![11 WM PFAS duinen Bas dTombe[2] zw kleiner](/assets/files/11-wm-pfas-duinen-bas-dtombe-2-zw-kleiner.240x0.jpg)
PFAS, or per- and polyfluoroalkyl substances, are a group of persistent chemicals that pose a risk to human health and the environment. To date, little research has been conducted on PFAS in dune infiltration systems. There is limited knowledge about sources of contamination, occurrence, transport, accumulation, and leaching into groundwater.
Atmospheric deposition is a major source of contamination for coastal dunes, occurring not only through rain and other forms of precipitation, but also via sea spray aerosols (SSA). Research has shown that SSA can contain high levels of PFAS [1,2]. To better understand the fate of PFAS during dune infiltration and the potential impact of SSA deposition, we investigated PFAS concentrations in infiltrated water, extracted water, and in soil and sediment within a dune infiltration system near Wijk aan Zee.
PFAS in bodem en sediment
We namen sediment- en bodemmonsters op drie locaties: een infiltratievijver (locatie 1), tussen een infiltratievijver en de bijbehorende onttrekkingsput (infiltratieduin, locatie 2), en een duinbodem buiten het infiltratiesysteem (buitenduin, locatie 3 - zie het schema). Op elke locatie werden de bovenste laag (~0-0,02 m), middelste laag (~2 m) en onderste laag (2,5-4 m) bemonsterd.
De bodems en het sediment op alle drie de locaties bleken PFAS te bevatten (afbeelding 1), met hogere PFAS-gehaltes in de bovenste laag vergeleken met de middelste en onderste lagen. Anders dan op de andere twee locaties namen in het buitenduin de PFAS-gehaltes geleidelijk af met de diepte, wat duidt op atmosferische depositie en uitspoeling vanuit de bovengrond richting het grondwater. De middelste laag van het buitenduin (locatie 3) bevatte veel meer PFAS dan dezelfde laag van het infiltratieduin (locatie 2). In het infiltratieduin bevond deze laag zich in de verzadigde zone die wordt beïnvloed door het geïnfiltreerde oppervlaktewater, terwijl het buitenduin op dezelfde diepte onverzadigd was en alleen door regenwater wordt beïnvloed. Het hoge gehalte in de onverzadigde zone van het buitenduin kan daarom worden toegeschreven aan:
De PFAS-gehaltes in de onderste laag van locatie 2 (infiltratieduin) verschilden niet veel van die in de middelste laag. De gehaltes zijn relatief laag en het betreft voor een groot deel PFOS (de oranje pieken in afbeelding 2). Uitgaande van de gemeten PFOS en op basis van literatuurgegevens over de verdelingscoëfficiënt van PFOS tussen bodem en water in zandbodems met weinig organische stof [3], kunnen we concentraties tot 15 nanogram per liter in het grondwater verwachten. Dit is hoger dan in het geïnfiltreerde oppervlaktewater en suggereert dat het vrijkomen van PFOS uit het verzadigde zand op locatie 2 kan leiden tot meer PFOS in onttrokken water. Het sediment van de infiltratievijver (locatie 1) bevatte bovenin de meeste PFAS (afbeelding 1 links). Een verklaring is dat de sliblaag veel organische koolstof en minerale bodemdeeltjes bevat die PFAS kunnen adsorberen [4]. In de middelste en onderste lagen waren de PFAS-gehaltes lager en vergelijkbaar met de gehaltes in dezelfde lagen van het infiltratieduin (locatie 2).
Invloed van SSA-depositie
In afbeelding 2 staan de PFAS met een carbonzuurgroep links (PFCA - blauw en groen) en de PFAS met een sulfongroep rechts (PFSA - rood en oranje). De PFCA-concentraties in de bovenste bodemlaag en in sea-spray (SSA) laten een vergelijkbaar beeld laten zien, met een piek voor PFOA (C8). Dat geldt ook de PFSA-concentraties, met een piek voor PFOS. Dit suggereert dat depositie uit sea-spray een belangrijke bron van PFAS in de onverzadigde duinbodem zou kunnen zijn. Uitzondering was PFBA (helemaal links in afbeelding 2): niet aanwezig in sea-spray maar wel in de bodem. Dit kan duiden op:
Lot van PFAS tijdens infiltratie in duinen
De totale PFAS-concentraties (ΣPFAS) steeg van 25,5- 36,3 nanogram per liter in geïnfiltreerd water (Inf-A en Inf-B, afbeelding 3) naar 35,2-57,5 nanogram per liter in onttrokken grondwater (Abs-A en Abs-B). In afbeelding 3 is te zien dat PFHxS en PFOA het meest bijdroegen aan deze stijging. Er was geen duidelijk verschil in ΣPFAS tussen de onttrekkingsputten in het midden van het infiltratiegebied (Abs-A) - voornamelijk gevoed door infiltratiewater - en de onttrekkingsputten aan de rand van het infiltratiegebied (Abs-B) - ook gevoed door toestroom van natuurlijk grondwater vanuit het buitenduin. Ook de toename van ΣPFAS ten opzichte van het geïnfiltreerde oppervlaktewater (Inf A en Inf B) verschilde niet. Hieruit kan worden afgeleid dat de stroming van natuurlijk grondwater naar de onttrekkingsputten op dit moment niet significant bijdraagt aan de toename van de PFAS-concentratie. Dit wordt ondersteund door de relatief lage PFAS-concentraties in het grondwater (afbeelding 3: GW1 en GW2). Omdat in deze studie echter alleen diep grondwater is geanalyseerd (15~40 m diepte), moet de mogelijke bijdrage van het ondiepste grondwater verder worden onderzocht. Remobilisatie van PFAS geadsorbeerd aan verzadigde bodemdeeltjes of uitspoeling uit onverzadigde bodem boven het ondiepe grondwater zijn de meest waarschijnlijke oorzaken van de toename tussen infiltratie en onttrekking.
Conclusies
Deze studie toonde aan dat PFAS-concentraties in water dat werd onttrokken na passage door de duinbodem duidelijk hoger waren dan in het voorgezuiverde rivierwater dat werd geïnfiltreerd. De oorzaak is nog onduidelijk, maar zou kunnen liggen in drie belangrijke processen: • nalevering van ‘oude’ PFAS afkomstig van tientallen jaren infiltratie van rivierwater dat meer PFAS bevatte. Deze zijn in die tijd gebonden geraakt aan bodemdeeltjes en laten nu los door desorptie. De lage PFAS-concentraties in het huidige, schonere geïnfiltreerde water versterken deze nalevering;
Inzicht in de bronnen en het gedrag van PFAS in duininfiltratiesystemen helpt om de toename van PFAS tijdens infiltratie te verklaren. Nader onderzoek is nodig om deze bijdragen preciezer te kwantificeren om hun langetermijneffect op het onttrokken water beter te kunnen beoordelen. Op basis hiervan kunnen drinkwaterbedrijven maatregelen nemen, bijvoorbeeld (tijdelijke) extra zuiveringsstappen of het verminderen van de toestroom van verontreinigd grondwater naar de onttrekkingsputten door een ander beheer van het infiltratiegebied.
Drinkwaterbronnen zijn erg gevoelig voor PFAS-verontreiniging, zelfs in beschermde gebieden als de infiltratiegebieden in de duinen. De PFAS-concentraties in het teruggewonnen grondwater zijn namelijk hoger dan in het geïnfiltreerde oppervlaktewater. De oorzaak van deze toename is nog niet duidelijk. Wel is duidelijk dat de PFAS in de bovenste bodemlagen afkomstig zijn van sea-spray en regen. Een andere bron is nalevering van PFAS die aan duinzand zijn geadsorbeerd in de periode dat het geïnfiltreerde rivierwater meer PFAS bevatte.