Ja, je kunt verdrinken in schuim

Surfongeluk Schuim van dode algen is de surfers waarschijnlijk fataal geworden. Niet omdat het giftig was, maar omdat je er in kan verdrinken.

Schuim op het strand van Scheveningen, ten tijde van het surfongeluk begin mei.
Schuim op het strand van Scheveningen, ten tijde van het surfongeluk begin mei. Foto ANP SEM VAN DER WAL

Een sterke noord-noordoostelijke wind, hoge golven en stervende algen leidden tot de metersdikke schuimlaag die de bij Scheveningen verongelukte watersporters vermoedelijk fataal werd. Dat concluderen wetenschappers van het Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee (NIOZ) in een onderzoeksrapport dat op 2 juni verscheen. Hoe het schuim tot hun dood kon leiden, staat nog ter discussie – maar vergiftiging lijkt uitgesloten.

In de avond van 11 mei 2020 kwamen bij het Noordelijke Havenhoofd van Scheveningen vijf ervaren surfers om, vertrouwd met harde wind en hoge golven. Dat die factoren op zichzelf verantwoordelijk waren voor hun dood, lijkt daarom onwaarschijnlijk. Maar het ruim twee meter dikke pakket van opgeklopte schuimalgen was exceptioneel. Is dat zeeschuim de surfers noodlottig geworden? En op welke manier dan? Met die vragen als uitgangspunt publiceerde het Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee (NIOZ) een ‘quick scan’: een breed rapport waarin aan de hand van mariene biologie, zeestroming, windsnelheden wordt geanalyseerd hoe de dikke schuimlaag is ontstaan.

Lees ook: Ze waren jong, fit en sportief

In grote lijnen was de ontwikkeling van het schuim al bekend, maar in de quick scan lichten de auteurs het proces voorafgaand en tijdens het ongeluk in meer detail toe. Een sleutelrol speelt Phaeocystis globosa, een in de Noordzee algemene alg die ook wel ‘schuimalg’ wordt genoemd. De individuele cellen zijn 5 tot 8 micrometer groot, maar kunnen onder invloed van licht en bij de beschikbaarheid van voldoende voedingsstoffen bolvormige kolonies vormen, met tientallen miljoenen cellen per liter zeewater. De matrix – het raamwerk – van de kolonie bestaat uit organisch materiaal, en heeft een enigszins slijmerige structuur.

Zo’n algenbloei is, zeker in april en mei, niet ongewoon. Uit eerder onderzoek is bekend dat de Phaeocystis globosa-kolonies goed gedijen bij een watertemperatuur rond de 11 graden Celsius. In het Marsdiep, het zeegat tussen Texel en Den Helder, werden eind april dichtheden van 38 miljoen cellen per liter gemeten. Als er een tekort aan licht of voedsel ontstaat, stort het raamwerk in. De individuele cellen vallen snel ten prooi aan schelpdieren of aan een virusinfectie. Door die ‘virale lysis’ komen de eiwitten uit de dode cellen vrij, en kunnen door sterke golfwerking worden opgeklopt tot schuim.

Bolvormige kolonies van de schuimalg Phaeocystis globosa tijdens voorjaarsbloei in het Marsdiep. Foto Jolanda van Iperen/NIOZ

Schuimdood

Maar welke rol speelde het schuim vervolgens bij de dood van de surfers? Kun je stikken in schuim, is het giftig? Om met die laatste vraag te beginnen: dat de vijf mannen zijn vergiftigd door de schuimalg is heel onwaarschijnlijk. Phaeocystis globosa maakt de stof dimethylsulfoniopropionaat aan (DMSP), die buiten de cellen kan worden omgezet in dimethylsulfide (DMS). Die stof heeft volgens het rapport „een licht onaangename geur, wat met name te maken heeft met de hoge gevoeligheid van de menselijke neus voor zwavel”. „Dat zorgt voor die typische zilte zeelucht”, zegt NIOZ-onderzoeker Louis Peperzak, die begin jaren negentig promoveerde op Phaeocystis globosa-bloei. Peperzak is geen auteur van het rapport.

Onduidelijk is hoeveel DMS uit het zeewater in het schuim terechtgekomen is, maar de concentraties zullen te laag zijn om gezondheidsproblemen te veroorzaken. De auteurs verwachten ook niet dat afbraak van rode bloedcellen (zoals bij inname van hoge concentraties Phaeocystis soms gebeurt) een rol heeft gespeeld. Peperzak: „In 2001 was er wel een grootschalige sterfte van mossels in de Oosterschelde na bloei van de schuimalg, maar die ontstond doordat de dode algen door gebrek aan stroming op de bodem belandden en daar de mossels verstikten. Mosselen kunnen wel een paar dagen zonder zuurstof, maar in die zuurstofloze omstandigheden kwam er ook giftig waterstofsulfide vrij en dat heeft ze de das omgedaan.”

Verstikking

Een andere mogelijke doodsoorzaak zou verstikking kunnen zijn. Uit onderzoek bij schuimcicaden is bijvoorbeeld bekend dat de insecten nooit langer dan 70 seconden in hun eigen schuimschuilplek kunnen blijven, omdat de CO2-concentratie anders te hoog wordt. Zou zoiets ook bij het zeeschuim kunnen gebeuren, bijvoorbeeld doordat de rottende algenmassa veel zuurstof opneemt? Peperzak acht het onwaarschijnlijk. „Soms zie je zo’n zeeschuimvlok weleens loswaaien uit de branding en over het strand rollen. Het valt me dan altijd op dat zo’n vlok binnen no time oplost in het niets. Iets wat lijkt op een liter schuim, blijkt dus maar een heel kleine hoeveelheid organisch materiaal te bevatten. Veel te weinig om zuurstof aan zich te kunnen binden. De rest is lucht.”

In schuim is de lucht opgesloten en niet ‘vrij’ beschikbaar om te ademen

Wel is het zo dat schuim menging van gassen beperkt, zegt Jerry Westerweel, hoogleraar vloeistofmechanica van de TU Delft. Daardoor ontstaat er snel een tekort aan verse zuurstof. Collega-hoogleraar Ruud Henkes, die evenmin bij het NIOZ-onderzoek betrokken was, vult aan: „De lucht in het schuim zit als kleine belletjes opgesloten in een netwerk van dunne vloeistoflaagjes. Vergelijk het met het schuim in het bad thuis. Doordat de lucht opgesloten is, is het niet ‘vrij’ beschikbaar om te ademen. Je neemt dan happen schuim, met veel vocht, maar de lucht met zuurstof kan niet vrijelijk en moeiteloos naar de longen stromen.” Op schuimparty’s zoals die in discotheken wel eens worden gehouden reikt het schuim ook nooit zo hoog dat je er niet meer in kunt ademen.

Verdrinking

Tot slot is er de mogelijkheid van verdrinking. De dichtheid van schuim is zo laag dat je erdoorheen zakt tot aan het wateroppervlak, zegt Westerweel. „De mix van water en lucht heeft een lagere dichtheid dan die van water alleen. Je kunt dus niet omhoog zwemmen.”

Bovendien zal het schuim onderin veel meer water bevatten dan bovenin, zegt Brian Tighe, universitair hoofddocent bij het Process&Energy-lab van de TU Delft. „Vloeistof in een schuim zakt langzaam naar beneden onder de invloed van zwaartekracht. Dat effect zie je ook al in een glas bier: het bovenste deel van de schuimlaag is veel droger dan het schuim daaronder. Zo’n wet foam kan tot wel 36 procent uit vloeistof bestaan en toch nog als schuim gelden.” Ook desoriëntatie zal een rol hebben gespeeld, vermoedt Westerweel. „Misschien is het wat dat betreft wel een beetje te vergelijken met een lawine. Alleen kun je je uit een lawine met enig geluk nog uitgraven.”

Weersomstandigheden

Dat de hoeveelheid schuim zo exceptioneel groot was, hangt samen met de weersomstandigheden, blijkt uit het NIOZ-rapport. Op 10 mei was het, na een lange zonnige periode, relatief bewolkt. Dat kan volgens de NIOZ-onderzoekers tot een versnelde kolonie-afbraak hebben geleid. Op die dag stak ook de wind op, waardoor de algenresten naar de kust werden geblazen. Daar zijn ze de volgende dag, bij toenemende windkracht en sterkere golfwerking, tot schuim opgeklopt.

Op 11 mei was de wind bij de kust aangezwollen tot windkracht 7 (50 tot 61 kilometer per uur), en kwam bovendien vanuit een ongewone richting voor de tijd van het jaar: noord-noordoost. In de loop van de avond draaide de wind nog iets sterker naar het noorden. „Het schuim dat zich de voorgaande dagen in een smalle strook langs de kust heeft verzameld, wordt door de krachtige tot harde noordenwind naar het zuiden gedreven en begint zich op te hopen bij obstakels langs de kust”, schrijven de auteurs van het rapport. Bij de pieren van IJmuiden bijvoorbeeld, maar ook bij het Noordelijke Havenhoofd in Scheveningen.