Blog Wat laten de stofmonsters zien?

29-09-2020

In deze 2e blog van professor Sieger van der Laan vertelt hij meer over de resultaten van de stofmonsteranalyses. Sieger van der Laan studeerde Geochemie in Utrecht en Chicago, en leidt sinds 1998 de Microstructuur en Oppervlakte Analyse groep op het Research lab van Tata Steel IJmuiden. In 2018 is hij benoemd tot deeltijd hoogleraar Bouwmaterialen Microstructuur aan de TU Eindhoven.

En hoe staat het nu met stofoverlast? Meer of minder overlast? Die vraag smeekt om nuancering.

Overlast wordt feitelijk bepaald door het aantal klachten dat bij Tata Steel binnenkomt – de erváren overlast. Maar we kunnen de mate van overlast niet alleen op basis van klachtenstatistiek beoordelen. De vraag draait ongeacht het aantal klachten, om meer of minder stofin de omgeving van Tata Steel. Maar begrijp me niet verkeerd, die klachten zijn voor ons wel een hele belangrijke indicatie.

Tuintafel en herfstblaadjes

Een voor ons ideale klacht luidt als volgt: “Gisteravond heb ik na het eten de tuintafel nog afgedaan, en vanochtend is ie alweer helemaal vies”. Herkennen we dat? Bellen naar de klachtenlijn en onze milieumedewerkers komen dan graag een stofmonster nemen. Stel je voor dat ze de hele tafel schoonvegen, alle stof op een weegschaal wegen, de afmeting van het tafelblad bepalen, de tijdspanne tussen schone tafel ‘s avonds en klacht ‘s ochtends vaststellen. Dan kan uit die gegevens de gemiddelde stofdepositie per vierkante meter per uur worden berekend. De crux zit ‘m in “gemiddelde” stofdepositie. De ervaring leert dat er soms pieken zijn van stofoverlast en dan valt het weer vele dagen reuze mee. We hebben dus niet met gemiddelde maar met incidentele stofdepositie te maken. Dus, soms meer en dan weer minder stof.  Het aantal klachten bepaalt hoeveel overlast men erváárt.

Dan is er nog een tweede aspect waarmee we rekening moeten houden en dat heeft enige toelichting nodig. Stel je voor, het is herfst en de bomen zijn al kaal. ‘s Avonds heb je de bladeren uit de tuin  geveegd en ‘s nachts is er wat meer wind en de volgende ochtend ligt de tuin weer helemaal vol met dorre bladeren uit de omgeving. Zo werkt dat met stof natuurlijk ook. Door de wind vindt continu herverdeling van het aanwezige stof plaats, net als bij de herfstbladeren. Het verschil is dat er bij stof ook continu nieuwe aanvoer plaats kan vinden, stof van Tata Steel, maar ook natuurlijke stof en stof uit de bebouwde omgeving (urban stof).

Als we willen beoordelen of er sprake is van meer of minder stof, dan zou je de verhouding van de Tata Steel industriële bijdrage in het stof moeten vergelijken met de andere bronnen, de bijdrage natuurlijk stof en de bijdrage urban stof. Als er weer eens een piek is van overlast, zal de Tata Steel-component een groot aandeel van het stof uitmaken. Zoals helaas het geval was na het weekend van 12-13 september. Valt het wel mee, dan overheerst de natuurlijke en urban component qua aandeel in het stofmonster. Met deze introductie lijkt het me duidelijk waar we op moeten letten bij het beoordelen van stofdepositie.

Tijdserie stofdepositie Wijk aan Zee

In de afgelopen 9 maanden, dus vanaf begin november 2019, heeft Tata Steel met grote regelmaat extra stofmonsters genomen in Wijk aan Zee om een beeld te krijgen van de industriële, de natuurlijke en de urban component in het stof. Dit in aanvulling op de echte klachtenmonsters. Hoe ging dat in z’n werk? Nou, eigenlijk net zoals bij alle klachten. Op een tafeltje nabij het informatieloket Tata Steel in de Buurt aan de Zwaanstraat is elke keer stof verzameld zodra de tafel er vies uitzag. Onze zelf-in-het-leven-geroepen supermelder heeft op die manier 56 stofmonsters weten te verzamelen naast de 35 stofmonsters van ideale klachten uit Wijk aan Zee (waarvoor dank!). Alle monsters zijn geanalyseerd, zoals in mijn vorige blog uitgelegd. In het kort: per stofkorrel is de minerale samenstelling bepaald met SEM-EDS-PARC. Op basis van de minerale samenstelling kunnen de korrels aan verschillende stofbronnen toegewezen worden. Om de discussie over meer of minder overlast meteen aan te scherpen zijn de resultaten als ‘stof afkomstig uit Wijk aan Zee versus Tata stof’ weergegeven. Dus in aparte grafieken het aandeel van natuurlijk plus urban stof uit Wijk aan Zee enerzijds en het aandeel van industrieel stof anderzijds. Het industriële stof is verder nog opgesplitst in twee hoofdbronnen: 1) de stofbijdrage van het proces van aankomst grondstoffen (erts en kolen) tot en met de productie van vloeibaar ruwijzer en 2) de stofbijdrage van het staalmaken en de slakverwerking.

Wijk aan Zee: Natuurlijke en urban stofbronnen van alle monsters

Wijk aan Zee: Natuurlijke en urban stofbronnen van alleen de ‘echte’ klachtenmonsters

In het diagram hierboven staat het aandeel van lokale stofbronnen (urban en natuurlijke stof) weergegeven, gemeten vanaf november 2019 voor alle monsters uit Wijk aan Zee (bovenste diagram), en zonder Tata Steel monsters (onderste diagram). Elk staafje is een stofmonster. Waar het staafje ophoudt in het diagram begint het stofaandeel van Tata dat in de andere grafieken wordt getoond. Deze zijn op datum samen te voegen.

Waaruit bestaat het stof afkomstig uit Wijk aan Zee?

Om een beetje vaart in het verhaal te houden is de gedetailleerde beschrijving van elke stofbron aan het eind van de blog opgenomen. In het kort: het stof afkomstig uit Wijk aan Zee is zand (geel in de diagrammen), bouwmaterialen (lichtblauw) en organische deeltjes (lichtgrijs). De industriële component van het stof in Wijk aan Zee is weergegeven in de twee diagrammen hieronder. Voor wat betreft de voorkant van de productieketen, weergegeven in het bovenste diagram van de twee, bestaat het stof uit al-dan-niet voorbewerkte ertsen (roodbruin) en kolen/kooks (donkergrijs). In het onderste diagram is de stofcomponent van de staalproductie te zien die hoofdzakelijk slakdeeltjes (blauw) bevat.

Bijdrage stofbronnen in Wijk aan Zee: stof dat te herleiden is naar de voorkant van de productieketen (aankomst grondstoffen tot en met productie van vloeibaar ruwijzer).

Bijdrage stofbronnen in Wijk aan Zee: stof van de staalproductie inclusief slakverwerking HARSCO

Trend watching

Tijdseries, zoals in deze staafdiagrammen zijn bedoeld om trends te spotten. Trends van meer of minder stof van Tata Steel. Wordt het erger of wordt het beter, welke stofbronnen zijn aan het afnemen en welke nemen juist toe? Je hebt wel veel monsters nodig om de trends te kunnen zien. Gelukkig hebben we onze supermelder en samen met de echte klachten ontstaat er een helder beeld. De supermelder en de echte klachtenmonsters komen goed met elkaar overeen en geven dezelfde impressie van het stof afkomstig uit Wijk aan Zee. Er valt geen trend op in bijvoorbeeld de verhouding zand tot bouwstoffen. Deze blijft redelijk constant met de tijd. Wat betreft het industriële stof, is de erts- en kolencomponent ook redelijk constant met de tijd. De aangename verrassing zit in de afname van het slakstof beginnend vanaf februari dit jaar. Bevat het stof in Wijk aan Zee in november en januari nog 40 tot ruim 60% slakdeeltjes, vanaf februari daalt dit tot onder de 20% met alleen af en toe nog een uitschieter zoals bijvoorbeeld recentelijk in september.

Het geschetste beeld klopt met het aandeel urban en natuurlijk stof tussen november en januari. In die periode is de overlast van industrieel stof relatief groot en is het aandeel stof afkomstig uit Wijk aan Zee daarentegen aanzienlijk lager. Vanaf februari is de verhouding fifty/fifty en vaak zelfs nog iets lager voor het Tata Steel-stofaandeel. Verder laat de trend zien dat ertsen en koolstof op dit moment de belangrijkste categorie stof is waarop Tata Steel zich moet richten om overlast te verminderen. Op basis van de onderliggende gegevens voor de tijdseries (de 66 populaties stofdeeltjes en 34 verschillende broncategorieën uitgelegd in de vorige blog is in detail te zien waar de problemen vandaan komen. Daarmee weten we waar en wat ons te doen staat!

Beschrijving van de verschillende stofbronnen Wijk aan Zee

Voor een aantal stofbronnen in de staafdiagrammen is niet vast te stellen wie de eigenaar is of soms zijn lokaal en industriële oorsprong even waarschijnlijk. Bij dergelijke bronnen staat in de legenda van de staafdiagrammen Tata of omgeving vermeld. Hierna volgt een beschrijving wat is inbegrepen bij de verschillende stofbronnen van de tijdseries.

Natuurlijke & urban stofbijdrage

Een beetje vaag is de stofbron Tata-koolstofrijk of omgeving. Dit betreft deeltjes die niet met zekerheid aan een bron kunnen worden toegeschreven. Het zijn wel allemaal deeltjes van koolstofmateriaal, onder andere tuinaarde (organische bodemstoffen), plantmateriaal, stuifmeel, pluisjes, zeker ook houtskool van de BBQ, waarschijnlijk ook plastics en misschien nog wel andere koolstofrijke deeltjes. Voor alle eerlijkheid nemen we deze stofbron ook mee in de diagrammen van het industriële aandeel. Want eerlijk is eerlijk, in deze bron zit ook de grafiet opgenomen. Grafiet is een verhaal op zich en verdient een eigen blog. Ik kan al wel verklappen dat het hoogst zelden is aangetroffen in de stofmonsters van de tijdserie vanaf november 2019 waar het hier over gaat.

De stofbron bebouwde omgeving omvat het urban aandeel (cement, bouwstoffen, verfbladders, glas e.d.). De bron natuurlijk zout (zeezout) in grote hoeveelheid komt sporadisch voor, bijvoorbeeld op Valentijnsdag in het diagram. We vermoeden dat zeezout met remobilisatie van oud stof samenhangt. De bron natuurlijke omgeving bevat de minerale, anorganische stofdeeltjes, hoofdzakelijk fijn duinzand, en als laatste, natuurlijke mineralen (bijna niks in de staafdiagrammen) zijn zeldzame mineralen die je niet vaak in omgevingszand aantreft.

Industriële stofbijdrage

Apart weergegeven is het stofaandeel van de ertsen en kolen. Dus alles wat voor het ijzermaken in de hoogoven nodig is. De bron Tata-erts bevat alle sinter- en pelletprocesstof, terwijl de Tata-erts/ruwijzer alle pure ijzerhoudende deeltjes bevat. Kool en kooks spreekt voor zich en de stofbron Tata-koolstofrijk en omgeving bevat alle overige koolstofrijke stof en de tuinaarde enz. Het andere diagram betreft het staalmaken. Er zijn duidelijk herkenbare stofbronnen die met de toeslagstoffen te maken hebben (de kalktrein die 3x per week grondstoffen aflevert), vuurvaste materialen die in installaties worden gebruikt, verslijten en gesloopt worden. De Tata-slak omvat alle slak die in de staalfabriek geproduceerd wordt, bij HARSCO verwerkt en op de opslagbergen terecht komt. Schrotstof is soms duidelijk herkenbaar aan Zink, maar roestdeeltjes ontstaan natuurlijk ook lokaal in Wijk aan Zee.

 

Blogs