Opinie

Bepalen van milieuvervuiling en gezondheidsschade door vuurwerk is complex rekenwerk


Geen langer leven zonder vuurwerk

Arno van ‘t Hoog | vrijdag 14 februari 2020

Vuurwerk lijkt minder vanzelfsprekend te worden nu gemeenten en landelijke politiek steeds meer voelen voor een totaalverbod. Stel dat het verboden wordt, wat is dan het effect op milieuvervuiling en onze gezondheid?

We staan er niet bij stil, maar als op 1 januari het laatste vuurwerk is afgestoken is het Nederlandse milieu ongeveer 220 ton barium, 111 ton koper, 71 ton strontium, 17 ton antimoon en 11 ton zink rijker. Een deel daarvan zweeft in 2,3 miljoen kg stof door de lucht, waarvan 233 ton fijnstof. In de gasfase zijn verder 113 ton koolstofmonoxide, 13 ton methaan, 32 ton lachgas, 20 ton waterstofsulfide, en 32 ton zwaveldioxide gevormd. Op de grond resteert zo’n 13 miljoen kg afval, vooral karton, papier, klei en in mindere mate plastic.

‘Het gaat mis als je longen heel veel tege­lijk moeten verwerken’

Dankzij rekenwerk van Rijkswaterstaat op basis van verkoopcijfers en chemische samenstelling kennen we deze zogenaamde emissieschatting van consumentenvuurwerk. Bovenstaande cijfers zijn berekend op basis van verkopen in 2016 van 16 miljoen kg vuurwerk. Het merendeel – zo’n 85 % – is siervuurwerk, de rest knalt alleen. De belangrijkste vervuiling is afkomstig van de 20 % brandbare inhoud: kruit met oxidatoren, brandstoffen, metalen en bindmiddelen (zie kader).

Rijkswaterstaat kijkt vooral wat er met de metalen gebeurt, die deels in het fijnstof zijn terug te vinden. Naar schatting een derde van de metaal-emissie verspreidt zich tijdelijk via deeltjes in de lucht; het andere deel slaat met kruimelige verbrandingsresten direct neer. Uiteindelijk stroomt een deel van de metalen met het regenwater van daken, straten en wegen naar het riool en richting het oppervlaktewater.

Het afsteken van vuurwerk op oudejaarsavond laat ook andere chemische restanten na op toeschouwers en straatmeubilair, merkten forensische onderzoekers van het NFI. Zij wilden weten of de chemische restanten van oudjaarsvuurwerk sporenonderzoek na een plofkraak in de wielen kan rijden. Dat lijkt mee te vallen, maar vooral perchloraat en chloraat zijn in de dagen na de jaarwisseling vaak te vinden op bijvoorbeeld lantaarnpalen. Deze anionen zijn restanten van de veelgebruikte oxidator kaliumperchloraat, waarvan een deel dus niet volledig wordt gereduceerd. Het is nog onduidelijk hoe groot de milieuvervuiling met perchloraat is.

Overgangsmetalen

Het is helder: oudjaarsnacht brengt in korte tijd relatief veel vervuilende stoffen in het milieu en onze omgeving. Sterker: met een glas champagne in de hand adem je er het nodige van in. En met al dat fijnstof plus metalen, kan dat geen kwaad?

Voor inhalatietoxicoloog Flemming Cassee, werkzaam bij het RIVM en de Universiteit Utrecht, zijn er bij inademing van fijnstofdeeltjes verschillende klassen van stoffen om op de letten: anorganische zouten als kaliumsulfaat, organische verbrandingsproducten en metalen. Vooral de aanwezigheid van overgangsmetalen – koper, ijzer, zink – is iets om bij stil te staan. Cassee: ‘Overgangsmetalen zijn behoorlijk actief in allerlei redoxreacties in biologische systemen. Ze dragen dus bij aan de oxidatieve toestand van fijnstofdeeltjes. Het lichaam heeft afweermechanismen om deeltjes af te vangen, met antioxidanten als glutathion en vitamine C in het dunne laagje vloeistof in de longen. Als je gezond bent en de blootstelling is niet te hoog, kun je daar prima mee omgaan. Het gaat mis als je longen heel veel tegelijk moeten verwerken, of bij mensen die al een longaandoening hebben. Dan is dat buffersysteem al verzwakt. Dan word je ook gevoeliger.’

Los van metalen bevatten fijnstofdeeltjes op oudejaarsavond andere, organische stoffen die bij alle verbrandingsprocessen vrijkomen. Bijvoorbeeld verbrandingsproducten met irriterende carbonylgroepen, waardoor de luchtwegen kunnen gaan samentrekken; dat merken mensen die al astmatische klachten hebben doorgaans het eerst.

Van fijnstof is al langer bekend dat het bijdraagt aan vervroegde sterfte, bijvoorbeeld onder mensen die langs drukke snelwegen wonen met relatief veel roet- en fijnstofuitstoot. Fijnstof prikkelt het immuunsysteem en verhoogt na lange tijd onder meer de kans op longkanker en hart- en vaatziekten. Hoe zit dat met vuurwerk?

‘Op populatieniveau draagt vuurwerk qua fijnstof niet veel bij aan wat mensen jaarlijks inademen’

Onderzoekers van de Rijksuniversiteit Groningen publiceerden vorig jaar een epidemiologische analyse. Ze speurden naar een effect van de enorme toename van fijnstof in de lucht – gemiddeld van 29 µg naar 277 µg per m3, met uitschieters naar 598 µg – in het eerste uur van het nieuwe jaar. Het vermalen van de data met diverse statistische modellen leverde geen consistente associatie tussen oudjaarsfijnstof en sterfte.

Maar luchtvervuiling door vuurwerk moet je in groter verband beoordelen, zegt Cassee: het is een korte piek, terwijl de echte gezondheidslast van fijnstof ontstaat door dagelijkse blootstelling afkomstig van alle vormen van verkeer, industrie en landbouw. ‘Vuurwerkvervuiling duurt een paar uur. Gemiddeld over een etmaal genomen kom je vaak niet boven de dagelijkse norm voor fijnstofblootstelling uit. Op een heel jaar is dat te verwaarlozen. Sommige mensen zijn wel extra gevoelig en die kunnen er behoorlijk last van hebben. Maar op populatieniveau draagt het niet veel bij aan wat mensen jaarlijks aan fijnstof inademen.’

Hoewel vuurwerk relatief veel metalen in de lucht brengt, moet ook dat worden afgezet tegen andere, dagelijkse bronnen, zoals deeltjes afkomstig van metalen remschijven van auto’s, zegt Cassee. Koper is vooral bekend van nadelige effecten op waterorganismen; op Europees niveau probeert men de emissie van koper terug te dringen.

Complex rekenwerk

Uit schattingen blijkt dat het leeuwendeel van het koper via rivieren ons land binnenkomt: de Rijn en de Maas voeren jaarlijks 300 ton aan. In Nederland brengen we met het verkeer, de industrie en ons rioolwater – bijvoorbeeld via koperen waterleidingen, scheepscoating en afslijtende bovenleidingen van de trein – opgeteld nog eens 100 ton in het milieu. Het is complex rekenwerk, maar Milieu Centraal schat toch dat 18 % van het koper in het oppervlaktewater afkomstig is van oudjaar. Vuurwerk is daarmee geen hoofdbron van koper in het water, maar ook niet verwaarloosbaar.

De overige luchtvervuiling door vuurwerk met methaan, koolmonoxide, lachgas en zwaveldioxide valt in het niet bij de megatonnen die industrie, verkeer en landbouw jaarlijks uitstoten. Zoiets geldt ook voor het papier- en kartonafval: 13 miljoen kg vuurwerkresten dragen 0,15 % bij aan de totale hoeveelheid van 8,5 miljard kg huisvuil die gemeenten jaarlijks inzamelen.

Toch levert een eventueel vuurwerkverbod logischerwijs direct minder vervuiling. Alleen, zo simpel is het ook weer niet, want veel gemeenten willen bij een totaalverbod op consumentenvuurwerk centrale vuurwerkshows organiseren. Daar zal meer en veel zwaarder professioneel siervuurwerk worden afgestoken. De vervuiling concentreert zich dus elders. Of dat ook netto milieuwinst gaat opleveren, moet nog worden berekend.

PDF over emissie vuurwerk: https://tinyurl.com/wd6qsra

Vuurwerkchemie

Met de juiste receptuur kunnen vuurwerkfabrikanten uiteenlopende kleuren, lichteffecten, geluid en rook produceren. De chemie daarachter draait om een combinatie van een zuurstofbron (oxidator) en een brandstof (reductor). In klassiek zwart buskruit is bijvoorbeeld kaliumnitraat de zuurstofbron met zwavel en koolstof als brandstof. Consumentenvuurwerk bevat echter veel meer ingrediënten voor kleuren en ander spektakel.

Zo is kaliumperchloraat de meest gebruikte zuurstofbron in vuurwerk, gevolgd door kaliumnitraat. Als brandstoffen dienen meestal metalen in poedervorm, zoals magnesium, aluminium, titanium en ijzer, maar ook koolstof en zwavel. Organische moleculen dienen soms ook als brandstof en tegelijkertijd als bindmiddel om alle componenten bijeen te houden: suikers, zetmeel en dextrines, maar ook rubber en polyvinyl­chloride (pvc).

Pvc staat bij hoge temperaturen chlooratomen af die reageren met metalen als koper, barium en strontium, een reactie die zorgt voor spectaculaire kleureffecten. Zo maak je rode lichteffecten bijvoorbeeld met een mengsel van strontiumnitraat, magnesium en pvc. Voor groen licht combineer je bariumnitraat en kaliumperchloraat met zetmeel. Dat zijn wel de minimale basisrecepten, want het aantal toevoegingen en variaties is veel uitgebreider.

KVCV

Lid worden van de KVCV? Ontdek de voordelen!

Logo KVCV

KVCV Facebook

De KVCV is ook op Facebook te vinden:

facebook