat Cr-opname in planten niet door een specifiek en actief opnameproces verloopt. De Cr concentratie in planten wordt grotendeels gecontroleerd door de oplosbare Cr concentratie in de bodem (Kabata-Pendias, 2001), m.a.w. plantconcentraties kunnen een goede indicator zijn voor de biobeschikbare fractie. De hoeveelheid Cr-opname is afhankelijk van allerlei bodem- en plant gerelateerde factoren. Over het algemeen wordt er een hogere Cr accumulatie vastgesteld in de wortels dan in stengel of blad en de laagste concentratie in de vruchten (Kabata-Pendias, 2001). In gebieden met van nature hoge Cr bodemconcentraties wordt dit vaak gerelateerd met de slechte groei van bosbomen (KabataPendias, 2001) Symptomen voor Cr toxiciteit zijn vooral verwelking van de topscheuten en wortelschade, maar ook chlorose aan jonge bladeren. Volgens sommige bronnen wordt de fytotoxische grens reeds op 5 µg g-1 DS (plant) gelegd (OVAM, 2010).

5.2.2

Bladconcentraties in boomsoorten

In Vlaanderen vertonen bladconcentraties in bomen meestal < 2 µg Cr g -1 DS. In wilgen en populieren in landbouwgebied worden soms hogere bladconcentraties gemeten tot 10 µg Cr g 1 . In overstromingsgebieden waar de bodemconcentraties aan Cr kunnen oplopen tot 652 µg Cr g-1 lagen alle bladconcentraties van geteste bomen (n=136) onder de 14 µg Cr g -1 en kwam de [blad]/[bodem] bioconcentratiefactor (BCF) niet boven de 0.21 uit. Dus nergens vonden we totnogtoe een hogere Cr concentratie in het blad dan in de bodem. In deze studie werd maximaal een Cr bladconcentratie van 28.4 µg Cr g -1 gemeten in de pilootproef (aangetaste bomen) en 13.7 µg Cr g -1 over de gehele site, beide in zwarte els, maar ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////// Pagina 78 van 91

www.vlaanderen.be/inbo

wel bij bodemconcentraties van > 5000 µg Cr g -1 (BCF <0.005). De fytoaccumulatie van Cr in het blad van bomen lijkt dus laag, ook bij hoge bodem-concentraties van zowel Cr(III) als Cr(VI). Wat we wel hebben aangetroffen is BCF > 1 voor Cr(VI) in de pilootproef ( Tabel 18), wat aangeeft dat het meer mobiele Cr(VI) toch kan aanleiding geven tot een zekere opconcentratie in het blad. Er bestaan geen normen voor aanvaarbare gehalten in het blad van boomsoorten, maar wel voor mogelijks afgeleiden zoals groencompost. Volgens VLAREA bedraagt het maximale Cr gehalte in groencompost 250 µg Cr g -1 DS. Normen voor VLACO groencompost zijn strenger en mogen niet meer dan 70 µg Cr g -1 DS bevatten. In beide gevallen voldoen de bladconcentraties van de site aan deze normstellingen. Van de 12 boomsoorten die getest werden vertoonde zwarte els duidelijk de hoogste concentraties (7.41-13.7 µg Cr g-1 in de verkenning en tot 28.4 µg Cr g -1 in de pilootproef) terwijl berk eerder lagere bladconcentraties vertoonde (1.46-2.53 µg g-1 in de verkenning en tot maximaal 13.9 µg Cr g -1 in de pilootproef), maar wel hogere wortelconcentraties. Pulford et al. (2001) onderzocht Cr in berken (blad, twijgen, schors, hout, wortel) op een stort van chroomafval (Cr totaal: 1630 µg g -1 in de 0-25 cm bodemlaag). In alle bovengrondse delen waren de concentraties kleiner dan hun LoQ van 5 µg g -1, terwijl in de wortels tot 157 µg Cr g -1 DS werd gemeten. In dezelfde studie werden in een hydrocultuur met 10 mg Cr l-1 een 9 tal boomsoorten getest en bleek BEPE (Berk) opnieuw een bladconcentratie te hebben < 5 µg g -1 DS, terwijl SACA (boswilg) 7.5 µg g-1 en ALGL (zwarte els) 12.5 µg g -1. Dit bevestigt de hogere opname door zwarte els zoals ook in deze studie werd vastgesteld. Pulford et al. (2001) concludeerde dat de beperkte transfer van Cr van wortel naar bovengrondse plantendelen betekent dat de geteste bomen voor Cr-fytoextractie weinig geschikt zijn maar eerder kunnen dienen voor fytostabilisatie en het afschermen van chroom verontreinigde sites.

5.2.3

Bladconcentraties in kruidachtige soorten

Van kruidachtige planten werd enkel de potentiële hyperaccumulator Convulvulus arvensis L. (akkerwinde) geanalyseerd (Figuur 53). Gardea-Torresdey et al. (2003) hadden scheuten van akkerwinde blootgesteld aan 20 mg l-1 Cr(VI) in een groeimedium. Vergelijk met de 7.6 mg l-1 vastgesteld in de gracht van de pilootproef. Akkerwinde slaagde erin om 3800 µg Cr g -1 DS te accumuleren in vitro. In veldproeven zou 2100 µg Cr g-1 DS moeten haalbaar zijn waardoor de plant volgens de literatuur potenties heeft als hyperaccumulator (> 1000 µg Cr g -1).

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////// Pagina 79 van 91

In onze terreinproef werd meermaals door ANB getracht om akkerwinde te introduceren door planting en nadien vegetatief te vermeerderen. Door het uitzonderlijk droge voorjaar 2017 (en ook in 2018) echter stierven de meeste planten af. Slechts 2 “pollen” hadden het overleefd en werden geanalyseerd. Maximaal werd een concentratie van 31 µg Cr g-1 bereikt, maar mogelijks was de blootstellingsduur (enkele maanden groei) veel te kort om dit afdoend te evalueren. Akkerwinde is meerjarig en we vermoeden dat pas na enkele jaren en bij volle ontwikkeling van de wortels (mogelijks tot 150 cm diep) het accumulatiepotentieel in situ aangetoond kan worden. In deze pilootproef kon enige accumulatie dus niet aangetoond worden. Figuur 53. Aangeplante akkerwinde.

5.2.4

Schorsconcentraties

De waargenomen Cr concentraties in de schors variëren van 0.84 tot 6.56 µg g -1 met de hoogste in SAAL (schietwilg). De hoogste Ni concentratie bedroeg 3.37 µg g -1. Er zijn voor zover bekend geen kwaliteitseisen waaraan diervoeding moet voldoen inzake de aanwezigheid van chroom (OVAM, 2010). In het Nederlandse LNV-rapport (LNV, 1991) wordt vermeld dat vee tot 300 à 2000 µg Cr g -1 in veevoeding kan verdragen. Dit is dus > 50x hoger dan de hoogste concentratie die we in wilgenschors vonden. Op basis van literatuur vermeldt OVAM (2010) dat inname van meer dan ca. 2 µg Cr(VI) g -1 lichaamsgewicht per dag schadelijk kan zijn voor runderen. Dit komt overeen met 65 µg Cr g-1 in het dagelijkse rantsoen van 15 kg droge stof.

Figuur 54. Schorsvraat door schapen op Keizersberg.

Met een dosis van 6.5 µg Cr g -1 zou reeds zowat 150 kg DS aan schors door runderen (of schapen) moeten opgenomen worden om schadelijk te kunnen zijn, wat niet realistisch is.

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////// Pagina 80 van 91

www.vlaanderen.be/inbo

5.2.5

Paddenstoelen

De hoge Cr concentraties die we aangetroffen hebben in de Vaalhoed paddenstoelen is enigszins opmerkelijk omdat volgens Garcia et al. (2013) alle paddenstoelen eerder Crexcluders zijn.

Figuur 55. Bemonsterde paddenstoelen (vers) op de site van de pilootproef. Links is melkzwam soort, rechts hoogstwaarschijnlijk een vaalhoed soort.

Toch stelden we in de Melkzwammen gemiddeld 32.3 µg Cr g -1 en in de Vaalhoeden 182.8 µg Cr g-1 vast. Garcia et al. (2013) vonden in 3 soorten (Lycoperdon utriforme, Coprinus comatus en Agaricus campestris) geen hogere concentraties dan 8 µg Cr g -1 DS. Alle paddenstoelen (22 soorten, 126 samples) hadden voor Cr een BCF < 1, terwijl voor Cd de BCF veelal > 1 is. Ook Zn en Hg wordt vaak geaccumuleerd in vruchtlichamen. Zhu et al. (2011) analyseerden 14 in het wild groeiende paddenstoelen in de Chinese Yunnan provincie en stelden voor Cr een bereik vast tussen 10.7 - 42.7 µg g-1, vergelijkbaar met wat in de Melkzwam werd aangetroffen. Volgens Kalač (2016) is het meest gerapporteerde Cr gehalte in (eetbare) paddenstoelen minder dan 5 µg g-1 DS, maar is een range van 5-10 µg g-1 DS niet uitzonderlijk. Accumulerende soorten bevatten meer dan 20 µg g -1 DS. Volgens die referentie zouden beide soorten die in Keizersberg werden aangetroffen accumulerende soorten zijn. Echter, Figueiredo et al. (2007) bestudeerde de concentratie van Cr(VI) in 34 stalen van wilde paddenstoelen (15 soorten) ten opzichte van hun bodemconcentraties in twee Portugese ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////// Pagina 81 van 91

regio’s: een verontreinigde en niet verontreinigde regio. Gemiddeld werd er slechts 0.103 µg g-1 gevonden in de hoed en 0.143 µg g -1 in de steel. De gemiddelde bodemconcentratie was 84 µg g-1 voor totale Cr en slechts 0.483 µg g -1 voor Cr(VI). Zij vonden steeds een BCF < 1, maar vonden in de bodems met een hoger aandeel Cr(VI) een 10 maal hogere BCF dan op basis van totaal Cr. Zij concludeerden dat paddenstoelen preferentieel Cr(VI) opnemen en bioaccumuleren in plaats van Cr(III) en dat dus op Cr(VI) verontreinigende bodems Cr(eco)toxiciteit wel degelijk aan de orde kan zijn. Dit fenomeen zou kunnen verklaren dat de Cr concentraties die we in de paddenstoelen aantroffen een factor 10 hoger waren dan gemiddelde Cr concentraties in paddenstoelen zoals vermeld in de wetenschappelijke literatuur. Bovendien zijn verschillende soorten Vaalhoeden (zoals Hebeloma mesophaeum – Tweekleurige vaalgoed) ectomycorrhizavormend en leven die in symbiose met berk. Vermits uitgerekend die berken hogere concentraties in hun wortels hebben is het zeer waarschijnlijk dat via het mycelium van de ectomycorrhyzae Cr wordt uitgewisseld en dat dit leidt tot hogere Cr gehalten in de vruchtlichamen. Paddenstoelen zijn dan weer voedsel voor kleine zoogdieren en insecten en via deze weg kan chroom in hogere concentraties in het voedselweb terecht komen, dan via bladvraat of vruchten.

5.3

CONCENTRATIES IN ONDERGRONDSE PLANTENDELEN EN ECOTOXICOLOGISCHE RISICO’S

Na absorptie door de wortels (Figuur 56), wordt chroom slechts beperkt getranslokeerd doorheen de plant en grotendeels vastgelegd door de wortels zelf (Pal Singh et al., 2013). Wortels nemen doorgaans een factor 10 tot 100x meer Cr op dan bovengrondse plantendelen (Hawley et al., 2004). Dit klopt met de vaststellingen in Keizersberg: de Cr concentraties die we bij de verschillende boomsoorten vaststelden varieerde van 0.85 - 675 µg g-1 en de gemiddelde wortelconcentratie was 132 µg Cr g -1 tegenover 2.85 µg Cr g-1 in het blad (46x).

Figuur 56. Vers genomen wortelmateriaal. Voorafgaand aan droging en analyse werden de bodemdeeltjes van de wortels gewassen met gedemineraliseerd water.

De hoogste concentraties stelden we vast in SAAL (schietwilg) en BEPE (berk), respectievelijk 675 en 468 µg g-1. Speciaal bij de soort wilg worden hoge concentraties gerapporteerd in de wortels. Yu et al. (2008) vermeldt tot 721 µg g-1 en 1287 µg g-1 in de wortels van Salix matsudana Koidz blootgesteld aan respectievelijk Cr(VI) en Cr(III) hydroponic concentraties. Ook in een watercultuur experiment werden door Pulford et al. (2001) tot 2860 µg Cr g-1 DS vastgesteld in de wortels van SACA (boswilg), 3490 µg Cr g-1 DS in Salix viminalis (katwilg), 610 µg Cr g-1 DS in BEPE (berk), 1010 µg Cr g-1 DS in ALGL (zwarte els) tot zelfs 3600 µg Cr g-1 DS in cultuur-

populieren (Populus euroamericana).

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////// Pagina 82 van 91

www.vlaanderen.be/inbo

Cr(III) blijkt vooral te binden aan de celwanden van wortels, waardoor er relatief weinig translocatie is van Cr naar bovengrondse delen (Kabata-Pendias, 2001). De opnameprocessen verschillen echter afhankelijk van de speciatie van de Cr verontreiniging. Cr(III) zou eerder passief worden opgenomen door wortels terwijl Cr(VI) eerder penetreert via het sulfaattransportsysteem in de wortelmembranen door de hoge structurele similariteit tussen chromaat (CrO2 4-), een voornaam Cr (VI) oxyanion, en sulfaat (SO 2 4-) (Yu et al., 2008). Vermits er verschillende opname, assimilatie en translocatie processen zijn voor Cr(VI) and Cr(III) zullen afhankelijk van het type chroom verontreiniging andere phytoextractie of –stabilisatie technieken bekeken moeten worden. In de literatuur wordt geregeld gewag gemaakt van rhizofiltratie (Hawley et al., 2004; Pal Singh et al., 2013) wat wijst op de potentie van plantenwortels voor extractie van Cr uit afvalwaters. Vooral terrestrische planten met lange fijne wortels en met een hoge specifieke oppervlakte zouden geschikt zijn voor sorptie en opname van Cr uit een waterlichaam. Enkel levende wortels zouden in staat zijn om Cr uit een waterige oplossing te verwijderen.

5.4 5.4.1

VERDER ONDERZOEK Aanplanting

Het berkenplantsoen werd intensief opgevolgd in de periode 2017 – 2020. Het aantal proefbomen binnen elke proefblok is drastisch gedaald en laat niet meer toe betrouwbare statistische analyses te verrichten tussen de blokken. Een paar individuele bomen zoals de centrumboom (berk) en de overlevende elzen kunnen wel nog extensief gemonitord worden in het kader van vervolgstudies. De uitgangssituatie is immers goed gedocumenteerd Naarmate de bomen zich verder ontwikkelen (boven- en ondergronds) zullen wellicht de concentraties in blad, schors en wortels verder evolueren. Vooral de accumulatiesnelheid van Cr in de wortels (in situ) is wetenschappelijk onontgonnen terrein en kan ook bepaald worden bij de ruimere set van boomsoorten buiten de pilootproef.

5.4.2

Opnameprocessen van Cr(III) en Cr(VI)

Uit deze vierjaarse monitoring bleek dat er geen eenduidig verband is tussen de concentraties van Cr(III) en Cr(VI) in de vaste bodemfase (minerale bodem en OM) enerzijds en de bladconcentraties anderzijds. Ook variëren de bodemconcentraties van beide Cr-species sterk tussen de jaren. PCA toonde aan dat de stuurvariabelen pH, kleigehalte en organische materiaal die opname in het blad niet konden verklaren, laat staan voorspellen. Een essentiële schakel om dit complexe opnameproces beter te begrijpen is dan ook na te gaan wat de Cr(VI) en Cr(III) concentraties zijn in de waterige fase (de bodemoplossing; soil solution) van waaruit de wortels de metalen opnemen. En vooral om na te gaan welke variabelen de mobilisatie van zowel trivalent als hexavalent Cr van vaste bodemfase naar bodemoplossing bepalen.

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////// Pagina 83 van 91

5.4.3

Bodembiota

Een correcte ecotoxicologische assessment vraagt om na te gaan wat de Cr opname is in sleutelorganismen zoals bacteriën, fungi, regenwormen en zoogdieren (bvb mollen). Regenwormen werden vastgesteld in de aangebrachte afdeklaag (Figuur 57) en zullen tijdens de winter(koude) in de diepere gecontamineerde lagen geleefd hebben. Het nagaan van de overleving en de Cr accumulatie in deze bioindicator, waarvoor veel referentiegegevens voor zware metalen beschikbaar zijn, is zeer zinvol. Desnoods kunnen anekische regenwormen (bvb Lumbricus terrestris) actief geïntroduceerd en ecotoxicologisch opgevolgd worden. De impact van de Cr verontreiniging op de bodembacteriën gemeenschappen kan relatief goedkoop nagegaan worden met Biolog Ecoplates door zogenaamde ecofysiologische profiling. De verschillen tussen de biologische bodemkwaliteit tussen de zones met en zonder afdeklaag kan hierdoor nagegaan worden. Andere mogelijke methodes om de verontreinigngsimpact na te gaan is met PFLA analyse of eDNA metabarcoding van de bodem. Het INBO is momenteel deze laatste methode om de volledige bodembiodiversiteit in kaart te brengen verder aan het optimaliseren en valideren. Deze onderzoekssite kan in de toekomst door INBO of andere onderzoeksinstellingen gebruikt worden om toxicologische effecten op het bodemleven te screenen.

Figuur 57. Regenworm voorkomend in de aangebrachte afdeklaag. Overleven deze wormen en accumuleren ze Cr?

5.4.4

Figuur 58. Vaststelling van een dode mol op 1 juni 2017: doodsoorzaak ? Teveel Cr in regenwormen of andere bodemorganismen ?

Fungi

De hoogste Cr concentraties werden vastgesteld in paddenstoelen. Arbusculaire en ectomycorrhizale fungi zouden wel eens het meeste Cr (bovengronds) kunnen accumuleren in hun vruchtlichamen. Interessant is om na te gaan of ze die Cr rechtstreeks uit de bodem(oplossing) halen dan wel via symbiose met wortels van de boomsoort (voor de gevonden zwammen hier de berk). Bovendien is het goed om de hypothese na te gaan of Cr(VI) makkelijker door deze zwammen kan opgenomen worden dan Cr(III), en of ze daardoor als bio-indicator voor Cr(VI) ecosysteemcontaminatie zouden kunnen dienen. Het risico van biomagnificatie via deze zwammen dient ook onderzocht te worden.

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////// Pagina 84 van 91

www.vlaanderen.be/inbo

5.4.5

Oppervlaktewater

Contaminatie van oppervlaktewater met Cr(VI) kan levensbedreigend zijn voor aquatische biota, terrestrische invertebraten en zoogdieren. Er dient nagegaan wat de risico’s zijn voor directe opname van gecontamineerd water door deze organismen. Eventueel kunnen in vitro ecotox testen worden uitgevoerd met water verzameld in de pilootzone.

5.4.6

Kiemtesten

Het is opvallend dat de ‘kale’ zone lange tijd onbegroeid is gebleven in tegenstelling tot de afgedekte zone. Deze laatste had natuurlijk een voorsprong door de aanwezigheid van een zaadbank, maar natuurlijk ook lage Cr concentraties. Door kiemtesten kan nagegaan worden of de Cr bodemverontreiniging een kiemremmend effect heeft en welke zaden daar het meest gevoelig voor blijken te zijn. Deze kiemtesten zouden potentieel ook kunnen ontwikkeld worden als screeningstest voor bodemkwaliteit.

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////// Pagina 85 van 91

6 CONCLUSIES De site Keizersberg is wetenschappelijk interessant door de specifieke contaminatie van zowel trivalent als hexavalent chroom in de bodem door historische verontreiniging en maakt daardoor specifiek en gericht onderzoek naar effecten van Cr bodemverontreiniging mogelijk. Er zijn grote verschillen tussen de Cr concentraties in blad, schors en wortels zoals vastgesteld bij 12 boom- en struiksoorten. De hoogste bladgehalten aan Cr werden vastgesteld bij zwarte els, de soort die bovengronds de meest duidelijke vitaliteitsproblemen en sterfte vertoonde. Chroom accumuleert vooral in de wortels en deze gehalten zijn een factor 10 tot 100 hoger dan in blad of schors van zowat alle onderzochte boomsoorten. Tijdens de monitoringsperiode 2017-2020 van de pilootproef werden de hoogste Cr concentraties in het blad van berk vastgesteld in het droogtejaar 2018, wat doet vermoeden dat het neerslagregime een rol speelt bij het opnameproces. De afdeklaag van 30 cm heeft een duidelijk effect op de groei van kruiden, maar zorgt tegelijk voor een verhoogde (wortel)concurrentie voor vocht met de proefbomen. Berken die groeien op de afdeklaag bevatten gemiddeld niet minder Cr dan de referentie dus de afdeklaag heeft geen duidelijke meerwaarde om bovengrondse Cr opname in bomen te beperken. Akkerwinde kon zich niet bewijzen als potentiële Cr hyperaccumulator. De vitaliteit en groei van de aangeplante exemplaren tijdens de droge zomers van 2017 en 2018 was ondermaats en de Cr accumulatie ruim onder de verwachting. De hoogste concentraties van Cr in bovengrondse biomassa werden vastgesteld in spontaan ontwikkelde paddenstoelen in de nabijheid van de centrale berk in de proefzone. Zij vormen een mogelijk risico voor doorvergiftiging in het voedselweb. De waarnemingen van Cr gehalten in de vruchten van bomen en struiken bevestigen de literatuur dat Cr helemaal niet opgenomen wordt in vruchten en zaden, eventuele doorvergiftiging naar insecten, vogels en zoogdieren (incl de mens) is onwaarschijnlijk. Cr(VI) is wateroplosbaar en het meest toxisch en het gedrag ervan baart dan ook de meeste zorgen. Door de hoge neutrale tot basische bodem-pH binnen het onderzoeksgebied wordt Cr(III) eerder geïmmobiliseerd in de bodem en in de planten ter hoogte van de wortelmembranen. Fytoextractie van Cr met behulp van boomsoorten is niet realiseerbaar via het oogsten van bovengrondse biomassa. Fytostabilisatie van de Cr verontreiniging lijkt wel een aanvaardbare optie. De hoge concentraties van trivalent en vooral hexavalent Cr in het oppervlaktewater van grachten en poelen in het studiegebied vormt het grootste toxicologische risico, zowel voor aquatische en terrestrische fauna, als voor de dieren die ingezet worden voor begrazing (schapen, paarden). Een beter inzicht in het gedrag van Cr in het (bos)ecosysteem door verder praktijkonderzoek zal toelaten het meest verantwoorde bodem- en natuurbeheer in deze gecontamineerde gebieden uit te werken. Er zijn derhalve suggesties gedaan voor verder onderzoek.

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////// Pagina 86 van 91

www.vlaanderen.be/inbo

7 REFERENTIES Figueiredo, E., Soares, M. E., Baptista, M. E., Castro, P. & Bastos, M. L. 2007. Validation of an electrothermal atomization atomic absorption spectrometry method for quantification of total chromium and chromium(VI) in wild mushrooms and underlying soils. J. Agric. Food Chem., 55, 7192-7198. Garcia, M. A., Alonso, J. & Melgar, M. J. 2013. Bioconcentration of chromium in edible mushrooms: Influence of environmental and genetic factors. Food and Chemical Toxicology, 58, 249-254. Gardea-Torresdey, J. L., Peralta-Videa, J. R., Montes, M., de la Rosa, G. & Corral-Diaz, B. 2003. Bioaccumulation of cadmium, chromium and copper by Convolvulus arvensis L.: impact on plant growth and uptake of nutritional elements. Bioresource technology, 92, 229-235. Guertin, J., Jacods, J. A. & Avakian, C. P. 2004. Chromium (VI) handbook, CRC Press. Hawley, E. L., Deeb, R. A., Kavanaugh, M. C. & James Jacobs, R. G. 2004. Treatment technologies for Chromium(VI). In: Chromium(VI) Handbook. (ed J. Guertin, Jacobs, J.A., Avakian, C.P.), CRC Press, Boca Raton, Florida, pp. 275-311. Helsel, D. 2005. Nondetects and data analysis: Statistics for censored environmental data., John Wiley and Sons, New York. Kabata-Pendias, A. (ed) 2001. Trace elements in Soils and Plants, CRC Press, Florida. Kalač, P. 2016. Edible Mushrooms: Chemical Composition and Nutritional Value, Academic Press. Lee, L. R. 2017. R Package 'NADA'. Nondetects and data analysis for environmental data. In., CRAN repository. LNV 1991. Ministerie van Landbouw, Natuurbeheer en Visserij. Landbouwadviescommissie milieukritische stoffen. Werkgroep verontreinigde gronden. LAC-signaalwaarden. Den Haag; Nederland. OVAM 2010. Voorstel voor herziening bodemsaneringsnormen voor chroom, OVAM, pp. 76. Pal Singh, H., Mahajan, P., Kaur, S., Batisch, D. R. & Kohli, R. K. 2013. Chromium toxicity and tolerance in plants. Environ Chem Lett, 11, 229-254. Pulford, L. D., Watson, C. & McGregor, S. D. 2001. Uptake of Chromium by trees: prospects for phytoremediation. Environmental Geochemistry and Health, 23, 307-311. R Core Team 2014. R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria. URL http://www.R-project.org/. Rautio, P., Fürst, A., Stefan, K., Raitio, H. & Bartels, U. 2016. Part XII: Sampling and Analysis of Needles and Leaves. In: UNECE ICP Forests Programme Co-ordinating Centre (ed.): Manual on methods and criteria for harmonized sampling, assessment, monitoring and analysis of the effects of air pollution on forests. Thünen Institute of Forest Ecosystems, Eberswalde, Germany, 19 p. [http://www.icp-forests.org/Manual.htm]. ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////// Pagina 87 van 91

Reeves, M. D., Baker, A. J. M. & Brooks, R. R. 1996. Abnormal accumulation of trace metals by plants. Curr Opin Biotechnol, 28, 115-126. van der Ent, A., Baker, A. J. M., Reeves, R. D., Pollard, A. J. & Schat, H. 2013. Hyperaccumulators of metal and metalloid trace metals: facts and fiction. Plant and Soil, 362, 319-334. Yu, X.-Z., Gu, J.-D. & Xing, L.-Q. 2008. Differences in uptake and translocation of hexavalent and trivalent chromium by two species of willows. Ecotoxicology, 17, 747-755. Zhu, F., Qu, L., Fan, W., Qiao, M., Hao, H. & Wang, X. 2011. Assessment of heavy metals in some wild edible mushrooms collected from Yunnan Province, China. Environ Monit Assess, 179, 191-199.

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////// Pagina 88 van 91

www.vlaanderen.be/inbo

8 BIJLAGEN Tabel 23. Bijlage. Macro-elementen in bladanalyse van berk en els van de pilootproef tijdens de periode 2017-2020. Blokken met grijze achtergrond zijn aangelegd op de 30 cm afdeklaag. Boomsoort

Berk

Jaar

2017

2018

2019

2020

Zwarte els

2017

2018

2019

Blok

mg g-1

µg g-1

1062

18,9

1094

4518

5267

3935

1248

129,3

60,7

122,1

23,3

1063

21,3

1112

5349

5836

3957

1638

154,4

71,1

135,5

32,4

1068

24,7

1496

6673

8274

2292

1858

169,1

63,6

134,7

57,0

1069

22,7

1705

7824

8372

2579

1918

132,2

68,2

136,0

50,6

1062

1165

3107

6269

7942

1222

<50

124,8

191,5

26,4

1063

1521

4365

6732

5471

1505

59,0

108,0

191,7

40,5

1068

3101

6955

10038

3241

2520

59,2

142,5

274,2

108,4

1069

2931

11022

7851

3131

2510

<50

134,1

222,1

73,8

1062

1660

4886

6447

6918

1529

93,6

65,6

134,4

118,0

1063

1964

5889

6704

6254

1525

91,5

99,8

161,4

92,5

1068

2765

5278

10425

4271

1702

132,2

90,6

161,1

97,1

1069

2273

7271

9363

3943

2348

198,7

105,2

184,3

99,5

1062

23,6

1525

4115

8372

9401

1382

75,7

128,7

1705,8

21,6

1063

19,0

1914

4487

7927

7193

1162

136,8

124,4

169,1

11,9

1068

25,9

3771

7022

9968

2748

1703

183,8

151,9

203,9

40,6

1069

26,0

3436

7810

11680

3162

1902

217,4

127,2

177,8

46,7

1062

32,4

1870

6396

12988

4787

2133

70,1

67,7

110,1

22,4

1063

30,0

1514

10555

8144

2912

1804

71,0

44,3

130,6

33,9

1068

27,7

1449

6779

17462

3615

2338

137,5

58,1

123,3

20,4

1069

31,4

1946

10179

13416

3043

1932

121,7

48,9

119,2

24,3

1062

1454

7188

8727

4247

1802

89,4

105,0

158,4

26,4

1063

1246

6264

8158

2659

1591

<50

108,9

187,3

42,8

1068

1471

6190

9510

6694

1920

67,6

96,8

205,4

11,9

1069

2001

9124

9535

2441

2179

54,8

110,8

231,5

20,2

1062

1371

6908

7725

4996

1774

127,0

89,5

153,5

68,7

1063

1368

7426

8684

3039

1691

63,9

100,2

175,4

81,2

1068

1252

4689

8642

6098

1570

91,2

96,2

160,0

18,3

1069

1362

6877

10751

3222

1477

84,3

89,3

150,1

30,5

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////// Pagina 89 van 91

2020

1062

32,2

2500

9189

9282

4569

1969

203,9

112,5

153,8

23,8

1063

29,8

1521

7245

10744

2890

1667

124,4

103,7

158,5

55,3

1068

31,7

2138

6497

10917

5649

1858

187,3

97,8

133,6

16,3

1069

37,8

2291

10081

11662

2680

2056

146,5

94,3

153,4

18,9

Tabel 24. Bijlage. Oligo-elementen (zware metalen in µg g-1 DS) in bladanalyse van berk en els van de pilootproef tijdens de periode 2017-2020. Blokken met grijze achtergrond zijn aangelegd op de 30 cm afdeklaag. Boomsoort

Jaar

Blok

Berk

2017

1062

<0,1

48,7

<0,5

2,48

3,51

<0,5

1063

<0,1

58,1

<0,5

2,6

7,08

<0,5

0,62

<0,5

1068

0,13

87,5

<0,5

3,37

0,56

<0,5

1069

<0,1

90,7

<0,5

3,41

1,3

<0,5

1062

<0,1

62,0

<0,5

4,4

8,51

<1,5

<0,5

<1,5

<0,05

1063

<0,1

117,2

<0,5

5,21

13,86

7,08

<1,5

<0,5

<1,5

<0,05

1068

0,2

242,9

0,66

8,87

12,32

8,25

<1,5

<0,5

<1,5

<0,05

1069

0,22

170,2

0,57

8,26

7,44

5,31

<1,5

<0,5

1,8

<0,05

1062

<0,1

65,1

0,95

7,58

5,91

<1,5

1,26

1,67

<0,05

1063

<0,1

115,2

0,83

7,19

7,27

2,81

<1,5

<0,5

1,72

<0,05

1068

0,14

155,9

0,82

6,14

5,55

2,15

<1,5

<0,5

<1,5

<0,05

1069

0,12

136,2

1,53

7,46

<1,5

0,55

2,13

<0,05

1062

<0,1

71,0

0,83

4,75

3,01

1,67

<1,5

<0,5

<1,5

2,19E-02

1063

<0,1

116,7

0,95

4,49

6,06

1,78

<1,5

<0,5

<1,5

1,90E-02

1068

0,12

141,2

6,19

3,78

2,02

<1,5

<0,5

<1,5

1,90E-02

1069

0,13

162,5

0,65

6,3

4,76

2,94

<1,5

<0,5

<1,5

1,70E-02

1062

<0,1

41,3

<0,5

13,01

13,10

1,66

0,61

<0,5

1063

<0,1

53,2

<0,5

9,86

4,37

3,04

0,99

<0,5

1068

<0,1

37,2

<0,5

7,76

12,85

2,24

<0,5

1069

<0,1

53,9

<0,5

11,79

10,83

1,09

1,40

<0,5

1062

<0,1

39,9

<0,5

6,46

11,97

3,64

<1,5

1,66

1,78

<0,05

1063

<0,1

41,7

<0,5

6,58

19,21

6,48

<1,5

<0,5

1,80

<0,05

1068

<0,1

38,8

<0,5

7,18

28,44

10,25

<1,5

1,01

2,15

<0,05

1069

<0,1

47,2

<0,5

12,21

23,45

11,53

<1,5

<0,5

<1,5

<0,05

2018

2019

2020

Zwarte els

2017

2018

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////// Pagina 90 van 91

www.vlaanderen.be/inbo

2019

2020

1062

<0,1

36,2

0,81

6,56

6,62

2,40

<1,5

<0,5

<1,5

<0,05

1063

<0,1

49,9

0,75

12,96

6,11

8,18

<1,5

0,50

2,07

<0,05

1068

<0,1

52,4

0,70

9,52

12,52

2,84

<1,5

<0,5

1,71

<0,05

1069

<0,1

42,4

0,74

9,48

13,46

1,94

<1,5

<0,5

<1,5

<0,05

1062

<0,1

53,1

0,68

10,25

7,20

2,30

<1,5

<0,5

<1,5

0,01

1063

<0,1

38,3

0,80

7,24

13,15

4,51

<1,5

<0,5

<1,5

0,02

1068

<0,1

43,9

0,56

8,62

10,18

2,42

<1,5

<0,5

<1,5

0,01

1069

<0,1

45,0

<0,5

11,77

13,69

3,04

<1,5

<0,5

<1,5

0,01

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////// Pagina 91 van 91