Bij rwzi’s met een verhoogde PFAS-belasting waarvan de potentiële bron niet direct duidelijk is, kan bronopsporing via metingen in het riool een oplossing bieden. Deze methodiek is succesvol toegepast bij rwzi Lelystad: de PFAS blijkt vooral uit twee deelgebieden te komen.
Geschreven door Anja Derksen (AD eco advies), Rémy Schilperoort, Jeroen Langeveld (Partners4UrbanWater), Bert Palsma (STOWA), Arie de Jong (Waterschap Zuiderzeeland), Madhuvi Kisoen (gemeente Lelystad)
Download hier de pdf van dit artikel.
PFAS in het milieu zijn schadelijk, zeer slecht afbreekbaar en worden overal gevonden. Rwzi’s vormen een belangrijke route van PFAS naar het oppervlaktewater. Op basis van variatie in aangetroffen PFAS en concentraties, lijkt het erop dat er een achtergrondbelasting is uit huishoudelijk afvalwater en daarnaast een extra belasting uit diverse andere bronnen. Wat deze bronnen zijn, is lang niet altijd bekend [1]. PFAS-precursors spelen ook een belangrijke rol in rwzi’s. Dit is een groep van PFAS die kan afbreken tot stabiele PFAS-eindproducten, bijvoorbeeld tot PFOA of PFOS. Door omzetting van onbekende, niet geanalyseerde PFAS-precursors naar bekende, wel geanalyseerde PFAS, kunnen PFAS in rwzi’s ogenschijnlijk toenemen [1]. Zonder emissiereductie van zulke PFAS-precursors wordt die van bekende PFAS, zoals PFOS en PFOA, waarschijnlijk erg lastig.
Met metingen is vast te stellen bij welke rwzi’s de belasting met (precursors van) PFAS verhoogd is. Voor die rwzi’s kunnen waterschappen, provincies, gemeenten en omgevingsdiensten de bronnen van PFAS beter in beeld brengen en vervolgens het gesprek aangaan met de lozer over aanpak aan de bron. In sommige gebieden zijn al sterke vermoedens van de mogelijke bron(nen). Waar dergelijke vermoedens ontbreken of er een groot aantal potentiële bronnen is, kan bronopsporing via metingen in de riolering meerwaarde bieden.
Metingen van PFAS in het afvalwater in rioolstelsels zijn nog weinig uitgevoerd. Daarmee is er geen ‘standaard’ methodiek voorhanden om PFAS-meetprogramma’s in de riolering vorm te geven. STOWA heeft, in samenwerking met het ministerie van Infrastructuur en Waterstaat, Waterschap Zuiderzeeland en gemeente Lelystad, een dergelijke methodiek ontwikkeld. Dit artikel beschrijft de methodiek en een eerste toepassing ervan in het stroomgebied van de rwzi Lelystad.
Ontwikkeling methodiek
Het doel was om een methode te ontwikkelen voor bronopsporing van PFAS-lozers via metingen in de riolering, die als blauwdruk kan dienen voor toepassing bij andere rwzi’s. Met verschillende ‘ingrediënten’ voor zo’n methode (type passive samplers, zie verderop, analysemethodes, etc.) is eerder ervaring opgedaan, maar ze zijn niet eerder gecombineerd ingezet in een rioolomgeving. Daarom zijn verschillende technieken allereerst in wisselende combinaties onderzocht in een vooronderzoek [2]. De beste combinatie van technieken is vervolgens in de praktijk toegepast in Lelystad. De hier gepresenteerde methodiek is het resultaat van het vooronderzoek, gecombineerd met de leerpunten van de praktijktoepassing in Lelystad.
De kern van de methode is het systematisch meten van PFAS in het aanvoerende rioolstelsel. Hiermee kan een groot aantal potentiële PFAS-lozers in een stroomgebied teruggebracht worden naar een (zeer) beperkt aantal, dat vervolgens gericht benaderd kan worden. De methodiek bestaat uit (1) een methode voor monstername, (2) geschikte analysemethodes, (3) een meetstrategie, (4) een meetplan en (5) koppeling aan bedrijfsactiviteiten in het gebied. Deze stappen worden hieronder nader toegelicht.
Monstername: passive samplers in 3D-geprinte houders
De eerste keuze in de methodiek betreft de methode van monstername. Op rwzi’s worden veelal automatische monsternamekasten ingezet voor 24-uurs debietproportionele bemonstering van in- en effluent. Deze methode is echter meestal niet bruikbaar in de riolering, omdat bijvoorbeeld de toegang tot het afvalwater moeilijk kan zijn als putten midden in de straat liggen of er geen stroomaansluiting is.
Ook steekmonsters nemen uit het riool is geen goede optie omdat dit slechts een momentopname is en dus géén representatief beeld geeft van de afvoer van PFAS over bijvoorbeeld een dag of week.
Daarom is ervoor gekozen om de PFAS-metingen in het riool uit te voeren met passive samplers. Dit zijn houders met daarin een adsorptiemateriaal dat geschikt is om PFAS op te nemen. Deze houders worden enige tijd in het riool gehangen waar ze PFAS kunnen opnemen. Het adsorptiemateriaal wordt vervolgens in het lab geëxtraheerd en geanalyseerd. Passive samplers geven wél een beeld van PFAS-concentraties over een lange periode en zijn relatief eenvoudig te installeren.
In het vooronderzoek [2] is uitgezocht welk adsorptiemateriaal zich het beste leent voor PFAS-metingen in het riool. Onderzocht zijn WAX-materiaal, speciaal bedoeld voor stoffen als PFAS, en HLB-materiaal, het meest gebruikte adsorptiemateriaal voor goed oplosbare stoffen. Het WAX-adsorptiemateriaal bleek het beste te werken omdat dit méér PFAS opneemt dan het HLB-adsorptiemateriaal, zowel in aantal stoffen als in concentraties.
Om de passive samplers in een riool te kunnen installeren, zijn 3D-geprinte houders ontwikkeld om de samplers te beschermen tegen de omstandigheden in het riool. Het meest robuust is de ‘torpedo’-houder met drie losse plaatjes met adsorptiemateriaal (zie afbeelding 1, linksboven). Deze torpedo leent zich goed voor installatie in bijvoorbeeld de ontvangstkelder van een rioolgemaal en in riolen met permanent voldoende waterdiepte.
Bij lage waterstanden in vrijvervalriolering kan de waterdiepte onvoldoende zijn om het adsorptiemateriaal goed in contact te houden met het afvalwater (afbeelding 1, rechtsonder). Voor deze situaties is een houdertype ‘duikboot’ ontwikkeld (afbeelding 1, linksonder) waarin twee plaatjes horizontaal en zo laag mogelijk in de houder in het riool liggen. Net als alle meetapparatuur in riolering hebben de 3D-geprinte houders last van ophopende vervuiling (afbeelding 1, rechtsboven) waarbij huishoudelijk afvalwater over het algemeen meer vervuiling veroorzaakt dan afvalwater van bedrijventerreinen. Ondanks de soms forse vervuiling lijkt deze weinig invloed te hebben op de meetresultaten.
Afbeelding 1. Passive samplers in 3D-geprinte houders, type ‘torpedo’ (linksboven) en type ‘duikboot’ (linksonder). Rechtsboven: vervuiling na installatie in een riool; rechtsonder: een installatie bij (te) lage waterstand voor torpedo-houder
Analyse: PFAS(46) en PFAS-calux
In hetzelfde vooronderzoek [2] is onderzocht welke analyses geschikt zijn om zowel de bekende PFAS als PFAS-precursors in beeld te brengen. De onderzochte analysemethodes zijn:
- PFAS(46): doelstoffenanalyse op 46 individuele PFAS (waaronder PFOA en PFOS en enkele bekende PFAS-precursors);
- Extraheerbaar Organisch Fluor (EOF): een maat voor de totale hoeveelheid organisch gebonden fluor in het monster, waaronder PFAS;
- Totaal Oxideerbare Precursors (TOP): een indicatieve maat voor de totale vracht PFAS-precursors in het monster;
- PFAS-calux assay: een biologische effectmeting (bioassay) van het effect op het schildklierhormoon. Door voorafgaand aan de analyse een speciale extractiestap uit te voeren, wordt het assay specifiek(er) gemaakt voor PFAS. Het assay is een screeningsmethode voor zowel bekende als onbekende PFAS.
In het vooronderzoek bleken de rapportagegrenzen van de EOF- en TOP-analyses te hoog voor de onderzochte locatie (op andere locaties kan dit anders zijn). De PFAS(46) en PFAX-calux bleken wel geschikt én geven inzicht in zowel bekende als onbekende PFAS. Het toepassen van beide analysemethoden op de monsters geeft dus een vollediger beeld van de PFAS-lozingen in een gebied.
De hoeveelheden PFAS op de passive samplers worden met algemene rekenregels teruggerekend naar concentraties in het afvalwater. Deze worden vervolgens vermenigvuldigd met het volume afvalwater tijdens de meetperiode (op basis van metingen bij rioolgemalen of ingeschat bij vrijvervalriolering) om dagvrachten PFAS te bepalen.
Meetstrategie: systematisch en stapsgewijs stroomopwaarts
Het bepalen van de meetstrategie begint met het in kaart brengen van het stroomgebied. Dit kan op basis van kaartmateriaal, maar inbreng van een rioolbeheerder is onontbeerlijk omdat door bijvoorbeeld werkzaamheden afvoerroutes vanuit een gebied (tijdelijk) kunnen veranderen. Ook kunnen routes bij neerslag anders zijn dan tijdens droge periodes. Het is van belang afvoerroutes goed in beeld te hebben om een analyseresultaat aan het juiste bovenstroomse zoekgebied te kunnen koppelen.
De meetstrategie bestaat uit het systematisch en in een aantal meetrondes, van beneden- naar bovenstrooms doormeten van het rioolstelsel. Per ronde worden metingen uitgevoerd in alle aanvoerende gebieden en dus niet alleen de gebieden die a priori ‘PFAS-verdacht’ zijn (zoals bedrijventerreinen). Gebleken is dat ook gebieden die als woonwijk te boek staan onverwacht grote bronnen van PFAS kunnen zijn doordat er, bijvoorbeeld, toch enkele bedrijfsgebouwen aanwezig zijn die PFAS lozen op het riool. Het buiten beschouwing laten (en dus niet bemeten) van een gebied op basis van een administratieve indeling (zoals ‘woonwijk’ of ‘recreatie’) bespaart weliswaar kosten, maar kan ertoe leiden dat een relevante bron buiten beeld blijft.
In elke meetronde wordt ook de ‘totaalstroom’ gemeten. Hoewel het voor bronopsporing niet strikt noodzakelijk is, heeft deze meting toch meerwaarde. Door de som van de dagvrachten uit de aanvoerende gebieden te vergelijken met de dagvracht in de totaalstroom kan de betrouwbaarheid van de meetresultaten ingeschat worden. Gebleken is dat deze som veelal 60 tot 90 procent bedraagt van het totaal. Duidelijk afwijkende waarden kunnen reden zijn om de betrouwbaarheid van een meetresultaat in twijfel te trekken.
Afhankelijk van de grootte van het onderzochte gebied kunnen deelgebieden die op basis van de resultaten van meetronde 1 veel PFAS blijken af te voeren, in een tweede meetronde verder worden onderzocht. Deze gebieden worden weer ‘opgeknipt’ in deelgebieden en voor elk deelgebied wordt een geschikte meetlocatie gezocht. Prioritering van gebieden op basis van de hoogste dagvrachten ligt voor de hand, maar ook een afwijkende ‘fingerprint’ (aangetroffen stoffen, concentraties en verhoudingen daarin) kunnen een reden zijn voor nader onderzoek.
Meetplan: meetduur, meetfrequentie en neerslag
In het eerder aangehaalde vooronderzoek [2] is ook gekeken naar de toepassingsduur van de passive samplers. Bij voorkeur is die zo lang mogelijk, om zoveel mogelijk PFAS-lozingen te kunnen meenemen. Beperkende factoren zijn de toenemende vervuiling rondom de houder en mogelijke verzadiging van de sampler. Gebleken is dat een toepassingsduur van 7 dagen, met één tussentijdse schoonmaakronde om doekjes en dergelijke rondom de houder te verwijderen, goede meetresultaten geeft. Met deze meetduur worden lozingen die minimaal wekelijks optreden in beeld gebracht.
Er kunnen PFAS-lozingen zijn die minder vaak dan wekelijks optreden. Om de kans te vergroten dat deze lozingen ook in beeld komen, zou het meetplan moeten voorzien in minimaal één herhaalde meting (dus een tweede meetweek op dezelfde locaties).
De hoeveelheid neerslag kan invloed hebben op de meetresultaten, afhankelijk van de bron van de PFAS. Als PFAS alleen geloosd wordt via (bedrijfs)afvalwater op gemengde riolering is er weinig effect te verwachten. De verdunning in een riool met hemelwater geeft weliswaar een lagere PFAS-concentratie, maar de dagvracht verandert niet. Als er in een gebied (ook) PFAS op of onder vervuilde oppervlakken aanwezig is, kan dit met afstromend hemelwater meegevoerd worden en in de riolering terecht komen. Afhankelijk van het type rioolstelsel en hoe het terrein is aangesloten, komt de PFAS dan wel of niet bij de meetlocatie terecht. Om dit type bronnen in beeld te krijgen, kan het dus meerwaarde hebben om ook tijdens regenweer metingen uit te voeren.
Koppeling aan bedrijfsactiviteiten
Om te voorkomen dat elke huisaansluiting individueel bemeten moet worden, kan als het zoekgebied klein genoeg geworden is, gebruik gemaakt worden van kennis over (bedrijfs)activiteiten in een gebied. Met bijvoorbeeld een ‘hotspottool’ kunnen in een klein zoekgebied de waarschijnlijke PFAS-bronnen worden aangewezen.
Toepassing in Lelystad
Bij onderzoek naar PFAS in het influent en effluent van rwzi’s [1] is rwzi Lelystad naar voren gekomen als ‘matig met PFAS belaste’ rwzi. Nader onderzoek van Waterschap Zuiderzeeland heeft aangetoond dat de PFAS voornamelijk uit twee van de vijf aanvoerende persleidingen komt, de deelgebieden De Warande en Noorderwagenplein. In beide gebieden is op basis van bovenstaande methodiek een onderzoek gestart om via metingen in het aanvoerende riool de bron(nen) van PFAS te achterhalen. De resultaten van meetronde 1 in het gebied Noorderwagenplein zijn hier gepresenteerd.
Afbeelding 2 geeft een schematisch overzicht van het stroomgebied van hoofdrioolgemaal Noorderwagenplein. Dit is een groot vrijvervalstelsel dat opgeknipt is in twee delen (‘NWP west’ en ‘NWP oost’). Daarnaast loost een persleiding uit de gebieden Oostervaart en Paardenbos bij het hoofdrioolgemaal. Het vrijvervalstelsel bedient voornamelijk woonwijken, met enkele bedrijventerreinen aan de noord- en noordoostzijde. Oostervaart is een groot bedrijventerrein, en Paardenbos een gebied met alleen wat sportverenigingen en een begraafplaats. De metingen zijn uitgevoerd in de ontvangstkelders van het hoofdrioolgemaal en van gemaal Oostervaart en in de vrijvervalstelsels van NWP west en oost. Gebied Paardenbos is niet bemeten.
Gebied Oostervaart werd voorafgaand aan het onderzoek bestempeld als ‘a priori verdacht’, onder andere omdat hier een grote verwerker van brandblusapparatuur is gehuisvest. Er is voor gekozen om hier bij de eerste meetronde direct een verdiepingsslag uit te voeren. Hiervoor is in twee aanvoerende (vrijverval)rioolstrengen naar het gemaal van Oostervaart gemeten, waardoor het gebied opgeknipt is in een noordelijk en een zuidelijk deel. Ook is gemeten in de gemaalkelder van een klein inprikkend gemaal (‘WUR’) waarvan de persleiding direct loost op gemaal Oostervaart.
Afbeelding 2. Stroomgebied Noorderwagenplein met meetresultaten voor PFAS(46) (rood) en PFAS-calux (groen)
Alle zeven locaties zijn tweemaal gedurende één week bemeten: van 18 t/m 25 juni en van 2 t/m 9 juli 2025. De eerste meetweek was droog, maar halverwege de tweede meetweek heeft het veel geregend (33,0 mm op 6 juli). Neerslag zou echter niet of nauwelijks invloed op de resultaten moeten hebben, omdat Lelystad alleen gescheiden riolering kent en de metingen in het vuilwaterstelsel hebben plaatsgevonden. Debietmetingen bij het hoofdrioolgemaal laten in de tweede meetweek inderdaad een heel beperkte volumetoename zien (week 1: ca. 23.000 m3; week 2: ca. 24.500 m3).
Meetresultaten Noorderwagenplein
De meetresultaten zijn verwerkt in het schematische overzicht in afbeelding 2. In rood staan de dagvrachten uit de doelstoffenanalyse PFAS(46). Dit zijn de dagvrachten in mg/dag van alle 46 PFAS in de eerste (links) en de tweede meetweek (rechts). In groen staan de resultaten van de PFAS-calux-assays. Deze worden uitgedrukt in gram PFOA-equivalenten per dag. De fingerprints van de PFAS(46)-analyses zijn weergegeven in afbeelding 3. De resultaten laten onder andere het volgende zien:
- Bij het hoofdrioolgemaal komt (in week 2) dagelijks ongeveer 265 mg PFAS(46) voorbij. In de eerste meetweek is de gemiddelde dagvracht beduidend (een factor 8) kleiner: 33 mg/dag. Dit lijkt een onbetrouwbare meting omdat de som van de drie aanvoerende gebieden driemaal zo groot is (100 mg/dag), zie tabel 1.
- Het a priori verdachte bedrijventerrein Oostervaart blijkt inderdaad een belangrijke bron van PFAS(46) (en dan vooral Oostervaart-noord). Maar in de tweede meetweek blijkt het oostelijk vrijvervalstelsel (NWP oost) onverwacht met circa 143 mg/dag de grootste bijdrage te leveren.
- Voor de PFAS-calux blijkt gebied NWP oost in beide meetweken de belangrijkste bron, met beduidend hogere dagvrachten dan bedrijventerrein Oostervaart. In tegenstelling tot PFAS(46) blijkt met PFAS-calux dat het gebied Oostervaart zuid ook een belangrijke bron is. Uit dit gebied komen blijkbaar veel PFAS-precursoren en minder stabiele PFAS.
- Opvallend is het grote verschil in dagvracht PFAS(46) voor gebied NWP oost tussen de eerste (9,1 mg/dag) en tweede meetweek (143 mg/dag). Mogelijk heeft dit te maken met een bedrijfsproces dat niet wekelijks loost. Een andere verklaring zou afstroming kunnen zijn van een met PFAS vervuild terrein, als gevolg van neerslag die wel in week 2 is gevallen en niet in week 1 (dit terrein moet dan aangesloten zijn op het vuilwaterstelsel).
- De deelgebieden met de grootste dagvrachten (NWP oost en Oostervaart) hebben verschillende fingerprints (zie afbeelding 3). De karakteristieke patronen van de typen PFAS en de onderlinge verhoudingen wijken af. Dit duidt op specifieke bronnen in beide gebieden. De fingerprint van de totaalstroom (bij hoofdrioolgemaal Noorderwagenplein) is een combinatie van die van beide aanvoerende gebieden.
Tabel 1. Verhoudingen tussen de totaalmeting en de som van de aanvoerende deelgebieden in stroomgebied Noorderwagenplein
Afbeelding 3. Fingerprints van PFAS(46) analyseresultaten
Conclusies en vervolg
De toepassing van de ontwikkelde methodiek op het rioleringsgebied in Lelystad laat zien dat de methode werkt. De metingen zijn technisch uitvoerbaar en het merendeel van de meetresultaten lijkt betrouwbaar en voldoende richtinggevend om stap voor stap dichter bij de bron(nen) te komen. Deelgebieden Oostervaart en NWP oost zijn als grootste bronnen van PFAS en PFAS-precursors naar voren gekomen. Deze bevindingen zijn deels verwacht (Oostervaart), maar deels ook onverwacht (NWP oost). Vervolgonderzoek in beide gebieden zal het zoekgebied voor de PFAS-bron(nen) verder proberen te verkleinen.
De methodiek is inzetbaar voor rwzi’s met verhoogde PFAS-belasting waar de potentiële bron niet direct duidelijk is. Door stapsgewijs stroomopwaarts in het rioolsysteem te meten en deze bevindingen te combineren met gebiedskennis over de activiteiten die plaatsvinden, wordt het zoekgebied steeds kleiner.
Verantwoording
Het meetproject in Lelystad is uitgevoerd door een projectteam van AD eco advies en Partners4UrbanWater (projectleiding, data-analyse en rapportage), IMD b.v. (installatie passive samplers, ontwikkeling houders), Aqualysis (prepareren passive samplers en PFAS-analyses) en BioDetection Systems (PFAS-calux).
Het onderzoek is gefinancierd door het ministerie van Infrastructuur en Waterstaat, STOWA (penvoerder), Waterschap Zuiderzeeland en de gemeente Lelystad.
SamenvattingBij rwzi’s met een verhoogde PFAS-belasting waarvan de potentiële bron niet direct duidelijk is, kan bronopsporing via metingen in het riool een oplossing bieden. Door met passive samplers systematisch en stapsgewijs vanaf de rwzi stroomopwaarts in het rioolstelsel te meten en deze bevindingen te combineren met gebiedskennis over de activiteiten die plaatsvinden, wordt het zoekgebied naar de bron steeds kleiner. Deze methodiek is succesvol toegepast bij rwzi Lelystad: de PFAS blijkt vooral uit twee deelgebieden te komen. Deze zullen met inzet van de methodiek verder onderzocht worden.
REFENTIES
1. Derksen, A. & Baltussen, J. (2021). PFAS in influent, effluent en zuiveringsslib. Resultaten van een meetcampagne op acht rwzi’s. STOWA-rapportnummer 2021-46.
2. Derksen, A. & Schilperoort, R. (2024). Tussenrapport bronnen van PFAS en PFAS-precursors in het influent van rwzi Lelystad. www.stowa.nl/onderwerpen/waterkwaliteit/nieuwe-stoffen/bronnen-van-pfas-precursors-het-influent-van-rwzi-lelystad, geraadpleegd 20 februari 2026.
