BaggerNut

Maatregelen BAGGERen en NUTriënten

3 april 2013

Gerard ter Heerdt (Waternet)

Ronald Bakkum (Hoogheemraadschap van Delfland)

Tessa van der Wijngaart (STOWA)

Rikje van de Weerd (ARCADIS).

Fons Smolders (B-Ware)

Moni Poelen (B-Ware)

Leonard Osté (Deltares)

Leon Lamers (Radboud Universiteit Nijmegen)

Nico Jaarsma (Witteveen+Bos)

Jeroen Geurts (Radboud Universiteit Nijmegen)

Bob Brederveld (Witteveen+Bos)

Leon van den Berg (Radboud Universiteit Nijmegen)

Probleem:We hebben de doelen voor de KRW en Natura 2000 nog niet gehaald

Hoe komt dat?Wat doen we er aan?

• De meeste problemen ontstaan door een te veel aan voedingsstoffen– Waar komen die vandaan?– Hoe komen we er af?– Wat is “te veel”?

• Wat doen we er aan? Eerst denken, dan doen!

Systeemanalyse:

Stappen:– Waterbalans– Nutriëntenbalans

• Externe belasting• Interne belasting

– Kritische grenzen – Zwevende stof balans– Synthese: alles klopt met

elkaar– Maatregelen

grondwater IJZER calcium

bicarbonaat, sulfaat, chloride nitraat, ammonium, fosfaat

fosfaat, nitraat, ammoniumbicarbonaat

sulfaat, chloride

inlaat, inspoeling, atmosfeer, overige bronnen

2

1

Fe ~ PCa ~ PAl ~ P

klei ~ P

fosfaatammonium, nitraat

eutrofiëring

mineralisatie organisch P, N

baggervorming

3 54 7 6 8

afbraak organisch stof

Grip krijgen op interne eutrofiëring

Wat hebben we nodig om een systeemanalyse betaalbaar compleet te maken??• Quickscan

– Bepalen interne belasting • Betrouwbaar• Door elk waterlaboratorium te doen• Goedkoop: < € 2.400,--

• Bodemdiagnose tool– Een instrument om alles bijeen te voegen en

kloppend te maken • Betrouwbaar• Door elk waterschap te doen.• Incl. een methode om rol zwevende stof balans te

bepalen• Goedkoop: vanaf € 5.000,--

Dat is gelukt !

Hoe hebben we dat voorelkaar gekregen?

1.

2.3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.13.

14.

15.15.

16.16.17.17.

18.18.

1. Hoogheemraadschap van Delfland

2. Waterschap Veluwe

3. Waternet

4. Waterschap Rivierenland

5. Waterschap Brabantse Delta

6. Wetterskip Fryslân

7. Hoogheemraadschap Stichtse Rijnlanden

8. Waterschap Hunze en Aa’s

9. Waterschap Reest en Wieden

10. Hoogheemraadschap van Rijnland

11. Hoogheemraadschap van Schieland & Krimpenerwaard

12. Hoogheemraadschap Hollands Noorderkwartier

13. STOWA

14. Stichting Waterproef

15. Radboud Universiteit van Nijmegen

16. Deltares

17. ARCADIS

18. Witteveen en Bos

Partners

Project 2,4 M€1,6 M€ subsidie

Opzet BaggerNut:

• Literatuuronderzoek:– Kennis– Kennisleemten

• Kennisontwikkeling door experimenteel onderzoek:– Relatie bodemparameters en nalevering– Effect vis, planten, zuurstof en temperatuur

• Toepasbaar maken van alle kennis:– Quickscan: bepalen nalevering; goed en goedkoop– Bodemdiagnose tool: systeemanalyse; alles ineen

• Systeemanalyses:– Kwaliteit door toepassing– Toepassing op grote schaal

Literatuuronderzoek

Kennis vergaren doorLiteratuuronderzoek

TheorieënResultatenLiteratuuronderzoek

Schema’sResultatenLiteratuuronderzoek

Empirische relatiesResultatenLiteratuuronderzoek

Effect temperatuur op nalevering

-2

0

2

4

6

8

10

0 5 10 15 20 25 30

temperatuur (°C)

na

lev

eri

ng

(m

g/m

2/d

)

Andersen 1974

Spears et al 2008

FormulesResultatenLiteratuuronderzoek

Kennisleemtes:

• Relatie Fosfor/IJzer/Zwavel en nalevering?– Totaalgehalten of bodemvocht?

• Effect temperatuur?• Effect plantengroei?• Effect opwerveling door vis?• Effect zuurstofloosheid?• En vooral:

– Keuze relaties– Kwantificeren

ResultatenLiteratuuronderzoek

Kennisontwikkeling: naleveringsexerimenten

Naleveringsexperimentenin 29 proefgebieden

• Sloten, vaarten, meren• Zand, klei, veen

Kennisontwikkeling:relatie bodemparameters en nalevering

• Bodemparameters P, N, Fe, S etc.

• Met en zonder opwerveling• Sulfaatrijk en –arm water

Kennisontwikkeling:relatie bodemparameters en nalevering

Kennisontwikkeling:relatie bodemparameters en nalevering

Kennisontwikkeling:relatie bodemparameters en nalevering

De relatie tussen P porievocht en nalevering

Kennisontwikkeling:relatie bodemparameters en nalevering

De relatie tussen totaal-P in de bodem op basis van versgewicht en de gemeten P-naleveringsflux

Kennisontwikkeling:relatie bodemparameters en nalevering

De relatie tussen Olsen-P en nalevering laat een duidelijke relatie zien voor punten met een lage Fe-S/P-ratio

Kennisontwikkeling:relatie bodemparameters en nalevering

y = 0,0123x2 + 0,6099x + 1,8185R² = 0,9575

0

10

20

30

40

50

0

50

100

150

200

0 10 20 30 40

Nal

ever

ing

N v

oor P

> 1

(mg/

m2/

dag)

Nal

ever

ing

N v

oor P

< 1

(mg/

m2/

dag)

Nalevering P (mg/m2/dag)

P-nalevering < 1 mg/m2/dag

P-nalevering > 1 mg/m2/dag

De correlatie tussen de nalevering van stikstof naar de waterlaag en de nalevering van fosfor

Kennisontwikkeling:• Experimenten

Kennisontwikkeling: effecten vanvissen, planten, zuurstof en temperatuur

Vis en planten verminderen de nalevering

Kennisontwikkeling: effecten vanvissen, planten, zuurstof en temperatuur

0

1

2

3

4

5

6

controle Plant Karper Karper + Gaas Karper + Plant

fosf

aat (

µmol

/L)

P uit planten komt later toch weer vrij

Kennisontwikkeling: effecten vanvissen, planten, zuurstof en temperatuur

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Nov Dec Dec Jan Feb Feb Mar Apr

tota

al P

in w

ater

laag

(um

ol/L

)

Smalle Waterpest Waterviolier Aarvederkruid klein Kroos

Tijd (maanden)1 2 3 4 5

Kennisontwikkeling: Relatief effect temperatuur op nalevering

• Ontwikkeling Quickscan

Belangrijkste routes van nutrientennalevering vanuit de waterbodem

totale nutriëntenvoorraad in de bodem

opgeloste nutriënten in porievocht

opgeloste nutriënten in waterlaag

nutriënten in biotanutriënten in zwevend stof

filter 2

filter 1

filter 4filter 3

Quickscan

In bodemdiagnose In nog lastig

P in bodemvocht beste parameter

• Op basis van model• Op basis van literatuur• Op basis van experimenten

Verhouding ijzer, zwavel en fosfor relevant

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

-160 -140 -120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40

(Fe-S)/P (mol/mol)

ge

met

en

na

leve

rin

g (

mg

/m2

/da

g)

stuivertje wisselen

overmaat zwavel: geen beschikbare bindingsplaatsen aan ijzer!

overmaat ijzer: P is ijzergebonden

Quickscan

Temperatuur en seizoen:

Quickscan

• Op basis van literatuur• Op basis van experimenten

0

2

4

6

8

10

12

0 5 10 15 20 25 30

T (C)

P-f

lux

ge

no

rma

lise

erd

op

15

°C

Anderson, 1974

Spears, 2008

Sondergaard, 1989

James&Barko, 2004, oxisch

Boers en van Hese, 1988

Baggernut

Invoerblad Quickscan

Resultaten:

• Interne belasting:– In mg P/m2/dag – Per seizoen– Op basis van eenvoudige bodemarameters– Door elk laboratorium te bepalen

Quickscan

Kosten Quickscan Quickscan

Quickscan-monstering; schatting kosten per tien monsters euroVeldwerk 1 dag (2 personen, incl kosten auto, boormateriaal ed) 940Rapportage 1/2 dag, 1 persoon 23510 filtertjes 9010 Bodemvochtanalyses op P, Fe en S. 61010 Bodemanalyses op P, Fe en S. 490Totaal 2365

Ontwikkeling bodemdiagnose

Bodemdiagnose

Bodemdiagnose

Eerste diagnose: is het vervolg de moeite?

Bodemdiagnose

Basis: zwevende stof en licht

Bodemdiagnose

De balansen: is alles in evenwicht?

Resultaten:

• Nutriëntenbelasting:– Aandeel extern– Aandeel intern

• Via diffusie (Quickscan)• Via opwerveling

• Belang nutriëntenbelasting– Vertroebeling door algen– Vertroebeling door zwevende stof

• Model om maatregelen door te rekenen

Bodemdiagnose

SysteemanalysesHet is echt waar…….

…….. Elk systeem is anders!

Kosten bodemdiagnose

Bodemdiagnose

Waterkwalteit-monstering eerste diagnose euroVeldwerk en rapportage pm.Chlorofyl 242Doorzicht 112Zwevende stof 353Extinctie 112subtotaal 818

Toepassing Bodemdiagnose euroMenskracht 10000

Waterkwalteit-monsteringVeldwerk en rapportage pm.fysisch/chemisch pakket 8148fytoplankton 2416subtotaal 10564

totaal 20564

Aan de slag met de BaggerNut instrumenten