EEN ECOLOGISCHE SYSTEEMANALYSE EN DIAGNOSE VAN …€¦ · fo ef spm wbo ovusjqoufocfmbtujoh ijfsjo...

EEN ECOLOGISCHE SYSTEEMANALYSE EN DIAGNOSE VAN ONDIEPE MEREN EN PLASSEN VOOR DE KADERRICHTLIJN WATER

VAN HELDER NAAR TROEBEL... EN WEER TERUG

2008

04

VAN HELDER NAAR TROEBEL... EN WEER TERUG | 01


VAN HELDER NAAR TROEBEL... EN WEER TERUG

STOWA IN HET KORT

STOWA

VAN HELDER NAAR TROEBEL... EN WEER TERUG | 0302 | VAN HELDER NAAR TROEBEL... EN WEER TERUG

TEN GELEIDE

IR. J.M.J. LEENEN


COLOFONUitgave

Stichting Toegepast Onderzoek Waterbeheer STOWA, Utrecht

Auteurs

Nico Jaarsma (Witteveen+Bos), Marcel Klinge (Witteveen+Bos) en Leon Lamers (RUN)

Begeleiding

Bas van der Wal (STOWA), Jan Janse (MNP)

Klankbordgroep

Deskundigenteam OBN-onderzoeksprogramma laagveenwateren

Eindredactie

Bert-Jan van Weeren

Fotografie

Victor Bos (foto blz. 08), Willem Kolvoort (foto brasem cover, foto blz. 62 en foto samenvatting blz. 02)

en Ron Offermans (foto’s blz. 02, 12, 18 en 46)

Vormgeving

Shapeshifter, Utrecht

Druk

Libertas, Bunnik

STOWA-rapportnummer 2008-04

ISBN 978.90.5773.386.4

STOWA Utrecht, maart 2008

Copyright Teksten uit dit rapport mogen alleen worden overgenomen met bronvermelding.

Disclaimer De in dit rapport gepresenteerde kennis en diagnosemethoden zijn gebaseerd op de meest recente

inzichten in het vakgebied. Desalniettemin moeten bij toepassing ervan de resultaten te allen tijde kritisch

worden beschouwd. De auteurs en STOWA kunnen niet aansprakelijk worden gesteld voor eventuele schade die

ontstaat door toepassing van het gedachtegoed uit dit rapport.

04 | VAN HELDER NAAR TROEBEL... EN WEER TERUG

DIAGNOSE Verzamelen van de benodigde data

Bepalen actuele belasting en kritische belasting

Opstellen van de water- en stoffenbalans

Bepalen van de externe belasting

Bepalen van de kritische belasting van het watersysteem

Bepalen van kansen en knelpunten aan de hand van diagnostic tools

Nutriëntenbelasting extern

Nutriëntenbelasting intern: waterbodem

Waterkwaliteit: fysisch-chemisch

Biologie

KEUZE VAN MAATREGELEN Strategische keuze voor type maatregelen

Maatregelen ter bestrijding van het effect van nutriëntenbelasting

Overige maatregelen

Andere overwegingen bij de keuze van maatregelen

De meest kansrijk geachte maatregelen voor ecologisch herstel

Type I: reductie nutriëntenbelasting

Type II: systeemmaatregelen

Type III: interne maatregelen

Overige maatregelen

Effectiviteit van maatregelen

LITERATUUR


44.1

4.2

4.2.1

4.2.2

4.2.3

4.3

4.3.1

4.3.2

4.3.3

4.3.4

55.1

5.1.1

5.1.2

5.2

5.3

5.3.1

5.3.2

5.3.3

5.3.4

5.4

INHOUD

INLEIDING Relatie met andere instrumenten

Status van het rapport

Leeswijzer

HET OBN-ONDERZOEKSPROGRAMMA LAAGVEENWATEREN Opzet OBN-onderzoeksprogramma

Belangrijkste resultaten

Helder water als voorwaarde voor herstel van biodiversiteit

Aandacht voor de waterbodem

Diagnostische tools en sleutel voor beheer

ANALYSE: HET ECOLOGISCH FUNCTIONEREN VAN MEREN EN PLASSEN Helder of troebel: alternatieve stabiele toestanden

Hysterese en kritische belasting

Ecologisch herstel door ‘catastrophic shift’

Bepalende factoren voor de kritische belasting

De rol van de waterbodem

Processen en sleutelfactoren

P-mobilisatie: mineralisatie en desorptie

Indicatoren voor de toestand van de waterbodem

Externe belasting versus interne belasting

De rol van de oeverzone

De ecologische toestand van meren en plassen in historisch perspectief

Belasting in relatie tot peilbeheer

De rol van de waterbodem in relatie tot peilbeheer

Oevervegetatie in relatie tot peilbeheer

De rol van vloedvlaktes in de nutriëntenkringloop

Alternatieve stabiele toestanden en menselijke beïnvloedingen


11.1

1.2

1.3

22.1

2.2

2.2.1

2.2.2

2.2.3

33.1

3.1.1

3.1.2

3.2

3.3

3.3.1

3.3.2

3.3.3

3.4

3.5

3.6

3.6.1

3.6.2

3.6.3

3.6.4

3.6.5

0810

10

11

1213

14

14

15

15

1819

21

23

23

26

29

30

32

35

37

38

39

41

41

41

43

4648

48

49

50

50

52

52

53

56

57

6263

63

64

65

66

66

67

68

69

69

70


Inleiding


H1

LEESWIJZER


1.3RELATIE MET ANDERE INSTRUMENTEN

STATUS VAN HET RAPPORT


1.1

1.2

OPZET OBN-ONDERZOEKSPROGRAMMA


2.1

1

Het OBN-onderzoeksprogramma laagveenwateren


H2

HELDER OF TROEBEL: ALTERNATIEVE STABIELE TOESTANDEN EN BIODIVERSITEITBij het herstel van de biodiversiteit van laagveenwateren wordt gebruik gemaakt van

het concept van alternatieve stabiele toestanden (zie figuur 2.1). In hoofdstuk 3

van dit rapport wordt uitgebreid op dit concept ingegaan. Het OBN-onderzoekspro-

gramma streeft hierbij naar het bereiken van de toestand helemaal linksboven in de

figuur, omdat dit de meest waardevolle en biodiverse toestand is.

ALTERNATIEVE STABIELE TOESTANDEN (HELDER EN TROEBEL)

Aandacht voor de waterbodem

Diagnostische tools en sleutel voor beheer


Kader

Fig 2.1

2.2.2

2.2.3

HEL

DER

TROE

BEL

Totale nutriëntenbelasting

OBNHelder + hoge biodiversiteit.

Karakteristieke algen,

vegetatie en fauna.

1

32

1

BELANGRIJKSTE RESULTATEN

Helder water als voorwaarde voor herstel van biodiversiteit

1|De biogeochemie bestudeert processen op het raakvlak van de biologie, geologie en chemie.


2

3

4

2.2

2.2.1

DE VEENLOPER


Fig 2.2

Terugkoppeling om het effect van maatregelen in te schatten

Hoofdstuk 4: Diagnose

Hoofdstuk 5: Keuze van maatregelen

Afleiden doelstellingen Valt buiten dit rapport

Verzamelen benodigde data

Bepalen belasting en kritische belasting

Analyse knelpunten en kansen

Mogelijke maatregelen

Traject nutriëntenbelasting inschatten

Externe belasting voldoende verlagen

Interne eutrofiëring?

Laag Hoog

Mogelijk Niet mogelijkNee Ja

Waterkwaliteit verbeteren (inlaatbeheer, peilbeheer)

Bodem te P-rijk?(Fe-gebonden)

Visgemeenschap goed?

Diasporen/restpopulatie/dispersie goed?

Helder laagveen met hoge biodiversiteit

Baggeren tot

zand/klei

Afdekken met zand

(?)

Frequent baggeren

(slibprobleemblijft!)

Baggeren tot ‘goede’ veenlaag(Fe:PO4)

Additie Fe:Al(Bij

voldoende isolatie)

Ja Nee

Ja Nee

ABB

Verbindeng/herintroductie

Laag Hoog

Mogelijk Niet mogelijk Nee Ja

Ja Nee

Ja Nee

Traject nutriëntenbelasting inschatten

Externe belasting voldoende verlagen

Interne eutrofiëring? (Fe:PO4)

Waterkwaliteit verbeteren (inlaatbeheer, peilbeheer)

Bodem te P-rijk?(Fe-gebonden)

Visgemeenschap goed?

Diasporen/restpopulatie/dispersie goed?

Helder laagveen met hoge biodiversiteit

Baggeren tot

zand/klei

Afdekkenmet zand

(?)

Frequent baggeren

(slibprobleemblijft!)

Baggeren tot ‘goede’ veenlaag(Fe:PO4)

Additie Fe:Al (bij voldoende isolatie)

Actief Biologisch Beheer

Verbinding/herintroductie

DE VEENLOPER De resultaten van fase I van het OBN-onderzoeksprogramma laagveenwateren zijn

samengevat in een stroomschema met beslisregels, op basis van een aantal relatief

eenvoudig te bepalen parameters. Dit is de voorlopige sleutel voor beheerders, de

‘veenloper’. De parameters zijn fysisch-chemische en biologische karakteristieken

van het watersysteem, zoals de nutriëntenbelasting, het sulfaatgehalte van het inlaat-

water, de ijzer:fosfaat-ratio van het waterbodemvocht en de totale visbiomassa. Het

beslisschema geeft handvatten voor de keuze van maatregelen, afhankelijk van de

parameterwaarden. Hierin zit een duidelijke hiërarchie. Figuur 2.2 laat de voorlopige

sleutel zien.

De sleutel naar herstel werkt als volgt. De eerste stap is het inschatten van de ex-

terne nutriëntenbelasting van het watersysteem. Is deze te hoog, dan moet worden

onderzocht in hoeverre deze terug te dringen is. Daarbij moet de belasting ten

minste worden teruggebracht tot onder de grens waarbij het systeem omslaat van

helder naar troebel (figuur 2.1). Is de externe belasting voldoende gereduceerd, dan

moet de interne eutrofiëring (vanuit de waterbodem) in beeld worden gebracht. Dit

gebeurt aan de hand van de ijzer:fosfaat-ratio (Fe:PO4).

Afhankelijk van de toestand zijn verschillende strategieën mogelijk. Als de interne

eutrofiëring hoog is (of laag maar de bodem te fosfaatrijk) dan moet worden gekeken

naar maatregelen om de fosfaatbelasting vanuit de bodem te verminderen. Hierbij

kan worden gedacht aan afdekken met zand, baggeren of het vastleggen van fosfaat

in de bodem door additie van ijzer, aluminium of phoslock. Dit laatste is een middel

dat nog niet in Nederland is toegepast, maar recent in de belangstelling is komen

te staan.

Is de interne eutrofiëring laag (al dan niet na het nemen van maatregelen) en bevat

de bodem ook weinig fosfaat, dan volgt een analyse van de visgemeenschap. Is deze

niet evenwichtig (brasem- of karpergedomineerd met een hoge totale biomassa) en

staat deze herstel in de weg, dan komt Actief Biologisch Beheer (ook biomanipulatie

genoemd) in beeld.

Ten slotte kan het ontbreken van soorten het herstel in de weg staan. Maatregelen

om deze soorten weer te introduceren zijn het enten van diasporen of het herstellen

van verbindingen om soorten weer toegang te geven.


Kader

HELDER OF TROEBEL: ALTERNATIEVE STABIELE TOESTANDEN


3.1

Analyse: Het ecologisch functioneren van meren en plassen


H3

Hysterese en kritische belasting

HYSTERESE/HYSTERESISHysterese of hysteresis (Grieks: ‘het achterblijven’) is het verschijnsel dat het verband

tussen oorzaak en gevolg niet alleen afhangt van de grootte van de oorzaak, maar ook van

de richting waarin de oorzaak verandert.

Hysterese treedt op in allerlei situaties. Een bekend voorbeeld van een hysterese effect is

het verschil tussen in- en uitschakeltemperatuur van een thermostaat: bij een temperatuur

tussen deze waarden kan de verwarming aan of uit staan, afhankelijk van het voortraject

(opwarming of afkoeling).

Van hysterese is ook sprake wanneer na een lange opbouw van veranderende omstandig-

heden sprake is van een snelle omslag, waarna de omstandigheden weer tot ver beneden

het eerdere omslagpunt moeten terugveranderen voordat de tegenovergestelde omslag

plaatsvindt.


3.1.1

Kader

‘KNIKKER IN EEN KUILTJE’


Fig 3.1

nutriëntenbelasting

helder troebel

1

2

3

4

5

Ecologisch herstel door ‘catastrophic shift’

BEPALENDE FACTOREN VOOR DE KRITISCHE BELASTING


3.1.2

3.2

KRITISCHE BELASTINGEN IN PC-LAKE


Fig 3.2Ch

loro

fyl-

a, z

omer

gem

idde

lde

[ug

|-1]

Fosfaatbelasting [g m-2 jr-1]

HEL

DER

TROE

BEL

Pkrit2

Chlo

rofy

l-a,

zom

erge

mid

deld

e [u

g |-1

]


Pkrit1

HEL

DER

TROE

BEL

KRITISCHE BELASTINGEN


Fig 3.3

Diepte (m)

P-be

last

ing

(mg/

m2 /

dag)

0 1 2 3 4 5

Strijklengte (m)

P-be

last

ing

(mg/

m2 /

dag)

0 1000 2000 3000 4000

Bodemtype zand klei veen

43,5

32,5

21,5

10,5

0

Areaal moeraszone (-)

P-be

last

ing

(mg/

m2 /

dag)

0 0,5 1

12

10

8

6

4

2

0

876543210

876543210

Hydraulic loading (mm/d)0 20 40 60 80 100

109876543210

HEEN: van helder naar troebel

TERUG: van troebel naar helder

P-be

last

ing

(mg/

m2 /

dag)

P-be

last

ing

(mg/

m2 /

dag)


DE HOEVEELHEID FOSFAAT IN GRAM PER M2


Fig 3.4

P in

gra

m p

er m

2

6

5

4

3

2

1

0Bergse plassen Loosdrechtse plassen Loosdrechtse plassen

3,00

0,290,37

(2000-2002) (Metingen 2006) (PC-lake 1987)

Waterfase (zonder algen)

Algen

Waterplanten

Vis

Waterbodem (1 cm)

Externe P-belasting (gramP/m2/jaar)

DE ROL VAN DE WATERBODEM


3.3

REACTIE REDOXPOTENTIAAL (Eh)O2 + 4e- + 4H+ 2H2O

2NO3- + 10e- + 12H+ N2 + 6H2O

MnO2 + 2e- + 4H+ Mn2+ + 2H2O

Fe(OH)3 + e- + 3H+ Fe2+ + 3H2O

SO42- + 8e- + 10H+ H2S + 4H2O

CO2 + 8e- + 8H+ CH4 + 2H2O

Processen en sleutelfactoren


VervolgFig 3.5

3.3.1

400 – 600 mV

250 mV

225 mV

120 mV

-75 – -150 mV

-250 mV

NALEVERING OF INTERNE EUTROFIËRING?Er wordt wel onderscheid gemaakt tussen nalevering en interne eutrofiëring. Naleve-

ring zou dan het vrijkomen van reeds eerder opgeslagen nutriënten zijn (de bodem is

in de loop van de tijd opgeladen met fosfaat) en interne eutrofiëring zou het vrijmaken

van ‘nieuwe nutriënten’ zijn. Het is echter niet nodig om dit onderscheid te maken

omdat alle nutriënten die intern worden vrijgemaakt ooit van extern zijn binnenge-

komen. Er bestaat wel een onderscheid tussen fosfaat dat vrijkomt door decompositie

(mineralisatie van organisch gebonden fosfaat) en fosfaat dat vrijkomt door reductie

van ijzer (mobilisatie).

REDUCTIEPROCESSEN


Kader

Fig 3.5

Zuurstof- reductie

Nitraat-reductie

IJzerreductie Methanogenese

Mangaanreductie Sulfaatreductie

TIJD

Rela

tiev

e co

ncen

trat

ie

SO24-

NO-3

O2

Mn2+

Fe2+

H2S

CH4

Organisch substraat (e-donor)

NH4+ of PO4

+

VOORBEELDEN VAN P-MOBILISATIE


Fig 3.7

1

2

3

4

5

Nutriëntenbelasting HELDER TROEBEL

Sulfaatreductie Alkaliniteit, sulfide

Pyriet Sulfaat

IJzer?

Fosfaat Sulfaat

IJzer Fosfaat

Mineralisatie/veenafbraak

Atmosfeer

Eutrofiëring

Toxiciteit

IJzergebrek

Oppervlaktewater

Grondwater

slib

veenbodem

bagger

Anaërobe afbraak van veen

Anaërobe afbraak van veen

SLOOT WEILAND

NH4+ NO3

- N2

NH4+ HCO3

- P

Sulfaatreductie Alkaliniteit, sulfide

Pyriet Sulfaat

IJzer?

Fosfaat Sulfaat

IJzer Fosfaat

Mineralisatie/veenafbraak

Atmosfeer

Eutrofiëring

Toxiciteit

IJzergebrek

Oppervlaktewater

Grondwater

slib

veenbodem

gras

P-mobilisatie: mineralisatie en desorptie

VERSCHILLENDE P-FRACTIES IN EEN AANTAL WATERBODEMS

VB = Veenbult; SG = ‘s-Gravenkoop; KV = Klein Vogelenzang; KS = Krabbescheersloot in achterland ten oosten

van de Reeuwijkse plassen. Naar: Lamers, et al., 2006.


3.3.2

Fig 3.6

Fe/Al gebonden

Ca gebonden

Organisch gebonden

Labiel

VB SG1

SG2

SG3

SG4

SG5

KV1

KV2

KV3 KS

P-co

ncen

trat

ie (

µmol

g-1)

350

300

250

200

150

100

50

0

FOSFAAT- EN IJZERCONCENTRATIES IN HET ONDERWATERBODEMVOCHTFig 3.8

Wat

erla

nd


Fosf

aatc

once

ntra

tie

(µm

ol/l

)

Ierl

and

Pole

n

Wes

tbro

ek

Wap

serv

een

Bots

hol

Het

Hol

De W

iede

n

Udd

elem

eer

Terr

a N

ova

Wee

rrib

ben

De D

eele

n

Alde

Fea

nen

Ilpe

rvel

d

Zijd

elm

eer

W.J

. ve

ld

Fosfaat

IJzer

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0 IJze

rcon

cent

rati

e (µ

mol

/l)

600

500

400

300

200

100

0

Fe:PO4 bodemvocht

[PO 43-

] bo

vens

taan

de w

ater

(µM

)

0,01 0,1 1 10 100 1000 10.000

400

300

200

100

01 10 100 1000 10.000

25

20

15

10

5

0

Uitsnede

Indicatoren voor de toestand van de waterbodem


3.3.3

EXTERNE BELASTING VERSUS INTERNE BELASTING


3.4

12

3

RELATIE IJZER:FOSFAAT-RATIO EN RODE-LIJSTSOORTEN


Fig 3.9

IJzer:fosfaat-ratio (Fe:PO4) in bodemvocht

Bede

kkin

gspe

rcen

tage

Rod

e-li

jsts

oort

en

0,01 0,1 1 10 100 1000 10.000

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

Bede

kkin

gspe

rcen

tage

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0<1 1-5 5-40 >40

IJzer:fosfaat-ratio (Fe:PO4) in bodemvocht

Eutrafent

Mesotrafent

Rode lijst

RELATIE EXTERNE P-BELASTING EN NALEVERING VANUIT DE WATERBODEM

DE ROL VAN DE OEVERZONE


Fig 3.10

3.5

Externe belasting (gP/m2/jaar)

Lact

aat-

acet

aat e

xtra

ctie

(m

gP2O

5/10

0 g

drog

e gr

ond)

18 Ringvaart

6 Koornmolengat

5 Bergse Plassen

9 Bleiswijk midden

2 Moordrecht, Nieuwerkerk ad IJssel en Waddinxveen Oostpolder

7 Bleiswijk veeteelt etc.

4 Capelle aan de IJssel en Polder Prins Alexander

15 Zoetermeer

3 Rotterdam

1 Bergschenhoek, Bleiswijk en Waddinxveen Zuidplaspolder

25 Zuidplaspolder ecol aandachtsgebied

8 Bleiswijkse zoom + Hoge Bergse Bos16 EGB recreatie

10 LageBergse bos

11 Kralingse plas

24 Zuidplaspolder Moerkapelle glas

20 Rottemeren

19 Rotte

21 Vaart Bleiswijk22 Zuidplaspolder akkerbouw

17 Polders EDP,TMP,DWV,BWP

lje’rrtyj\ert

Boezem

Klei

Veen

180

160

140

120

100

80

60

40

20

0 0 5 10 15 20

18 Ringvaart

Lact

aat-

acet

aat

extr

acti

e (m

gP2O

5/10

0 g

drog

e gr

ond)

180

160

140

120

100

80

60

40

20

0

Externe belasting (gP/m2/jaar)

Lact

aat-

acet

aat e

xtra

ctie

(m

gP2O

5/10

0 g

drog

e gr

ond)

18 Ringvaart

6 Koornmolengat

5 Bergse Plassen

9 Bleiswijk midden




15 Zoetermeer

3 Rotterdam




10 LageBergse bos

11 Kralingse plas


20 Rottemeren

19 Rotte



lje’rrtyj\ert

Boezem

Klei

Veen

180

160

140

120

100

80

60

40

20

0 0 5 10 15 20

18 Ringvaart

Lact

aat-

acet

aat

extr

acti

e (m

gP2O

5/10

0 g

drog

e gr

ond)

180

160

140

120

100

80

60

40

20

0 Externe belasting (gP/m2/jaar)

Lact

aat-

acet

aat e

xtra

ctie

(m

gP2O

5/10

0 g

drog

e gr

ond)

18 Ringvaart

6 Koornmolengat

5 Bergse Plassen

9 Bleiswijk midden




15 Zoetermeer

3 Rotterdam




10 LageBergse bos

11 Kralingse plas


20 Rottemeren

19 Rotte



lje’rrtyj\ert

Boezem

Klei

Veen

180

160

140

120

100

80

60

40

20

0 0 5 10 15 20

18 Ringvaart

Lact

aat-

acet

aat

extr

acti

e (m

gP2O

5/10

0 g

drog

e gr

ond)

180

160

140

120

100

80

60

40

20

0 Externe belasting (gP/m2/jaar)

Lact

aat-

acet

aat e

xtra

ctie

(m

gP2O

5/10

0 g

drog

e gr

ond)

18 Ringvaart

6 Koornmolengat

5 Bergse Plassen

9 Bleiswijk midden




15 Zoetermeer

3 Rotterdam




10 LageBergse bos

11 Kralingse plas


20 Rottemeren

19 Rotte



lje’rrtyj\ert

Boezem

Klei

Veen

180

160

140

120

100

80

60

40

20

0 0 5 10 15 20

18 Ringvaart

Lact

aat-

acet

aat

extr

acti

e (m

gP2O

5/10

0 g

drog

e gr

ond)

180

160

140

120

100

80

60

40

20

0


Belasting in relatie tot peilbeheer

2

2|Bron: www.droogtestudie.nl/instrumentarium/basisinformatie/samenvattingen/17/index.html.


3.6.1

DE ECOLOGISCHE TOESTAND VAN MEREN EN PLASSEN IN HISTORISCH PERSPECTIEF


3.6

De rol van de waterbodem in relatie tot peilbeheer

Oevervegetatie in relatie tot peilbeheer

De rol van vloedvlaktes in de nutriëntenkringloop


3.6.2

3.6.3

3.6.4M

axim

aal

neer

slag

teko

rt (

mm

)

1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005

400

350

300

250

200

150

100

50

0

Droge zomer 1959 Droge zomer 1976

Hoe

veel

heid

ing

elat

en w

ater

(m

3 /ja

ar (

x 10

.000

))

1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005

30

25

20

15

10

5

0

HOEVEELHEDEN INGELATEN WATER VOOR DE LOENDERVEENSE PLAS VANAF 1957


Fig 3.11

Wat

erpe

il (

m t

.o.v

. N

AP)

1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005

-1,00

-1,05

-1,10

-1,15

-1,20

-1,25

-1,30

-1,35

-1,40

Droge zomer 1959

Droge zomer 1976

Droge zomer 1959

Gere

gule

erd

peil

na 1

974

OVERSTROMINGSVLAKTES

Alternatieve stabiele toestanden en menselijke beïnvloedingen


Fig 3.12

3.6.5

Harlingen

Franeker

Leeuwarden

Dokkum

Ameland Schiermonnikoog

Drachten

Heerenveen

Wolvega

Joure

Lemmer

Sneek

Bolsward

Huidige waterwegen en meren

Overstoomd in 1870

Stad

PEILBEHEER EN EUTROFIËRINGEffecten van voedselverrijking en peilbeheersing versterken elkaar doordat:

er een toename van de waterinlaat heeft plaatsgevonden (als gevolg van peilbeheer);

het inlaatwater voedselrijker is geworden ten opzichte van de referentiesituatie (als gevolg

van lozingen, uit- en afspoeling).

Dit heeft geleid tot een toename van de externe belasting, daarnaast:

is de interne belasting toegenomen (als gevolg van inlaat ionenrijk water en eventuele

terugdringing van grondwateraanvoer);

heeft het systeem een verminderde draagkracht (als gevolg van verdwijnen vloedvlak-

tes).

Deze effecten samen hebben geleid tot het verdwijnen van de vroeger algemeen aanwe-

zige, heldere en plantenrijke meren. Die toestand is de referentie voor de meeste Neder-

landse meren en plassen (STOWA, 2004a).

Dat een natuurlijk peil de draagkracht van een systeem kan vergroten, wordt geïllustreerd

door meren in de Donaudelta. Hier zijn grote meren waar ondanks hoge nutriëntengehalten

(P > 0,15 mgP/l) toch een diverse levensgemeenschap wordt gevonden (helder en plan-

tenrijk water) in een situatie met een sterk fluctuerend waterpeil en grote vloedvlaktes.

Deze meren zijn overwegend N-gelimiteerd (o.a Oosterberg, et al., 2000). Daarnaast kan

peilfluctuatie de biodiversiteit vergroten door wisselende milieuomstandigheden (natuur-

lijke verstoring).

In de praktijk hebben waterbeheerders te maken met allerlei praktische problemen wanneer

wordt gestreefd naar herstel van een natuurlijk waterpeil. Zo kan bij lage waterstanden

onder meer zettingsschade aan gebouwen optreden en is er sprake van een verminderde

capaciteit voor waterberging bij hogere waterstanden.


Kader

ONTWIKKELINGEN IN HET WATERSYSTEEM MENSELIJKE DRUKKEN OP HET WATERSYSTEEM EN DE ECOLOGIE


Tabel 3.1

MENSELIJKE INVLOED

peilbeheersing

landbouw (diffuse belastingen)

lozingen (puntbronnen)

grondwater-onttrekkingen

DIRECT EFFECT OP WATERSYSTEEM

afname areaal droogvallende oevers

toename waterinlaat

verdroging oevers

afname invloed grondwater

toename versnippering

toename verbinding

toename verdroging oeverlanden

toename concentratie P en N inlaatwater

toename directe afspoe-ling P en N

toename veenafbraak (NO3)

toename sulfaatmobili-satie (NO3)

toename concentratie P en N inlaatwater

toename concentratie SO4 en HCO3 inlaatwater

toename waterinlaat

afname invloed grondwater

EFFECT OP ECOLOGISCH FUNCTIONEREN WATERSYSTEEM

afname kritische belasting (moeraszones, bodemprocessen)

toename externe nutriëntenbelasting (P en N), toename interne nutriënten-belasting (SO4 en HCO3), toename toxiciteit waterbodem (sulfiden)

toename interne nutriëntenbelasting door veenafbraak oevers, hoewel het effect sterk samenhangt met het bodemtype en de duur van verdroging

afname kritische belasting (Fe), toename nutriëntenbelasting

afname connectiviteit

opheffen isolatie en nivellering waterkwaliteit

toename externe nutriëntenbelasting (meer inlaat nodig ter compensatie)

toename externe nutriëntenbelasting


toename interne nutriëntenbelasting

toename interne nutriëntenbelasting


toename interne nutriëntenbelasting, toe-name toxiciteit waterbodem (sulfiden)

toename externe nutriëntenbelasting (P en N), toename interne nutriënten-belasting (SO4 en HCO3), toename toxiciteit waterbodem (sulfiden)

afname kritische belasting (Fe), toename nutriëntenbelasting

EFFECT OP ECOLOGIE

verdwijnen verlandingsvegetaties eutrofiëring en verbraseming

eutrofiëring en verbraseming



afname biodiversiteit

afname biodiversiteit

bosopslag









Fig 3.13


HEL

DER

TROE

BEL

Toename nutriëntenbelasting Omslag voedselwebAfname draagkracht

STAPPENSCHEMA


Fig 4.1

Diagnose


H4

Opstellen van een water- en stoffenbalans


4.2.1

VERZAMELEN VAN DE BENODIGDE DATA

3

BEPALEN ACTUELE BELASTING EN KRITISCHE BELASTING


4.1

4.2

3|Zie: www.kaderrichtlijnwater.nl/download-document.php?id=2055.

METHODE 1: interpolatietabel

METHODE 2: lineaire regressie


Bepalen van de externe belasting

Formule:

Belasting = (som van alle in-posten in gram) / (totale oppervlak in m2) / (tijdseenheid, dag of jaar)

Bepalen van de kritische belasting van het watersysteem


4.2.2

4.2.3

Nutriëntenbelasting intern: waterbodem


4.3.2

Belasting hoger dan

bovenste kritische grens

Pact > Pkrit2

Belasting onder

laagste kritische grens

Pact < Pkrit1

Belasting tussen

beide kritische grenzen

Pkrit1 < Pact < Pkrit2

Omslag helder-troebel (heen) in mgP/m2/dag:

Pkrit1=e(-0.0524 - 0.1028*[klei] - 0.2962*[veen]+ 0.0235*[Qin]+ 2.9668*[1/d] - 0.456*[strijk] + 0.6319*[moeras])

Omslag troebel-helder (terug) in mgP/m2/dag:

Pkrit2=e(-2.3293 - 0.3241*[klei] - 0.5295*[veen]+ 0.0265*[Qin]+ 4.9804*[1/d] - 0.6109*[strijk] + 0.957*[moeras])

Waarbij:

klei = Klei (0/1)

veen = Veen (0/1)

Qin = Hydraulische belasting (mm/dag)

1/d = Inverse diepte (1/m)

strijk = Strijklengte (km)

moeras = Aandeel moeraszones als fractie van het meeroppervlak (-)

BEPALEN VAN KANSEN EN KNELPUNTEN AAN DE HAND VAN DIAGNOSTIC TOOLS

Nutriëntenbelasting extern


4.3

4.3.1

Bodem legt P vast

Pal < 3,5 * P-belasting

(gP/m2/jaar)


Bodem in evenwicht

met P-belasting

Pal 3,5 - 14 * P-belasting

(gP/m2/jaar)

Bodem levert P na

Pal > 14 * P-belasting

(gP/m2/jaar)

OMREKENTABEL MICROMOL MILLIGRAM

ELEMENT

Ca

Cl

Fe

HCO3-

H2S

Mg

NH4+

NH4+ - N

NO3-

NO3- - N

PO43-

PO43-- P

SO42-

P-mobilisatie gering

Fe:PO4 (mol/mol) > 10

(Fe-S):P (mol/mol) > 10

Ca:PO4 (mol/mol) > 100


Tabel 4.1

MICROMOL NAAR MILLIGRAMµmol l-1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

mg l-1

0,04008

0,03545

0,05585

0,06102

0,03409

0,02431

0,01805

0,01401

0,06201

0,01401

0,09497

0,03097

0,09607

MILLIGRAM NAAR MICROMOLmg l-1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

µmol l-1

24,95010

28,20874

17,90510

16,38807

29,33412

41,13534

55,40166

71,37759

16,12643

71,37759

10,52964

32,28931

10,40908

P-mobilisatie matig

Fe:PO4 (mol/mol) 1 - 10

(Fe-S):P (mol/mol) 0 - 10

Ca:PO4 (mol/mol) 10 - 100

P-mobilisatie hoog

Fe:PO4 (mol/mol) < 1

(Fe-S):P (mol/mol) < 0

Ca:PO4 (mol/mol) < 10

Sulfaat + alkaliniteit

(inlaat)water goed

SO4 < 100 µmol/l (< 10 mg/l)

Alkaliniteit < 1 meq/l

Biologie


4.3.4


(inlaat)water voldoende

SO4 100 - 200 µmol/l (10 - 19 mg/l)

Alkaliniteit 1 - 2 meq/l


(inlaat)water slecht

SO4 > 200 µmol/l (> 19 mg/l)

Alkaliniteit > 2 meq/l

Waterkwaliteit: fysisch-chemisch

Helderheid goed

Turbiditeit < 5NTU

Zicht:diepte > 0,6


4.3.3

Helderheid mogelijk beperkend

Turbiditeit 5 - 15 NTU

Zicht:diepte 0,4 - 0,6

Helderheid ontoereikend

Turbiditeit > 15 NTU

Zicht:diepte < 0,4

DE ROL VAN EMERGENTE VEGETATIE VOOR VIS

Areaal emergente

vegetatie goed

Bedekking > 5%

Fig 4.2


Areaal emergente

vegetatie beperkend

Bedekking < 2%

Areaal emergente

vegetatie matig

Bedekking 2 - 5%

25-Percentiel

Mediaan

75-Percentiel

Perc

enta

ge e

mer

gent

e ve

geta

tie

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0Brasem-snoekbaars(n=36)

Blankvoorn-brasem(n=11)

Snoek-blankvoorn(n=20)

Ruisvoorn-snoek(n=5)

Zeelt-kroeskarper(n=3

Productiviteit gering

Chlorofyl-a < 20 µg/l

Visbiomassa < 100 kg/ha

Bedekking submers > 25%


Productiviteit matig

Chlorofyl-a 20 - 50 µg/l

Visbiomassa 100 - 150 kg/ha

Bedekking submers 5 - 25%

Productiviteit hoog

Chlorofyl-a > 50 µg/l

Visbiomassa > 150 kg/ha

Bedekking submers < 5%


PRODUCTIVITEIT

Chlorofyl-a < 20 µg/l

Visbiomassa < 100 kg/ha

Bedekking submers > 25%

Chlorofyl-a 20 - 50 µg/l

Visbiomassa 100 - 150 kg/ha

Bedekking submers 5 - 25%

Chlorofyl-a > 50 µg/l

Visbiomassa > 150 kg/ha

Bedekking submers < 5%

AREAAL EMERGENTE VEGETATIE

Bedekking > 5%

Bedekking 2 - 5%

Bedekking < 2%

DIAGNOSTISCHE TABEL


Tabel 4.2

GOED

MATIG

SLECHT

P-BELASTING EXTERN

Pact < Pkrit1

Pkrit1 < Pact < Pkrit2

Pact > Pkrit2

HELDERHEID

Turbiditeit < 5NTU

Zicht:diepte > 0,6

Turbiditeit 5 - 15 NTU

Zicht:diepte 0,4 - 0,6

Turbiditeit > 15 NTU

Zicht:diepte < 0,4

SULFAAT + ALKALINITEIT (INLAAT)WATER

SO4 < 100 µmol/l (< 10 mg/l)

Alkaliniteit < 1 meq/l

SO4 100 - 200 µmol/l (10 - 19 mg/l)

Alkaliniteit 1 - 2 meq/l

SO4 > 200 µmol/l (> 19 mg/l)

Alkaliniteit > 2 meq/l

P-MOBILISATIE WATERBODEM

Fe:PO4 (mol/mol) > 10

(Fe-S):P (mol/mol) > 10

Ca:PO4 (mol/mol) > 100

Fe:PO4 (mol/mol) 1 - 10

(Fe-S):P (mol/mol) 0 - 10

Ca:PO4 (mol/mol) 10 - 100

Fe:PO4 (mol/mol) < 1

(Fe-S):P (mol/mol) < 0

Ca:PO4 (mol/mol) < 10

INTERNE VERSUS EXTERNE BELASTING

Pal < 3,5 * P-belasting

(gP/m2/jaar)

Pal 3,5 - 14 * P-belasting

(gP/m2/jaar)

Pal > 14 * P-belasting

(gP/m2/jaar)

STRATEGISCHE KEUZE VOOR TYPE MAATREGELEN

Maatregelen ter bestrijding van het effect van nutriëntenbelasting


5.1

5.1.1

Keuze van maatregelen


H5

EXTERNE BELASTING VERSUS INTERNE BELASTINGIn figuur 5.1 wordt in principe eerst gekeken naar de externe belasting, deze wordt getoetst

aan de kritische belasting. De reden hiervoor is dat eerst de externe belasting moet voldoen

alvorens het zinvol is aan de interne belasting (nalevering vanuit de bodem) te sleutelen.

Wanneer de externe belasting te hoog is, zal de bodem namelijk opladen. Bij de uitein-

delijke toetsing moet echter de externe belasting samen met de interne belasting worden

meegenomen. De interne belasting kan een erfenis uit het verleden zijn, die toekomstig

herstel in de weg kan staan, of een gevolg van de inwerking van het type inlaatwater op

de (veen)bodem. Dit laatste is in feite ook een erfenis uit het verleden, zij het langer

geleden.

In hoeverre de bodem een probleem is, kan worden vastgesteld door te onderzoeken of

er sprake is van een evenwicht tussen de externe belasting en nalevering vanuit de wa-

terbodem (zie paragraaf 3.4). Een andere methode is door te kijken naar de ontwikkeling

van fosfaat in meetwaarden. Bij een sterke nalevering van fosfaat door de bodem kan vaak

gedurende de zomer een plotselinge stijging van het P-gehalte in de waterfase worden

waargenomen. Dit wijst op nalevering door de bodem en kan worden uitgedrukt in een

belasting in gramP/m2.

ANDERE OVERWEGINGEN BIJ DE KEUZE VAN MAATREGELEN


Kader

5.2

OVERZICHT MAATREGELEN

Overige maatregelen


Fig 5.1

5.1.2

HEL

DER

TROE

BEL

I BRONMAATREGEL

Reductie nutriëntenbelasting

KRW: fysische chemie

III INTERNE MAATREGEL

Ingreep voedselweb

KRW: biologie

II SYSTEEMMAATREGEL

Vergroten draagkracht

KRW: hydromorfologie

TYPE II: systeemmaatregelen


5.3.2DE MEEST KANSRIJK GEACHTE MAATREGELEN VOOR ECOLOGISCH HERSTEL

TYPE I: bronmaatregelen


5.3

5.3.1

Overige maatregelen

EFFECTIVITEIT VAN MAATREGELEN


5.3.4

5.4

TYPE III: interne maatregelen


5.3.3

LITERATUUR

70 | VAN HELDER NAAR TROEBEL... EN WEER TERUG VAN HELDER NAAR TROEBEL... EN WEER TERUG | 71

MEER INFORMATIE

NICO JAARSMA EN MARCEL KLINGE

LEON LAMERS

72 | VAN HELDER NAAR TROEBEL... EN WEER TERUG VAN HELDER NAAR TROEBEL... EN WEER TERUG | 73

SAMENVATTING



VAN HELDER NAAR TROEBEL... EN WEER TERUGSAMENVATTING

Samenvatting


INLEIDING

DE THEORIE: HELDER EN TROEBEL WATER ALS ALTERNATIEVE STABIELE TOESTANDEN


1

2

VAN HELDER NAAR TROEBEL: DE OORZAKEN


3

ALTERNATIEVE STABIELE TOESTANDEN (HELDER EN TROEBEL)


Fig 1

Chlo

rofy

l-a,

zom

erge

mid

deld

e [u

g |-1

]


Pkrit1

HEL

DER

TROE

BEL

Pkrit2

VAN TROEBEL NAAR HELDER: ANALYSE


4

EFFECTEN VAN EUTROFIËRING EN PEILBEHEER


Fig 2

Referentie Pext Pint Pkrit

= laag, geen inlaat = laag, geen erfenis, geen afbraak = hoog door veel moeras

Pext

Pkrit

Pint

Peilbeheer Pext Pint Pkrit

= hoger door toename inlaat (a) = hoger door afbraak bodem (b) = lager, vast peil - afname moeras (c)

Pext

Pkrit

Pint

Eutrofiëring Pext Pint Pkrit

= hoger door toename P-concentratie (a) = hoger door oplading bodem (d) = hoog door veel moeras

Pext

Pkrit

Pint

Eutrofiëring + peilbeheer Pext Pint Pkrit

= hoog, toename inlaat + P-concentratie (a) = hoog, opgeladen bodem + afbraak (b+d) = laag, vast peil - afname moeras (c)

Pext

Pkrit

Pint

VAN TROEBEL NAAR HELDER: DIAGNOSE

VAN TROEBEL NAAR HELDER: MAATREGELEN


5

6

Omslagpunten


Welke maatregel eerst?

Eerst externe, dan interne belasting

VAN TROEBEL NAAR HELDER: AANBEVELINGEN


7

Maatregelen die ingrijpen op stofstromen

Maatregelen die ingrijpen op de aanwezigheid van habitats


EEN ECOLOGISCHE SYSTEEMANALYSE EN DIAGNOSE VAN …€¦ · fo ef spm wbo ovusjqoufocfmbtujoh ijfsjo...

Documents

Transcript of EEN ECOLOGISCHE SYSTEEMANALYSE EN DIAGNOSE VAN …€¦ · fo ef spm wbo ovusjqoufocfmbtujoh ijfsjo...