Search

The transition toward a carbon-neutral society requires reshaping the world’s energy system. But even a world with net-zero emissions will depend on hydrocarbon fuels (but not necessarily of fossil origin), e.g., in the chemical industry or transport sector. While this requires the sequestration of CO2 from large point sources combined with storage and the application of negative emission technologies, the transition can be accelerated by implementing so-called power-to-X (PtX) technology. This technology makes it possible to convert power, in the form of renewable energy, into fuels (X) efficiently. PtX is an interesting option for the harder-to-abate sectors like aviation, maritime shipping, and the chemical industry. One possibility is using solar energy as the power source, combined with two abundant reactants, i.e., H2O and CO2, to produce carbon-neutral fuels. While technological pathways already exist to supply the two initial components, i.e., capturing CO2 from fossil power plants or the ambient air and water splitting to produce H2, the uncertainties are high regarding technical performance and economic feasibility. Therefore, the research reported in this thesis addresses the capturing and sourcing of these two critical components for producing solar hydrocarbon fuels: i) carbon dioxide obtained from the air and ii) renewable hydrogen produced from water using solar energy. The aim is to assess different routes for the supply of CO2 and H2 in terms of technological and economic performance and to identify the key challenges for bringing down the costs.

The transition toward a carbon-neutral society requires reshaping the world’s energy system. But even a world with net-zero emissions will depend on hydrocarbon fuels (but not necessarily of fossil origin), e.g., in the chemical industry or transport sector. While this requires the sequestration of CO2 from large point sources combined with storage and the application of negative emission technologies, the transition can be accelerated by implementing so-called power-to-X (PtX) technology. This technology makes it possible to convert power, in the form of renewable energy, into fuels (X) efficiently. PtX is an interesting option for the harder-to-abate sectors like aviation, maritime shipping, and the chemical industry. One possibility is using solar energy as the power source, combined with two abundant reactants, i.e., H2O and CO2, to produce carbon-neutral fuels. While technological pathways already exist to supply the two initial components, i.e., capturing CO2 from fossil power plants or the ambient air and water splitting to produce H2, the uncertainties are high regarding technical performance and economic feasibility. Therefore, the research reported in this thesis addresses the capturing and sourcing of these two critical components for producing solar hydrocarbon fuels: i) carbon dioxide obtained from the air and ii) renewable hydrogen produced from water using solar energy. The aim is to assess different routes for the supply of CO2 and H2 in terms of technological and economic performance and to identify the key challenges for bringing down the costs.

The Arctic is warming two to four times the rate of global average. The increase in air temperatures causes permafrost (i.e., perennially frozen ground) to thaw and release previously frozen organic carbon (OC) to the contemporary carbon cycle. Permafrost stores large amounts of organic carbon (~1300 ± 200 Pg), which equals up to half of the belowground OC globally. Re-mineralization of the released permafrost OC can add greenhouse gases (CO2, CH4) to the atmosphere enhancing climate warming. Gradual permafrost thaw happens when the active layer (i.e., the topmost layer of permafrost that thaws during summer months) deepens due to climate warming releasing largely dissolved organic carbon (DOC). On the contrary, in permafrost regions with high ground ice-content, permafrost thaw happens abruptly (i.e., thermokarst) as landscapes subside or collapse due to melting of ice. Abrupt permafrost thaw releases dominantly particulate organic carbon (POC). While degradation of DOC has been extensively studied in Arctic fluvial systems, degradation of POC is still poorly characterized. In this study, we investigate POC composition and degradation in two different areas: i) in the thaw streams draining abrupt permafrost thaw features, retrogressive thaw slumps (RTS), on the Canadian Peel Plateau, and ii) in the Kolyma River, which is one of the major Arctic rivers draining to the Arctic Ocean. We also study carbon dynamics and water chemistry parameters in lower order streams within the Kolyma watershed in two hydrologically distinct seasons: spring freshet and summer. We use macro(molecular) methods, pyrolysis – gas chromatography mass spectrometry and lipid biomarkers (n-alkanes, n-alkanoic acids), to analyse POC composition and degradation status. For further compositional analysis, we use carbon isotopes (δ13C, Δ14C). Additionally, we employ spatial data analysis and statistical modelling to characterize the watersheds and POC sources. Our results indicate that POC composition is seasonally dependent, and it defines biodegradability of POC. On the Peel Plateau, POC consists largely of aromatic moieties and includes petrogenic carbon that are not easily degradable. By contrast, Kolyma River POC degrades relatively fast during summer, when it is mostly of autochthonous sources. However, freshet POC, dominated by allochthonous POC, is not readily degradable. During freshet, DOC is susceptible to adsorption to particles and/or flocculation, potentially attenuating its climate impact. The lower order streams within the Kolyma River watershed react fast to increase in air temperatures during spring freshet with increased surface water temperatures and depletion in δ13C-POC, suggesting early onset of primary production. Changes in water temperature and δ13C-POC were not as pronounced in the Kolyma River. These results suggest that lower order streams may start primary production and POC degradation earlier in the season than the larger ones and thus, start emitting greenhouse gases earlier. The degraded POC is mostly autochthonous, and more studies are needed to investigate whether degradation of autochthonous POC may stimulate degradation of allochthonous or permafrost POC. These results highlight the heterogeneity of the Arctic fluvial networks and the differences in their response to climate warming.

The Arctic is warming two to four times the rate of global average. The increase in air temperatures causes permafrost (i.e., perennially frozen ground) to thaw and release previously frozen organic carbon (OC) to the contemporary carbon cycle. Permafrost stores large amounts of organic carbon (~1300 ± 200 Pg), which equals up to half of the belowground OC globally. Re-mineralization of the released permafrost OC can add greenhouse gases (CO2, CH4) to the atmosphere enhancing climate warming. Gradual permafrost thaw happens when the active layer (i.e., the topmost layer of permafrost that thaws during summer months) deepens due to climate warming releasing largely dissolved organic carbon (DOC). On the contrary, in permafrost regions with high ground ice-content, permafrost thaw happens abruptly (i.e., thermokarst) as landscapes subside or collapse due to melting of ice. Abrupt permafrost thaw releases dominantly particulate organic carbon (POC). While degradation of DOC has been extensively studied in Arctic fluvial systems, degradation of POC is still poorly characterized. In this study, we investigate POC composition and degradation in two different areas: i) in the thaw streams draining abrupt permafrost thaw features, retrogressive thaw slumps (RTS), on the Canadian Peel Plateau, and ii) in the Kolyma River, which is one of the major Arctic rivers draining to the Arctic Ocean. We also study carbon dynamics and water chemistry parameters in lower order streams within the Kolyma watershed in two hydrologically distinct seasons: spring freshet and summer. We use macro(molecular) methods, pyrolysis – gas chromatography mass spectrometry and lipid biomarkers (n-alkanes, n-alkanoic acids), to analyse POC composition and degradation status. For further compositional analysis, we use carbon isotopes (δ13C, Δ14C). Additionally, we employ spatial data analysis and statistical modelling to characterize the watersheds and POC sources. Our results indicate that POC composition is seasonally dependent, and it defines biodegradability of POC. On the Peel Plateau, POC consists largely of aromatic moieties and includes petrogenic carbon that are not easily degradable. By contrast, Kolyma River POC degrades relatively fast during summer, when it is mostly of autochthonous sources. However, freshet POC, dominated by allochthonous POC, is not readily degradable. During freshet, DOC is susceptible to adsorption to particles and/or flocculation, potentially attenuating its climate impact. The lower order streams within the Kolyma River watershed react fast to increase in air temperatures during spring freshet with increased surface water temperatures and depletion in δ13C-POC, suggesting early onset of primary production. Changes in water temperature and δ13C-POC were not as pronounced in the Kolyma River. These results suggest that lower order streams may start primary production and POC degradation earlier in the season than the larger ones and thus, start emitting greenhouse gases earlier. The degraded POC is mostly autochthonous, and more studies are needed to investigate whether degradation of autochthonous POC may stimulate degradation of allochthonous or permafrost POC. These results highlight the heterogeneity of the Arctic fluvial networks and the differences in their response to climate warming.

Adsorptie van stikstofdioxide door bomen (Hollandse lindes) blijkt geen meetbare invloed te hebben op de concentraties in een typische straat in een stedelijke omgeving. In een onderzoek, uitgevoerd door het RIVM gedurende een klein jaar (42 weken) zijn de concentraties stikstofdioxide op een aantal locaties op de Maliebaan te Utrecht gemeten als 14-daagse gemiddelde waarden. De Maliebaan is een brede laan met een hoofdrijbaan en aan beide zijden een fietspad en een ventweg en enkele rijen Hollandse lindes hiertussen. De variatie van de NO2-concentraties in de tijd volgden die van andere locaties in Utrecht en bleven ongewijzigd nadat het blad van de bomen was verdwenen tijdens de herfst van 2006. Tussen de verschillende locaties op de Maliebaan, zowel aan de muren van de huizen langs de Maliebaan, als onder het bladerdak nabij de rijbaan, bleken slechts geringe concentratieverschillen te bestaan die zowel tijdens het groeiseizoen als daarna instant bleven. Op grond van dit orienterend onderzoek kan geconcludeerd worden dat de invloed van begroeing in de vorm van bomen op stikstofdioxideconcentraties in een stedelijke omgeving gering zullen zijn. De resultaten van dit onderzoek kunnen een bijdrage leveren aan verder onderzoek naar de ontwikkeling van maatregelen voor de reductie van luchtverontreinigingniveaus in steden.

In het kader van het Taakstellend Plan ter ondersteuning van de normcommissie 390 11 afvalstoffen'(TSP) wordt door het RIVM een set van uitloogproeven voor organische componenten ontwikkeld. Deze uitloogproeven voor organische componenten worden gebaseerd op de reeds bestaande voorschriften voor anorganische stoffen. Voorafgaand aan onderhavig onderzoek zijn concept-voorschriften voor de kolomproef en cascadeproef voor Polycyclische Aromatische Koolwaterstoffen (PAK) ontwikkeld. In onderhavige studie is onderzocht of deze concept-voorschriften ook geschikt zijn voor de bepaling van de uitloogemissie van de groep PCB (polychloorbifenylen) en van de groep EOX (extraheerbaar organische halogeen verbindingen). De verliezen aan de bovengenoemde componenten als gevolg van vervluchtiging, afbraak onder invloed van licht en adsorptie aan diverse onderdelen van de testopstelling (van de uitloogproeven) zijn gekwantificeerd. In het algemeen was de adsorptie van PCB en OCB aan glazen materialen, zoals het voorfilter, glaswol en de fles minder dan aan de teflon materialen zoals de ringen, het gaasje en de effluentslang. Op basis hiervan wordt aanbevolen om materialen van glas te gebruiken in plaats van teflon materialen. Aangezien de (irreversibele) adsorptie aan het nylonfilter zeer groot was, dient men dit filter niet te gebruiken voor filtratie van eluaten met PCB en OCB, maar dient men een filter van glaswol te gebruiken. Daarnaast is het belangrijk om de lengte van de effluentslang te minimaliseren (0.5 m als maximale lengte). Het drukfiltratie-apparaat van teflon was niet geschikt voor eluaten met PCB en OCB. Vacuumfiltratie in een apparaat van glas leidde tot een kleiner verlies aan PCB en OCB, maar ook hierbij werd een verlies geconstateerd. Verlies aan PCB in schoon water als gevolg van blootstelling aan licht gedurende 10 dagen trad niet op. Daarentegen werd wel vervluchtiging waargenomen van PCB-28, 52 en 101 uit een wateroplossing welke gedurende 10 dagen was bewaard in een fles met een opening van circa 0.5 cm2. Naar aanleiding van de resultaten worden de volgende aanpassingen van het concept-voorschrift van de kolom- en cascadeproef (zoals deze voor PAK in eerste instantie was ontwikkeld) voorgesteld: 1. Vervang de combinatie van het teflon ondersteuningsgaasje, polyamidefilter, glasvezelvoorfilter en geregenereerd cellulose membraanfilter door glaswol of een glasvezelvoorfilter. 2. De kolombuis dient te zijn vervaardigd van glas en niet van teflon. 3. Extraheer de eluaten binnen een week. Vang de laatste kolomfractie in twee delen op. 4. Filtreer de eluaten over het 0.45 mum-membraanfilter van geregenereerd cellulose door middel van een glazen vacuumfiltratie-opstelling. Bovengenoemde aanpassingen van de uitloogproeven voor bepaling van de uitloging van PCB en OCB zijn (nagenoeg) dezelfde als voor de uitloogproeven voor PAK. Het is dus mogelijk om dezelfde kolom- en cascadeproef uit te voeren voor bepaling van de uitloging van PCB, OCB en PAK. Naar aanleiding van het geconstateerde verlies aan PCB, OCB en PAK bij filtratie van waterige oplossingen, wordt aanbevolen om centrifugatie als alternatief voor filtratie te onderzoeken.

Emulsions are dispersions of one liquid in another that are commonly used in various products, and methods such as high-pressure homogenisers and colloid mills are used to form emulsions. The size and size distribution of emulsion droplets are important for the final product properties and thus need to be controlled. Rapid coalescence of droplets during emulsification increases droplet size and widens the size distribution, and therefore needs to be prevented. To increase stability of emulsions, emulsifiers are added to adsorb at the oil-water interface before droplets collide. The time allowed for emulsifier adsorption is typically in the range of sub-milliseconds to seconds and to optimise emulsification processes, emulsifier adsorption and coalescence stability need to be measured in this time-scale, for which the microfluidic methods described in this thesis were developed. Chapter 2 provides an overview of existing literature on cross-flow microfluidic emulsification. The effects of various parameters such as microfluidic design, shear forces, and interfacial tension forces on droplet formation and the resulting droplet size are discussed, as well as the use of microfluidics to produce food-grade emulsions. Based on this evaluation, the methods to elucidate interfacial tension and coalescence stability are chosen, and these are presented in the next chapters. To measure emulsifier adsorption in the sub-millisecond time-scale, a tensiometric method was developed using a cross-flow microfluidic Y-junction, which is described in Chapter 3. This method is based on the relation between droplet size and interfacial tension at the moment of droplet formation, which is referred to as the acting interfacial tension. The acting interfacial tension of a system with hexadecane as the dispersed phase and sodium dodecylsulfate (SDS, a model surfactant) solutions as the continuous phase was successfully measured for droplet formation times ranging from 0.4 to 9.4 milliseconds and with high expansion rates (100-2000 s-1). Comparison of these results with data from a drop tensiometer (a conventional, static, and supra-second time-scale method) indicates that mass transport in the microfluidic Y-junction is fast and probably not limited by diffusion. Emulsifier mass transport conditions were further investigated in Chapter 4. The continuous phase viscosity and velocity were systematically varied and the effect on the acting interfacial tension in presence of water-soluble SDS was measured. We found that the acting interfacial tension was independent of the continuous phase viscosity, but was inversely dependent on continuous phase velocity. Both aspects led us to conclude that convective emulsifier transport in the continuous phase determines the acting interfacial tension in the Y-junction. When using oil-soluble surfactant Span 20 (dissolved in hexadecane), the acting interfacial tension also decreased with increasing continuous phase velocity, and we therefore concluded that convection also dominated mass transport of emulsifiers dissolved in the to-be-dispersed phase. The Y-junction method was used in Chapter 5 to elucidate the effect of the dispersed phase viscosity on adsorption of the food-grade emulsifiers Tween 20 (dissolved in the continuous water phase) and Span 20 (dissolved in the dispersed oil phase). A reduction in dispersed phase viscosity sped up adsorption of Tween 20, probably because the shorter hydrocarbon made intercalation of the hydrophobic surfactant tail at the interface easier. Dispersed phase viscosity had an even greater effect on adsorption of Span 20 because convective transport towards the interface was increased. Next to interfacial tension, also coalescence can be measured with microfluidics and a microfluidic collision channel was used in Chapter 6 to measure emulsion coalescence stability shortly after droplet formation under flow. Coalescence of emulsions stabilised with proteins was measured at various concentrations, pH values, and adsorption times. We found that protein concentrations just below the concentration needed for monolayer surface coverage may be used effectively. β-lactoglobulin-stabilised emulsions were most stable. Emulsions stabilised with whey protein isolate (with as main component β-lactoglobulin), were less stable and when these proteins were oxidised, this led to reduced stability, therewith indicating that also the oxidative state of proteins needs to be considered in emulsion formulation. The relevance of our work for microfluidic research and industrial emulsification processes is discussed in Chapter 7. Microfluidic devices can be used to study emulsion formation and stability under conditions relevant to industrial emulsification processes; at short time-scales and with convective mass transport. In this thesis we used various food-grade ingredients, and with that application in that field has come closer. We expect that the findings on emulsions can also be applied on foams. With the discussed microfluidic devices different aspects that are important for emulsion formation can be decoupled: for example interfacial tension during droplet formation and emulsion coalescence stability. Furthermore, microfluidic methods are available to for example gain insight in emulsion interface mobility and emulsion storage stability, and we envision that all these microfluidic methods will lead to faster ingredient screening, lower ingredient usage, and more energy efficient emulsion production.

In het Nederlandse oppervlaktewater zijn de fosfaatconcentraties vaak te hoog en vormt eutrofiëring een groot probleem. Fosfaatuitspoeling uit landbouwgronden draagt flink bij aan de totale fosfaatbelasting van het oppervlaktewater. Met brongerichte maatregelen, zoals evenwichtsbemesting, zal in sommige delen van het landelijk gebied de hoofddoelstelling van de Kaderrichtlijn Water niet worden gerealiseerd. Hiervoor zijn aanvullende maatregelen nodig, die kunnen bijdragen aan het verbeteren van de chemische waterkwaliteit. We hebben de effectiviteit getest van een drainagebuis omhuld met ijzerzand om fosfaatuitspoeling te verminderen. Deze veldproef is uitgevoerd op een duinzandgrond in het bloembollengebied. Het gemiddelde zuiveringsrendement van de omhulde drainagebuis bedraagt 94 procent. Het omhullen van drainagebuizen met ijzerzand lijkt een veelbelovende maatregel voor het verminderen van fosfaatuitspoeling

Thermophilic activated sludge treatment is often hampered by a turbid effluent. Reasons for this phenomenon are so far unknown. Here, the hypothesis of the temperature dependency of the hydrophobic interaction as a possible cause for diminished thermophilic activated sludge bioflocculation was tested. Adsorption of wastewater colloidal particles was monitored on different flat surfaces as a function of temperature. Adsorption on a hydrophobic surface varied with temperature between 20 and 60 degrees C and no upward or downward trend could be observed. This makes the hydrophobic interaction hypothesis unlikely in explaining the differences in mesophilic and thermophilic activated sludge bioflocculation. Both mesophilic and thermophilic biomass did not flocculate with wastewater colloidal particles under anaerobic conditions. Only in the presence of oxygen, with biologically active bacteria, the differences in bioflocculation behavior became evident. Bioflocculation was shown only to occur with the combination of wastewater and viable mesophilic biomass at 30 degrees C, in the presence of oxygen. Bioflocculation did not occur in case the biomass was inactivated or when oxygen was absent. Thermophilic activated sludge hardly showed any bioflocculation, also under mesophilic conditions. Despite the differences in bioflocculation behavior, sludge hydrophobicity and sludge zetapotentials were almost similar. Theoretical calculations using the DLVO (Derjaguin, Landau, Verweij and Overbeek) theory showed that flocculation is unlikely in all cases due to long-range electrostatic forces. These calculations, combined with the fact that bioflocculation actually did occur at 30 degrees C and the unlikelyness of the hydrophobic interaction, point in the direction of bacterial exo-polymers governing bridging flocculation. Polymer interactions are not included in the DLVO theory and may vary as a function of temperature.

Recent studies have shown that not partitioning but adsorption is the main mechanism for sorption of hydrophobic organic compounds to soot and soot-like materials. For compounds that adsorb by van der Waals forces only, variation in soot-water distribution coefficients will result from differences in these forces for adsorption, as well as the maximum number of accessible sites. This maximum number of accessible sites may a priori be expected to vary due to differences in both sorbent characteristics and sorbate dimensions. In this modeling study, variation in maximum adsorption capacities is explained from sorbent and sorbate properties. Maximum adsorption capacities were calculated using (a) literature values for soot-water distribution coefficients for polycyclic aromatic hydrocarbons and polycholorobiphenyls on 10 different soot and soot-like materials and (b) Langmuir affinities for adsorption at a carbonaceous surface estimated using a recently reported methodRecent studies have shown that not partitioning but adsorption is the main mechanism for sorption of hydrophobic organic compounds to soot and soot-like materials. For compounds that adsorb by van der Waals forces only, variation in soot-water distribution coefficients will result from differences in these forces for adsorption, as well as the maximum number of accessible sites. This maximum number of accessible sites may a priori be expected to vary due to differences in both sorbent characteristics and sorbate dimensions. In this modeling study, variation in maximum adsorption capacities is explained from sorbent and sorbate properties. Maximum adsorption capacities were calculated using (a) literature values for soot-water distribution coefficients for polycyclic aromatic hydrocarbons and polychlorobiphenyls on 10 different soot and soot-like materials and (b) Langmuir affinities for adsorption at a carbonaceous surface estimated using a recently reported method. The variation in maximum adsorption capacities could be explained by the variation in sorbent specific surface area, sorbent organic carbon content, and the sorbent-sorbate contact area. Furthermore, increasing sorbate thickness was related to a decrease in maximum adsorption capacities, which points to adsorption in micropores. Maximum adsorption capacities decreased by 1-2 orders of magnitude as the contact area increased by 50%. This points to adsorption sites being hardly larger than sorbates.

Assessment of leaching of plant protection products to groundwater is an important aspect of the environmental risk assessment of these substances. Analysis of available Dutch groundwater monitoring data for these substances triggered a critical review of the current Dutch leaching assessment. As a result, proposals were developed for improving this assessment. These include: (i) a procedure for correcting systematic errors in measured sorption coefficients, (ii) a preliminary procedure for a quality check of Freundlich exponents, (iii) a flow chart for obtaining parameters describing the relationship between the organic-matter/water distribution coefficient, Kom, and the pH for weak acids, (iv) a procedure for obtaining a Kom endpoint from a population of Kom values including lower and upper limits, (v) a procedure for estimating the total amount of substance in soil from a concentration profile (needed for assessment of degradation half-lives from field experiments). This report is an update of the proposals reported in 2011 by the same authors based on testing the feasibility of the proposals to a few dossiers

Assessment of leaching of plant protection products to groundwater is an important aspect of the environmental risk assessment of these substances. Analysis of available Dutch groundwater monitoring data for these substances triggered a critical review of the current Dutch leaching assessment. As a result, proposals were developed for improving this assessment. These include: (i) a procedure for correcting systematic errors in measured sorption coefficients, (ii) a preliminary procedure for a quality check of Freundlich exponents, (iii) a flow chart for obtaining parameters describing the relationship between the organic-matter/water distribution coefficient, Kom, and the pH for weak acids, (iv) a procedure for obtaining a Kom endpoint from a population of Kom values including lower and upper limits, (v) a procedure for estimating the total amount of substance in soil from a concentration profile (needed for assessment of degradation half-lives from field experiments). This report is an update of the proposals reported in 2011 by the same authors based on testing the feasibility of the proposals to a few dossiers

The TOXSWA model has been extended with the functionality to simulate photolysis in water. TOXSWA simulates the fate of substances in water bodies to calculate exposure concentrations for aquatic organisms or sediment-dwelling organisms as part of the risk assessment of plant protection products (PPP). Photolysis is modelled as a first-order process, where transformation occurs in the water phase only. The transformation rate is considered to be linearly proportional to global radiation. Studies in outdoor surface water systems can in principle be used to derive the PPP transformation rates due to photolysis.

Er zijn succesvolle management strategieën voor P nodig om de waterkwaliteit te verbeteren en daarvoor is allereerst kwantitatieve informatieve nodig over de ruimtelijke verdeling van de fosfaatbelasting van het oppervlaktewater vanuit landbouwgronden. In Nederland is een protocol fosfaatverzadigde gronden ontwikkeld om het potentiële risico van verhoogde fosfaatconcentraties in het bovenste grondwater (op termijn) te voorspellen voor kalkarme zandgronden, omdat in deze gebieden veel intensieve veehouderij voorkomt. Voor deze grondsoort zijn de parameters voor het protocol vastgesteld. Echter, voor de overige grondsoorten is geen informatie verzameld, waardoor er voor Nederland als geheel geen ruimtelijke beeld bestaat van de mate van fosfaatverzadiging en van het potentiële risico van verhoogde fosfaatconcentraties in het bovenste grondwater. Daarnaast is er behoefte aan eenvoudige methoden om het (huidige) actuele risico van de fosfaatbelasting van het oppervlaktewater in kaart te brengen, zodat inzichtelijk gemaakt kan worden welke gebieden nu al substantieel de oppervlaktewaterkwaliteit en de eutrofiestatus beïnvloeden.

Er zijn succesvolle management strategieën voor P nodig om de waterkwaliteit te verbeteren en daarvoor is allereerst kwantitatieve informatieve nodig over de ruimtelijke verdeling van de fosfaatbelasting van het oppervlaktewater vanuit landbouwgronden. In Nederland is een protocol fosfaatverzadigde gronden ontwikkeld om het potentiële risico van verhoogde fosfaatconcentraties in het bovenste grondwater (op termijn) te voorspellen voor kalkarme zandgronden, omdat in deze gebieden veel intensieve veehouderij voorkomt. Voor deze grondsoort zijn de parameters voor het protocol vastgesteld. Echter, voor de overige grondsoorten is geen informatie verzameld, waardoor er voor Nederland als geheel geen ruimtelijke beeld bestaat van de mate van fosfaatverzadiging en van het potentiële risico van verhoogde fosfaatconcentraties in het bovenste grondwater. Daarnaast is er behoefte aan eenvoudige methoden om het (huidige) actuele risico van de fosfaatbelasting van het oppervlaktewater in kaart te brengen, zodat inzichtelijk gemaakt kan worden welke gebieden nu al substantieel de oppervlaktewaterkwaliteit en de eutrofiestatus beïnvloeden.

The TOXSWA model has been extended with the functionality to simulate photolysis in water. TOXSWA simulates the fate of substances in water bodies to calculate exposure concentrations for aquatic organisms or sediment-dwelling organisms as part of the risk assessment of plant protection products (PPP). Photolysis is modelled as a first-order process, where transformation occurs in the water phase only. The transformation rate is considered to be linearly proportional to global radiation. Studies in outdoor surface water systems can in principle be used to derive the PPP transformation rates due to photolysis.

The study of Al speciation is of interest for the assessment of soil and water quality. For the measurement of ‘‘free’’ aluminum (Al 3+ ), a recently developed Donnan membrane technique was tested by measuring Al 3+ in aluminumfluoride solutions and gibbsite suspensions. It shows that the Donnan membrane technique can measure free Al 3+ reliably up to 10 � 9 M and the equilibration takes 3–4 days. Next, Al binding to humic acid (HA) purified from a forest soil was measured using either the Donnan membrane technique or gibbsite suspension. Results were compared with those predicted with the non-ideal consistent competitive adsorption (NICA)-Donnan model. The predictions using the generic parameters without fitting were in reasonable agreement with the measured data. Finally, the Donnan membrane technique was used to determine Al binding to dissolved organic matter (DOM) in the solutions of 24 soil samples at pH interval of 3–7. Measurements agree well with the predictions using the NICA-Donnan model assuming 30% of DOM is HA and 30% is fulvic acid. With this model, the effects of pH and DOM changes on the concentration of Al in 81 soil solutions were predicted reasonably without adjustment of model parameters. The comparison between the results of analysis and the modeling provides a mutual validation for the two methods. r 2002 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Soil phosphorus (P) quantity–intensity ( q – i ) relationships, based on common extraction methods, may potentially be used to estimate the risk of P loss in overland flow and subsurface drainage water. Some workers have used nonlinear q – i relationships to derive thresholds in soil test P (STP; a quantity factor) above which the risk of P loss increases, while others find linear relationships and no threshold. We present here a simple modelling exercise (based on Langmuir adsorption theory) along with data from literature to explain the behaviour of q – i relationships, and to give an explanation for this apparent discrepancy. The data indicate that q – i relationships are dependent upon the soil to solution ratio of the P intensity parameter, adsorption capacity ( Q max ) and strength ( K ) of the soil, and the total range in STP. In turn, this affects the calculation of a threshold in STP. The q – i relationship tends towards linearity under conditions of a narrow total range of STP and/or when using a wide soil to solution ratio for estimating the P intensity parameter. Under such conditions, a threshold is difficult to detect, and uncertain. We conclude that the sensitivity of thresholds to experimental conditions and soils needs to be considered if thresholds are to be successful in environmental management to decrease P loss to surface waters.

Research with respect to release rates of Al and Al concentrations in the soil solution has led to two contrasting hypotheses, stressing either the importance of kinetically constrained dissolution reactions or the role of complexation of Al to soil organic matter. The existence of two contrasting hypotheses is partly due to the fact that the interpretation of existing results is hampered by the lack of specificity of the extractants used to quantify the organic and inorganic pools of Al and by the fact that simultaneous measurements on the release of Al and the change in Al pools are missing. This study was conducted to obtain more information on the release rates of Al from various amorphous pools and to evaluate the validity of the above hypotheses. To overcome the above-mentioned shortcomings both release rates of Al and changes in the various Al pools were measured during the experiment. Experiments were conducted for Ap, Bs and C horizons from a sandy podzol. Results indicated that Al was released from both the inorganic Al pool (oxalate minus pyrophosphate extractable Al) and the strongly bound organic Al pool (pyrophosphate minus CuCl 2 extractable Al) according to a first-order reaction. The decline in the weakly bound organic Al pool (CuCl 2 extractable minus adsorbed Al) could be described by a rapid dissolution of part of the pool, combined with an equilibrium reaction describing the complexation of Al to organic sites. Rate constants were highest for the non-complexed part of the weakly bound organic Al pool, intermediate for the inorganic Al pool and lowest for the strongly bound organic Al pool. Large differences exist in rate constants of the organic pools between the three horizons. Differences between the rate constants of the inorganic Al pool for the three horizons were not significant.

Ion adsorption modeling is influenced by the presumed binding structure of surface complexes. Ideally, surface complexes determined by modeling should correspond with those derived from spectroscopy, thereby assuring that the mechanistic description of ion binding scales from the nanoscopic molecular structure to the macroscopic adsorption behavior. Here we show that the structure of adsorbed species is a major factor controlling the pH dependency of adsorption. An important aspect of the pH dependency is the macroscopic proton-ion adsorption stoichiometry. A simple and accurate experimental method was developed to determine this stoichiometry. With this method, proton-ion stoichiometry ratios for vanadate, phosphate, arsenate, chromate, molybdate, tungstate, selenate and sulfate have been characterized at 1 or 2 pH values. Modeling of these data shows that the macroscopic proton-ion adsorption stoichiometry is almost solely determined by the interfacial charge distribution of adsorbed complexes. The bond valence concept of Pauling can be used to estimate this charge distribution from spectroscopic data. Conversely, the experimentally determined proton-ion adsorption stoichiometry allows us to successfully predict the spectroscopically identified structures of, for example, selenite and arsenate on goethite. Consequently, we have demonstrated a direct relationship between molecular surface structure and macroscopic adsorption phenomena.

A study of uranium transport in the Koongarra site of Alligator Rivers Uranium deposit (Australia) is carried out. The analysis of the solid phase uranium concentration measured at various depths provides a useful picture of the dispersion process. Results of this analysis seem to support the hypothesis that groundwater movement and dispersion of uranium has mainly taken place in the transition zone of weathering. As the rock has become fully weathered and turned into clayey material, the groundwater movement and uranium dispersion has basically stopped. From the dispersion patterns it can be concluded that either the direction of groundwater flow did not change significantly during the past few million years, or other environmental factors played a more important role. Comparing uranium solid phase and solution data, there appears to be a linear relationship between uranium in the accessible solid and the liquid phase. This suggest that it might be a good assumption to use the distribution coefficient between these phases, Pa, to include sorption in modelling. In the preliminary step of modelling, a mean flow velocity vector, constant in time and space has been used to simulate the dispersion fan. The movement of the weathering transition zone has been neglected. The calculated contour lines seem to be in qualitative agreement with the measured ones. Study of Koongarra site will assist to identify various processes which affect dispersion of radionuclides over long periods of time. Insight will be obtained into the ways of including complicated geochemical processes in a simplified manner in a transport model. Simulation of the dispersion fan measured at various depths in Koongarra with Metropol-4 will increase the model confidence.

Locale verontreinigingsbronnen, zoals bijvoorbeeld vuilstorten en gasfabrieken, vormen een van de bedreigingen van de grondwaterkwaliteit in Nederland. Grondwaterkwaliteitsmodellen kunnen een hulpmiddel zijn voor de voorspelling van de verspreiding van verontreinigingen uit deze locale bronnen. Het doel van dit onderzoek is het operationaliseren en aanpassen van bestaande grondwaterkwaliteitsmodellen. Het eindrapport bevat drie onderdelen: 1. aanpassing van het programma SWIP-II aan niet-lineaire adsorptie; 2. vergelijking tussen adsorptie isothermen en een chemisch speciatie model (MINEQL). 3. Koppeling van SWIP-II aan een model voor de onverzadigde zone (ONZAT). Tevens is aandacht besteed aan de mogelijkheden en de beperkingen van grondwaterkwaliteitsmodellen en worden aanbevelingen gedaan met betrekking tot modelgebruik en ontwikkeling, in het bijzonder de koppeling van speciatiemodellen en stromingsmodellen.

De productie en het gebruik van synthetische nanodeeltjes (ENPs) nemen toe en veroorzaken toenemende emissies naar het milieu. Dit proefschrift richt zich op de implicaties van ENPs in het aquatisch milieu, met de nadruk op het sediment, omdat er wordt verwacht dat ENPs hoofdzakelijk in het aquatisch sediment terecht zullen komen. ENPs kunnen directe effecten veroorzaken op organismen in het aquatisch milieu, indirecte effecten op het levensgemeenschap niveau en/of voedselweb en kunnen effecten op het gedrag en de risico’s van andere contaminanten hebben. Om de risico’s van ENPs vast te stellen, is niet alleen informatie nodig over het gevaar, oftewel de kans op een effect, maar ook over de kans op blootstelling.

Methane storage in adsorbed form is a promising way to effectively and safely store fuel for vehicular transportation or for any other potential application. In a solid adsorbent, nanometer wide pores can trap methane by van der Waals forces as high density fluid at low pressure and room temperature. This provides the suitable technology to replace bulky and expensive cylindrical compressed natural gas tanks. Activated carbons with large surface area and high porosity are particularly suitable for methane storage applications at moderate pressures. We study and test the main thermodynamic and kinetic characteristics of methane adsorption and desorption on activated carbon.

Locally produced methane, - either as biomethane or power-to-gas product, has to be stored to provide a reliable gas source for the fluctuating demand of any local gas distribution network. Additionally, methane is a prominent transportation fuel but its suitability for vehicular application depends on the ability to store an adequate amount in the onboard fuel tank. Adsorption in porous materials could enable a simple, safe and cost-effective method for storing methane at ambient temperature and at reasonably low pressure. In this project we study and test the main thermodynamic and kinetic characteristics of methane adsorption and desorption on activated carbon. Both calculations and measurements are performed to enhance our knowledge about the general performance and the cyclic behavior of the adsorption and desorption processes.

Locally produced methane, - either as biomethane or power-to-gas product, has to be stored to provide a reliable gas source for the fluctuating demand of any local gas distribution network. Additionally, methane is a prominent transportation fuel but its suitability for vehicular application depends on the ability to store an adequate amount in the onboard fuel tank. Adsorption in porous materials could enable a simple, safe and cost-effective method for storing methane at ambient temperature and at reasonably low pressure. In this project we study and test the main thermodynamic and kinetic characteristics of methane adsorption and desorption on activated carbon. Both calculations and measurements are performed to enhance our knowledge about the general performance and the cyclic behavior of the adsorption and desorption processes.

Bij de bewaring van aardappelen wordt als kiemremmer de werkzame stof chloorprofam gebruikt. Na verwerking van de aardappelen in de fabriek blijft chloorprofam en haar omzettingsprodukt 3-chlooraniline in de resterende tarragrond aanwezig. De tarragrond wordt hergebruikt in grootschalige bodemtoepassingen. Omzetting, adsorptie en uitloging van chloorprofam en haar metaboliet 3-chlooraniline zijn onderzocht met tarragrond van aardappelen (onbelast en belast met chloorprofam) en met bouwvoorgrond. De omzettingssnelheid van chloorprofam en 3-chlooraniline is bepaald in bouwvoorgrond, in onverzadigde onbelaste tarragrond en in waterverzadigde onbelaste tarragrond. De adsorptieparameters van de Freundlich sorptie isotherm zijn bepaald voor 3-chlooraniline in onbelaste tarragrond en in bouwvoorgrond. De uitloogproeven zijn gedaan met onverzadigde belaste tarragrond en met waterverzadigde belaste tarragrond. De omzettingssnelheden en adsorptieparameters uit deze studie worden gebruikt voor het bepalen van het risico van uitspoeling van chloorprofam en 3-chlooraniline uit grote bodemtoepassingen naar het grondwater.

In het oppervlaktewater van de Bollenstreek is de fosfaatconcentratie veel hoger dan de norm van de Europese Kaderrichtlijn Water. Met ijzerzand, een nevenproduct van drinkwaterproductie, kan fosfaat worden afgevangen. Het hoogheemraadschap van Rijnland heeft drie maatregelen op basis van ijzerzand laten onderzoeken op hun effectiviteit. Welke was de beste?

De productie en het gebruik van synthetische nanodeeltjes (ENPs) nemen toe en veroorzaken toenemende emissies naar het milieu. Dit proefschrift richt zich op de implicaties van ENPs in het aquatisch milieu, met de nadruk op het sediment, omdat er wordt verwacht dat ENPs hoofdzakelijk in het aquatisch sediment terecht zullen komen. ENPs kunnen directe effecten veroorzaken op organismen in het aquatisch milieu, indirecte effecten op het levensgemeenschap niveau en/of voedselweb en kunnen effecten op het gedrag en de risico’s van andere contaminanten hebben. Om de risico’s van ENPs vast te stellen, is niet alleen informatie nodig over het gevaar, oftewel de kans op een effect, maar ook over de kans op blootstelling.

Methane storage in adsorbed form is a promising way to effectively and safely store fuel for vehicular transportation or for any other potential application. In a solid adsorbent, nanometer wide pores can trap methane by van der Waals forces as high density fluid at low pressure and room temperature. This provides the suitable technology to replace bulky and expensive cylindrical compressed natural gas tanks. Activated carbons with large surface area and high porosity are particularly suitable for methane storage applications at moderate pressures. We study and test the main thermodynamic and kinetic characteristics of methane adsorption and desorption on activated carbon.

Bij de bewaring van aardappelen wordt als kiemremmer de werkzame stof chloorprofam gebruikt. Na verwerking van de aardappelen in de fabriek blijft chloorprofam en haar omzettingsprodukt 3-chlooraniline in de resterende tarragrond aanwezig. De tarragrond wordt hergebruikt in grootschalige bodemtoepassingen. Omzetting, adsorptie en uitloging van chloorprofam en haar metaboliet 3-chlooraniline zijn onderzocht met tarragrond van aardappelen (onbelast en belast met chloorprofam) en met bouwvoorgrond. De omzettingssnelheid van chloorprofam en 3-chlooraniline is bepaald in bouwvoorgrond, in onverzadigde onbelaste tarragrond en in waterverzadigde onbelaste tarragrond. De adsorptieparameters van de Freundlich sorptie isotherm zijn bepaald voor 3-chlooraniline in onbelaste tarragrond en in bouwvoorgrond. De uitloogproeven zijn gedaan met onverzadigde belaste tarragrond en met waterverzadigde belaste tarragrond. De omzettingssnelheden en adsorptieparameters uit deze studie worden gebruikt voor het bepalen van het risico van uitspoeling van chloorprofam en 3-chlooraniline uit grote bodemtoepassingen naar het grondwater.

The behavior of four chemically distinctly different pesticides (aldicarb, simazine, mecoprop, and phenoxic acid [MCPA] was investigated under simulated redox conditions that occur at the terrestrial-aqueous interface. Sorption was measured in soil and lake sediment and in pure and combined pesticide solutions to study effects of competition. Transformation was investigated in undisturbed soil microcolumns and in anaerobic lake sediment. Using an air-tight nitrogen incubator, oxygen concentrations were varied from 20.8% (ambient) to less then 0.01 % v/v O 2 , while redox potentials varied from +330 to -120 mV. Aldicarb was transformed more rapidly under anaerobic than under aerobic conditions. Under low oxygen conditions, both reductive and oxidative metabolites were formed. Simazine showed some reductive transformation, but the overall transformation rate decreased with decreasing O 2 concentrations. A pronounced redox effect was shown for both mecoprop and MCPA. With decreasing oxygen concentrations, transformation rates decreased from 0.173 to less than 0.001 d ', monitored over 200 d. These compounds, which are considered improbable leachers based on their short aerobic half lifes, appear to be more persistent in low-oxygenous conditions. It is shown that a period of oxygen inhibition could be survived by the responsible soil microorganisms and was followed by accelerated transformation of the compound when oxygen became abundant again. No relationship was observed between sorption affinity and transformation rate. The effect of redox conditions that occur along the pesticide's emission route appears to be an important screening parameter to assess environmental risks.

In addition to the molecular structure of a pesticide, environmental conditions may influence its persistence through their effect on the growth and activity of pesticide-degrading micro-organisms. As a result, transformation rates may decrease rapidly when a compound is leached into subsoil. Metamitron sorption isotherms were determined and incubation series were set up for a sandy loam soil, simulating single and combination effects that occur during transport of metamitron into subsoils. K OC values increased with increasing depth from 185 to 700 litre kg -1 . A combination of conditions that are unfavourable for microbial activity, such as low temperature (5°C), low concentrations (0.5 mg kg -1 ) and a large sorbed fraction (K OC = 700) resulted in half-lives of over one year. Oxygen inhibition decreased the transformation rate of metamitron from 0.058 to 0.019 day -1 . In order of significance, the transformation of metamitron appears to be a function of temperature, oxygen availability and sorption to organic carbon. Increasing doses did not change transformation rates significantly, although different transformation pathways were observed.

The reversibility and mechanisms of adhesion of various pseudomonads and coryneform bacteria having different hydrophobicities and negative cell surface charges on negatively charged Teflon and glass were studied. Adhesion at an ionic strength of 0.1 M was irreversible and corresponded to activation Gibbs energies for detachment higher than 5 kT for 19 out of 20 combinations of bacterial strains and surfaces. The data further demonstrate the importance of two groups of interactions: (i) the electrostatic and van der Waals interactions as described by the DLVO model, and (ii) the interactions between the outer cell surface macromolecules and the solids (steric interactions). At an ionic strength of 0.1 M, steric interactions control adhesion for all but two bacterium/substratum combinations tested. These interactions are attractive for seven moderately to strongly hydrophobic strains on Teflon and prevented detachment upon decreasing the ionic strength to less than 0.0001 M and also after applying shear forces. In contrast, steric interactions inhibited adhesion for more hydrophilic bacterium/substratum combinations for which detachment occurred upon reducing the ionic strength to less than 0.0001 M and/or after applying shear. The importance of the interactions included by the DLVO model is demonstrated by the following. (i) Two hydrophobic strains adhere irreversibly on glass by strong van der Waals attraction in a secondary DLVO minimum at an ionic strength of 0.1 M and detach when the ionic strength is reduced to less than 0.0001 M. (ii) Electrostatic repulsion inhibits deposition at lower ionic strength. The practical implications of these findings are discussed.

Om de fosfaatuitspoeling uit landbouwgronden naar het oppervlaktewater te verminderen is de effectiviteit onderzocht van drie maatregelen in aanvulling op het huidige bemestingsbeleid, namelijk: achterwege blijven van fosfaatbemesting (bemestingsmaatregel), toediening van fosfaatbindende bestanddelen aan de bodem (bodemchemische maatregel), en verandering van de ondiepe grondwaterstroming naar het oppervlaktewater (hydrologische maatregel). Het blijkt dat vooral de laatste twee maatregelen de fosfaatbelasting van het oppervlaktewater verminderen. Elke maatregel heeft specifieke voor- en nadelen. De bodemchemische maatregel is het duurst; de bemestings- en bodemchemische maatregel zijn het flexibelst toepasbaar.

In een veldproef is de afspoeling van drie herbiciden vanaf een betonklinkerverharding gemeten. Een deel van de afspoelingsroutes is gekwantificeerd. Daardoor ontstond inzicht in het afspoelingsproces. Een belangrijk deel van de gedoseerde herbicide verdwijnt naar de ondergrond. De grootte van deze flux hangt af van de grootte van de voeg, de vochttoestand van de bodem en de intensiteit van de neerslag. De oplosbaarheid van een herbicide blijkt belangrijker te zijn voor de mate van afspoeling dan de adsorptiecoëfficiënt

niet beschikbaar

N.a.v. de vraag in welke mate de onverzadigde zone van de bodem vluchtige gechloreerde koolwaterstoffen kan tegenhouden en verwijderen, zodat grondwaterbedrijging door deze stoffen kan worden geschat, is een procesgericht onderzoek uitgevoerd naar het gedrag van de stoffen chloroform, 1,1,1-trichloorethaan, trichlooretheen, tetracholoor en 1,4-dichloorbenzeen in een drietal Nederlandse bodems. Uit het onderzoek blijkt dat zowel door omzetting, vervluchtiging als adsorptie van de onderzochte gechloreerde alkanen en alkenen een significant deel van de geimmitteerde stoffen uit de onverzadigde zone verwijderd resp. tegengehouden wordt. Echter niet genoeg om uitspoeling van een deel van de geimmitteerde dosis naar het grondwater te voorkomen. Omzetting en adsorptie van 1,4-dichloorbenzeen in de onverzadigde zone zijn zo groot, dat van een aan het maaiveld geimmitteerde dosis de kans op gedeeltelijke uitspoeling naar het grondwater in de onderzochte gronden

In deze studie is vergelijkend onderzoek gedaan naar de verwijdering van o-cresol in een actief slib- (AS) en in een PACT-systeem (= een actief slib systeem met poederkool (PAC) dosering). Beide cultures groeiden in een mineraal medium op o-cresol als enige koolstof- en energiebron. Bij vergelijking van deze twee systemen bleek: - dat PAC-additie leidde tot een lagere steady state o-cresol effluentconcentratie, mogelijk voor een deel als gevolg van biodegradatie. - de PACT-cultuur beter bestand te zijn tegen piekbelastingen met o-cresol, hetgeen resulteerde in een hogere effluentkwaliteit. - dat de hoeveelheid tijdens een schokbelasting geadsorbeerde o-cresol niet toereikend was om het totale verschil in effluentconcentratie tussen AS- en PACT-cultuur te kunnen verklaren. - dat de in de reactor aanwezige kool na een twee weken durende periode van groei op acetaat geen effect had op het behoud van adaptatie van de biomassa aan cresol.

N.a.v. de vraag in welke mate de onverzadigde zone van de bodem vluchtige gechloreerde koolwaterstoffen kan tegenhouden en verwijderen, zodat grondwaterbedrijging door deze stoffen kan worden geschat, is een procesgericht onderzoek uitgevoerd naar het gedrag van de stoffen chloroform, 1,1,1-trichloorethaan, trichlooretheen, tetracholoor en 1,4-dichloorbenzeen in een drietal Nederlandse bodems. Uit het onderzoek blijkt dat zowel door omzetting, vervluchtiging als adsorptie van de onderzochte gechloreerde alkanen en alkenen een significant deel van de geimmitteerde stoffen uit de onverzadigde zone verwijderd resp. tegengehouden wordt. Echter niet genoeg om uitspoeling van een deel van de geimmitteerde dosis naar het grondwater te voorkomen. Omzetting en adsorptie van 1,4-dichloorbenzeen in de onverzadigde zone zijn zo groot, dat van een aan het maaiveld geimmitteerde dosis de kans op gedeeltelijke uitspoeling naar het grondwater in de onderzochte gronden

In deze studie is vergelijkend onderzoek gedaan naar de verwijdering van o-cresol in een actief slib- (AS) en in een PACT-systeem (= een actief slib systeem met poederkool (PAC) dosering). Beide cultures groeiden in een mineraal medium op o-cresol als enige koolstof- en energiebron. Bij vergelijking van deze twee systemen bleek: - dat PAC-additie leidde tot een lagere steady state o-cresol effluentconcentratie, mogelijk voor een deel als gevolg van biodegradatie. - de PACT-cultuur beter bestand te zijn tegen piekbelastingen met o-cresol, hetgeen resulteerde in een hogere effluentkwaliteit. - dat de hoeveelheid tijdens een schokbelasting geadsorbeerde o-cresol niet toereikend was om het totale verschil in effluentconcentratie tussen AS- en PACT-cultuur te kunnen verklaren. - dat de in de reactor aanwezige kool na een twee weken durende periode van groei op acetaat geen effect had op het behoud van adaptatie van de biomassa aan cresol.

Dit is een verslag van een orienterende studie bij aanvang van het onderzoek naar de effecten van fysisch-chemische processen op de biobeschikbaarheid en microbiologische omzetting van aan grondfracties gebonden prioritaire afvalstoffen. Organische, hydrofobe bodemverontreinigingen (zoals bijvoorbeeld polycyclische aromatische koolwaterstoffen) kunnen interacties vertonen met bodembestanddelen (mineralen, organische stof), waardoor het gedrag van deze stoffen in het milieucompartiment bodem en daarmee het risico van blootstelling, beinvloed wordt. In verschillende onderzoeken zijn zowel fysisch-chemische processen (sorptie, massatransport) als biodegradatie van deze stoffen bestudeerd in reele bodemsystemen. Resultaten uit deze studies zijn niet eenduidig te interpreteren als gevolg van de heterogeniteit van deze systemen en worden veelal beschreven door middel van fenomenologische modellen, waardoor extrapolatie van resultaten naar andere systemen niet mogelijk is. Teneinde de relevante processen te kunnen modelleren en te kwantificeren zal in het huidige onderzoek gebruik gemaakt worden van goed gedefinieerde modelsystemen. Voor dit onderzoek is een werkplan met tijdschema opgesteld. Deze studie maakt deel uit van een onderzoeksproject van de Landbouw Universiteit Wageningen (LUW) in samenwerking met het Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieuhygiene (RIVM).

Extractieslib afkomstig van een project ter sanering van grond die polycyclische aromatische koolwaterstoffen (PAKs) bevatte, is gebruikt als bron van substraat en als entmateriaal ter ophoping van PAKs-afbrekende bacteriele mengpopulaties. Cultures die op deze manier waren geisoleerd groeiden met chemisch zuivere naftaleen als koolstof- en energiebron, en op PAKs, afkomstig van bovengenoemd extractieslib en geadsorbeerd aan actieve kool. Bij het laatste type experimenten werd gevonden dat de bacteriele groei lineair verliep, en afhankelijk was van de toegevoegde hoeveelheid actieve kool. Dit werd beschouwd als een indicatie, dat de groeisnelheid werd bepaald door de snelheid waarmee de PAKs desorbeerden van de actieve kool. In deze cultures werden PAKs efficient afgebroken: na twee weken incubatie was de concentratie ervan gehalveerd. Na een proefperiode van 40 dagen met extractieslib kon berekend worden dat de hoeveelheid PAKs voor 80-90% was afgebroken door biodegradatie.