Van Luikse Bol tot nationaal meetnet

In de jaren vijftig kon men in Nederland in de buurt van fabrieken en schoorstenen metalen bollen aantreffen. Deze waren ingesmeerd met vaseline, waaraan stofdeeltjes bleven kleven. Deze ‘Luikse Bollen’ behoorden tot de eerste, primitieve instrumenten om luchtverontreiniging te detecteren. Daartoe behoorden ook regenvangers, waarvan de opgevangen neerslag werd geanalyseerd op verontreinigingen. Een tikje geavanceerder was het Leclerc-apparaat. Hierin zat een met chemicaliën geïmpregneerde zwachtel, die zwaveldioxide (SO₂) uit de lucht absorbeerde. Een nadeel van al deze methoden was dat ze geen inzicht gaven in variaties in de tijd gedurende een periode waarin een monster werd genomen. Het eerste apparaat dat dit wel deed was een automatisch bemonsteringsapparaat van begin jaren zestig, een soort taperecorder, waarvan de tape bestond uit met loog geïmpregneerd papier, dat een week lang het zwaveldioxide-gehalte van de lucht kon registreren.

Al in 1952 was in de omgeving van Rotterdam een bescheiden meetnetwerk opgezet op basis van de Leclerc-methode. Tien jaar later werd in hetzelfde gebied een meetnet in werking gesteld dat concentraties zwaveldioxide en zwarte rook mat met behulp van een natchemische methode. Zwaveldioxide werd omgezet in zwavelzuur: de hoeveelheid loog nodig om de pH terug te brengen tot de oorspronkelijke waarde, was een maat voor de concentratie zwaveldioxide. Ook colorimetrische methoden begonnen in deze tijd ingang te vinden.¹

Gedurende de jaren zestig groeide de behoefte aan een systematische en automatische registratie van de vervuiling van de Nederlandse lucht. In 1966 droeg staatssecretaris van Sociale Zaken en Volksgezondheid A.J.H. Bartels het Rijksinstituut voor de Volks­gezondheid (RIV) op een landelijk meetnet voor het meten van luchtverontreiniging te ontwikkelen. Het voornaamste doel was om een algemeen overzicht te krijgen van het niveau van de luchtverontreiniging. Daarnaast kon het meetnet waarschuwen bij verhoogde concentraties luchtvervuilers. Het zou het eerste landelijke meetnet van Nederland worden.²

Bij de realisatie van het meetnet werkte het RIV nauw samen met de Technische Hogeschool Eindhoven, die mede de eerste monitoren ontwierp, en de elektrotechnische firma Philips, die de automatisering van de apparatuur verzorgde en een netwerk van datatransmissie ontwikkelde. Philips’ onderzoekslaboratorium Natlab beleefde de nadagen van de periode-­Casimir, de directeur die het lab vrijwel tot een fundamenteel onderzoeksinstituut had uitgebouwd. Wetenschappelijk uitdagende onderzoeksprojecten konden op een enthousiast onthaal rekenen, niet alleen vanwege de kennis die ermee gegenereerd werd, maar ook omdat ze de (prestigieuze) contacten met de wetenschappelijke wereld verstevigden. Zo bouwde Philips in de eerste naoorlogse decennia cyclotrons en elektronenmicroscopen en nam het deel aan de bouw van de ANS-satelliet. En het stortte zich dus in de ontwikkeling van luchtverontreinigingsmonitoren. Overigens hoopten de Eindhovenaren er bovenal simpelweg geld mee te verdienen. Een advertentie in de New Scientist uit 1970 getuigt nog van de pogingen om de meetsystemen bij buitenlandse kopers onder de aandacht te brengen (fig. 1).³

Het meetnet richtte zich aanvankelijk op zwaveldioxide, dat relatief eenvoudig te meten was. Zwaveldioxide werd in die dagen beschouwd als de voornaamste vervuiler, maar gold ook als ‘verklikker’ van luchtvervuiling in algemene zin.⁴ Later breidden de metingen zich uit naar stikstofmonoxide (NO), stikstofdioxide (NO₂) en koolmonoxide (CO) (met name uitgestoten door het verkeer) en ten slotte ook naar ozon (O₃). In 1969 verschenen de eerste zwaveldioxidemonitoren in het Nederlandse landschap, in 1973 kwam het netwerk in gebruik en twee jaar later was het nationale zwaveldioxidemeetnet, bestaande uit meer dan tweehonderd monitoren, voltooid. De data van de afzonderlijke monitoren kwamen via telefoonlijnen bij ‘regionale centra’ terecht. Daar werd de informatie samengebracht en bewerkt en vervolgens doorgestuurd naar het hoofdkwartier, het ‘Nationale Meet Centrum’, bij het RIV in Bilthoven. In 1978 was het multicomponentennetwerk, dat ook de andere genoemde vervuilers mat (NO, NO₂, CO en O₃) klaar. Nederland groeide in deze jaren uit tot een leidende natie op het gebied van luchtverontreinigingsdetectie.⁵

Vieze lucht en natte chemie

De vier luchtvervuilingsmonitoren in de collectie van Museum Boerhaave representeren verschillende stappen in hun technologische evolutie. De eerste is een zwaveldioxidemonitor van de eerste generatie (typenummer PW9720). Hij bestaat uit twee kisten (fig. 2a & fig. 2b). De ene bevat de elektronica voor het aansturen van het meetapparaat, voor de kalibratie en voor de datatransmissie, de andere de daadwerkelijke monitor, de feitelijke meeteenheid. Duidelijk is te zien dat het hier nog grotendeels om traditionele, ‘natte’ scheikunde gaat. De glazen kolf bevatte een vloeistof, die om veiligheids- en conserveringsredenen is verwijderd.

Het apparaat werkte op coulometrische wijze. Dat gaat als volgt: in de monitor wordt een luchtmonster, waaruit stof, water en andere storende stoffen zijn verwijderd, door de kolf met vloeistof geleid. De vloeistof betreft een oplossing met broom (Br₂) en bromide-ionen (Br^-), waartussen een redoxpotentiaal bestaat. Deze wordt door twee elektrodes gemeten. De komst van zwaveldioxide in de oplossing veroorzaakt een chemische reactie, waarbij de verhouding Br₂/Br^- verandert, en daarmee de redoxpotentiaal. Op elektrische wijze wordt de redoxpotentiaal teruggebracht naar de beginwaarde. De benodigde hoeveelheid elektriciteit geldt als een maat voor de concentratie zwaveldioxide in het luchtmonster.⁶

Waarom Philips deze coulometrische methodiek verkoos is niet duidelijk. Misschien vanwege de relatieve eenvoud. Een gezaghebbend geleerde kwalificeerde deze methode in elk geval als: ‘weder durch besondere Selektivität noch durch hohe Empflindlichkeit gekennzieichnet’.⁷ Het tweede apparaat (fig. 2c), een koolmonoxide­monitor (type PW9775), werkte volgens hetzelfde principe, alleen zijn het elektronica­gedeelte en de detector nu in één behuizing samengebracht. Voor de detectie van stikstofoxide, stikstofdioxide en ozon schoot de coulometrische methode tekort. Het bleek niet goed mogelijk alle componenten uit de lucht te halen die de meting hiervan verstoorden.

Het derde exemplaar in de collectie van Museum Boerhaave, voor de coulometrische bepaling van ozon (type PW 9770), heeft dan ook nooit gewerkt – het is een uniek exemplaar!

Om de problemen het hoofd te bieden schakelde Philips over op een ander procedé. De natchemische analyse maakte plaats voor een optisch-elektronische methode, gebaseerd op chemiluminescentie. Hierbij was een hoofdrol weggelegd voor de fluorescerende stof rhodamine. Wanneer deze stof met het te meten gas reageert, zendt hij licht uit van een specifieke frequentie. Op fotometrische wijze wordt de intensiteit van het licht vastgesteld, die dan een maat is voor de concentratie vervuilende stof. Het vierde en laatste apparaat (type PW 9771) is een ozonmonitor volgens dit principe (fig. 2d).⁸

In de analytische chemie voltrok zich vanaf de jaren vijftig een ingrijpende verandering, waarbij traditionele chemische methoden in toenemende mate werden vervangen door elektronisch en automatisch werkende apparaten, zoals gas- en vloeistof­chromatografen, NMR-apparaten, et cetera.⁹ Ook bij de luchtvervuilingsmonitoren is dit terug te zien: de traditionele chemie verdwijnt ten faveure van fysisch-elektrisch werkende apparaten. De eerste generatie Philips-monitoren zijn in dit proces een soort hybride instrumenten, met hun markante combinatie van old school chemie en elektronica. In 1985 werd het meetnet gemoderniseerd. Philips, waar meer markt en minder wetenschap de trend was, liet de datatransmissie over aan Siemens en nieuwe monitoren – gebaseerd op fluorescerende methoden – aan TECO.¹⁰

Symbolisch snuffelen

Ironisch genoeg kwam het meetnet juist tot stand in een periode waarin de luchtverontreiniging in Nederland aanmerkelijk moet zijn afgenomen. De voornaamste oorzaak hiervan was de massale overschakeling van de Nederlandse huishoudens in de jaren zestig van steenkool naar gas, na de ontdekking in 1959 van de gasbel bij Slochteren.¹¹ De introductie van de monitoren weerspiegelt dus niet zonder meer een feitelijke toename van de luchtverontreiniging, maar veeleer een groeiende perceptie van luchtverontreiniging als een ernstig probleem, dat gereguleerd en gemeten diende te ­worden.

De totstandkoming van het meetnet viel in een periode waarin milieuzorgen een maatschappelijk thema werden, en stevig ingebed raakten in het publieke debat, de politiek en het denken over gezondheidszorg. De jaren zeventig zijn de jaren van de Club van Rome en van massale protesten tegen vervuilende industrieën en kerncentrales. In de jaren tachtig kreeg milieuverontreiniging vooral een gezicht door zure regen, met zijn indringende beelden van uitgestorven Scandinavische meren en Das grosse Waldsterben.¹² Ecologische zorgen beheersten pers, publiek en politiek en hebben sterk het beeld bepaald dat van deze periode is overgeleverd.

In de turbulente atmosfeer van maatschappelijke protesten groeiden de luchtveront­reinigings­monitoren uit tot een symbool voor milieuverontreiniging en -zorgen. Dat ze zo zichtbaar aanwezig waren in de Nederlandse straten en plattelandsgebieden, in hun ‘huisje’ en met hun karakteristieke schoorsteentje, droeg hier zonder twijfel aan bij (fig. 3).

De symboliek komt fraai tot uitdrukking in een foto bij een krantenartikel waarin de vraag centraal staat hoe de provincie Zuid-Holland leefbaar kon blijven. De foto toont een idyllisch Zuid-Hollands plattelandslandschap, met op de voorgrond een luchtverontreinigingsmonitor als uitdrukking voor de bedreigingen die op de loer lagen. Een ander voorbeeld is een advertentie voor een auto die als milieuvriendelijk moet doorgaan, wat uitgedrukt wordt door er een luchtverontreinigingsmonitor bij af te beelden (fig. 4).

De krachtigste publieke erkenning kreeg de luchtverontreinigingsmonitor echter met de populaire benaming die de volksmond ervoor bedacht: ‘snuffelpaal’. Onder deze term kregen de meetinstrumenten behalve een grote bekendheid zelfs metaforische betekenissen. Iemand die misstanden in bepaalde kringen aan de kaak stelde en aan de grote klok hing – een klokkenluider zouden we nu zeggen – heette indertijd een ‘snuffelpaal’.¹³

Zo ontstegen de luchtverontreinigingsmonitoren de anonimiteit van het bestaan als weinig meeslepende, wetenschappelijke registratie-instrumenten. Ze personifieerden de bewustwording in de jaren zeventig en tachtig van de vervuilende kanten van het moderne leven, zelfs in de figuurlijke betekenis. Deze symboolfunctie is nadien ongemerkt weer teloor gegaan, net als trouwens ook het woord snuffelpaal inmiddels uit het Nederlandse vocabulaire is verdwenen (al is het woord nog altijd opgenomen in het Groot Woordenboek der Nederlandse Taal). De meetapparatuur voor luchtverontreiniging zelf is intussen nog allerminst uit ons landschap verdwenen. Wel is hun aantal verminderd en maken ze veelal deel uit van geïntegreerde ‘macrostations’, die behalve de lucht en het regenwater, ook bodem en vegetatie analyseren. De publieke verbeelding prikkelen ze niet meer. Dit geldt wel voor een initiatief als iSpex, dat er in 2013 in slaagde massale media-aandacht te genereren en grote publieke deelname te verwerven. Duizenden vrijwilligers verrichtten fijnstof­metingen met hun smartphone, met daarop een ‘app’ en een opzetstukje met lensjes. Met zijn gebruik van nieuwe informatietechnologie om participanten te mobiliseren en metingen te doen, ademt dit initiatief helemaal de geest van de eenentwintigste eeuw.¹⁴ Of deze methode vruchten zal afwerpen valt nog te bezien, en of ze sporen zal nalaten in onze taal en cultuur al helemaal.