Laboratorium voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie VERSPREIDING VAN NITRAAT IN HET GRONDWATER IN...

Laboratorium voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie

VERSPREIDING VAN NITRAAT IN HET GRONDWATER IN

VLAANDEREN

De indeling van Vlaanderen in hydrogeologisch homogene zones t.a.v. de

nitraatverspreiding in het grondwater

Prof. Dr. K. Walraevens

Drs. R. Eppinger

Drs. M. Van Camp

Laboratorium voor Toegepaste Geologie en HydrogeologieLaboratorium voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie

“Onderzoek naar de verspreiding van nitraat in het grondwater in Vlaanderen”

in opdracht van AMINAL :

Fase 1:Kartering van de hydrogeologisch homogene zones in het ondiep reservoir

Fase 2:Selectie van 5 hydrogeologisch homogene zones voor nader onderzoek

Fase 3:Selectie van testsites

Fase 4: Implementatie van de testsites en terreinwaarnemingen

Fase 5:Laboratoriumproeven

Fase 6:Hydrogeochemische modellering


Het voorkomen van nitraat in grondwater hangt af van drie belangrijke factoren:

1. de aanvoer van nitraat naar de grondwatertafel, vnl. door uitspoeling van meststoffen vanuit de wortelzone van landbouwgrond

2. de verspreiding van nitraat door transport met het grondwater

3. chemische reacties, waarbij nitraat wordt gereduceerd, zodat de verspreiding van nitraat wordt afgeremd of gestopt

factoren 2 en 3 houden verband met de hydrogeologische kenmerken van het reservoir


Hydrogeologische kenmerken bepalend voor:

- stromingsregime (optredende stroomsnelheden, aanwezigheid van eventuele barrières zoals kleilagen, ...)

- chemische reactiviteit t.o.v. nitraat (reductiecapaciteit of oxideerbaarheid)

Nitraatgevoeligheid beperkt zich meestal tot het ondiep grondwaterreservoir


INDELING IN HYDROGEOLOGISCH HOMOGENE EENHEDEN EN ZONES:

= afbakening van het voorkomen van ondiepe watervoerende systemen, waar de kenmerken t.a.v. nitraatverspreiding gelijkaardig kunnen worden gesteld


KARTERING VAN HYDROGEOLOGISCH HOMOGENE EENHEDEN EN ZONES

Hydrogeologisch homogene eenheden:

grote eenheden waarbinnen hoofdkenmerken ondiep grondwaterreservoir m.b.t. nitraatverspreiding homogeen gesteld worden

indeling naar dikte Quartaire afzettingen:

- Q > 10 m dik: Quartaire afzettingen bepalen hydrogeologisch homogene eenheid

- Q < 10 m dik: onderliggende Tertiaire (of oudere) laag wordt mee beschouwd


Indeling van de hydrogeologisch homogene eenheden

Hydrogeologisch homogene eenheden

Code Beschrijving van dagzomende lagen

00 Quartaire poldergebieden (verzilt)

10 Quartaire duinafzettingen

20 Pleistocene valleien of voormalige valleigebieden met een dik quartair dek (>10m)

30 Dun quartair dek (<10m) boven tertiaire kleilagen

40 Het pleistocene Complex van de Kempen

50 Overgangszone Quartair – Tertiair (Plio-Pleistocene afzettingen)

60 Neogene zandafzettingen onder dun quartair dek

70 Paleogene zandafzettingen onder dun quartair dek

80 Mesozoische afzettingen onder dun quartair dek

90 Paleozoische afzettingen onder dun quartair dek


Hydrogeologisch homogene zones (HHZs):

binnen een eenheid werd een verdere indeling doorgevoerd, op basis van geologische/hydrogeologische verschillen (bv. verschillende ouderdom van Paleogene kleilaag die substraat vormt)


Hydrogeologisch homogene eenheden Hydrogeologisch homogene zones

Code Beschrijving van dagzomende lagen Code Beschrijving van dagzomende lagen



10 Quartaire duinafzettingen 10Quartaire duinafzettingen

20 Pleistocene valleien of voormalige valleigebieden met een dik quartair dek (>10m)

21 Vlaamse Vallei en aangrenzende valleizones

22 Maasvallei (Maasgrind)

23 Hoogterrasafzettingen

30 Dun quartair dek (<10m) boven tertiaire kleilagen

32 Dun quartair dek boven Ieperse klei + Lid van Kortemark

33 Dun quartair dek boven Paniseliaanklei

34 Dun quartair dek boven Bartoonklei

35 Dun quartair dek boven Rupelklei

40 Het pleistocene Complex van de Kempen

40Het pleistocene Complex van de Kempen

50 Overgangszone Quartair – Tertiair (Plio-Pleistocene

afzettingen)

51 Zanden van Brasschaat (+ Merksplas)

52 Zanden van Mol60 Neogene zandafzettingen onder

dun quartair dek61 Formatie van Lillo en Poederlee

62 Formatie van Kasterlee (+ Kattendijk)

63 Formatie van Diest

64 Formatie van Berchem en Bolderberg

Indeling van de hydrogeologisch homogene eenheden en zones


Hydrogeologisch homogene eenheden Hydrogeologisch homogene zones

Code Beschrijving van dagzomende lagen Code Beschrijving van dagzomende lagen

70 Paleogene zandafzettingen onder dun quartair dek

71 Formatie van Brussel

72 Onder-Oligocene zandafzettingen (Formaties van Tongeren en Bilzen)

73 Ledo-Paniseliaan

74 Zanden van Egem

75 Zanden van Mons-en-Pevèle (+ Mont Héribu, indien zandig)

76 Landeniaan

77 Heersiaan

78 Formatie van Eigenbilzen

80 Mesozoische afzettingen onder dun quartair dek

82Krijtafzettingen

90 Paleozoische afzettingen onder dun quartair dek

90Sokkelgesteenten


De afbakening is gebaseerd op:

- analoge en digitale kaarten

- boorbeschrijvingen uit archieven

- vakliteratuur


Gegevensbronnen:

Digitale kaart van de tertiaire grensvlakken (digitaal, OC-GIS-Vlaanderen, 2001, niet volledig)

Oude geologische kaart van Vlaanderen (analoog, BGD, 1890-1905)

Digitale topografische kaart (digitaal, OC-GIS-Vlaanderen, 1996)

Grondwaterkwetsbaarheidskaart van Vlaanderen (digitaal, OC-GIS-Vlaanderen, 2000)

Bodemassociatiekaart van Vlaanderen (digitaal, OC-GIS-Vlaanderen, 1996)

Verziltingskaart (analoog, Prof. De Breuck et al, 1973)

Kaart van de dikte van het Quartair (data ANRE, onvolledig)

Kaart van de quartaire afzettingen van de Vlaamse Vallei (analoog, Prof. Dr. De Moor, 1984)

Geologie van de Kempen (geologische beschrijvingen en schetsen van Wouters & Vandenberghe, 1994)

Boorbeschrijvingen van de Belgische Geologische Dienst

Boorbeschrijvingen, archief Laboratorium voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie


REDOXZONES IN FUNCTIE VAN DE DIEPTE:

I. Oxische zone: O2 aanwezig (wordt verbruikt bij

redoxprocessen)

II. Anoxische zone:

1. NO3- reductie N2 (NH4

+)

2. Mn(IV) oxiden reductie Mn2+

3. Fe(III) oxiden en hydroxiden reductie Fe2+

4. Sulfaatreductie sulfiden

5. Methanogenese


CONCLUSIES UIT REDOXZONERING:

- zolang als O2 aanwezig is, kan nitraatreductie

niet optreden

- in te sterk reducerende condities (op te grote diepte), bvb. waar Fe2+ in oplossing gaat:

onmogelijk te bepalen of hier NO3-

verontreiniging bestaat ter hoogte van watertafel

alleen putten in de oxische zone laten toe te besluiten tot aan- of afwezigheid van nitraatverontreiniging op die plaats


NITRAATGEVOELIGHEID VAN HHZs

gevoeligheid van HHZ voor nitraatverontreiniging hangt samen met de diepte waarop nitraat kan doordringen in de bodem

Hoe dieper het nitraat doordringt, hoe gevoeliger.


In gebieden waar nitraten slechts tot op een beperkte diepte doordringen, kan dit te wijten zijn aan twee factoren:

1. grote oxideerbaarheid van de lagen, zodat nitraatreductie reeds op een beperkte diepte optreedt; in dit geval wordt nitraat uit het milieu verwijderd

2. beperkte verticale neerwaartse grondwaterstroming, bvb. door het voorkomen van een kleilaag op een beperkte diepte


hoe dieper het nitraat kan doordringen:

- hoe groter de impact op de waterlagen zal zijn tot op die diepte

- hoe langer de verwijdertijd is

- hoe groter de afstanden zijn waarover nitraat kan worden getransporteerd.

hoe gevoeliger


Drie klassen werden onderscheiden:

<10 meter: weinig gevoelig

>10 en <20 meter: matig gevoelig

>20 meter: zeer gevoelig

De potentiële nitraatcontaminatiediepte onder het maaiveld is het product van een aantal processen en randvoorwaarden die de uitbreiding van de nitraatcontaminatie in watervoerende lagen bepalen (concept HHZs)


HHZ Hydraulische doorlatendheid

Hydraulische gradient

Sterk geoxideerd tijdens afzetting

Dikte onverzadigde zone

Dikte oxidatiezone (waterverzadigd)

Afwezigheid van effectieve reductiecapaciteit

Totaal punten

00-Polderafzettingen 1 1 1 0 0 0 3

10-Duingebieden 3 3 3 2 1 2 14

21-Vlaamse Vallei 3 2 2 1 2 1 11

22-Maas-Rijnafzettingen 3 1 3 1 3 3 14

23-Hoogterrasafzettingen 3 2 3 2 3 3 16

32-Quartair dek op Ieperse klei 2 1 2 1 0 1 7

33-Quartair dek op Paniseliaan klei 2 1 2 1 0 1 7

34-Quartair dek op Bartoon klei 2 1 2 1 0 1 7

35-Quartair dek op Rupeliaan klei 2 1 2 1 0 1 7

40-Complex van de Kempen 2 2 2 1 2 2 11

51-Formatie van Brasschaat 2 1 2 1 1 1 8

52-Formatie van Mol 3 2 3 1 2 1 12

61-Formatie van Lillo en Poederlee 2 1 1 1 1 1 7

62-Formatie van Kasterlee 2 2 3 1 3 3 14

62-Formatie van Kattendijk 2 1 2 1 1 1 8

63-Formatie van Diest 3 1 2 1 2 2 11

63-Formatie van Diest in heuvelgebieden 3 3 2 3 3 3 17

64-Formatie van Berchem (en Bolderberg) 3 1 1 1 1 1 8

64-Formatie van Bolderberg in heuvelgebieden 2 3 2 3 2 1 13

Parameterevaluatie met betrekking tot de nitraatgevoeligheid van HHZs


HHZ Hydraulische doorlatendheid

Hydraulische gradient

Sterk geoxideerd tijdens afzetting

Dikte onverzadigde zone

Dikte oxidatiezone (waterverzadigd)

Afwezigheid van effectieve reductiecapaciteit

Totaal punten

71-Formatie van Brussel 2 2 1 2 2 1 10

71-Formatie van Brussel in heuvelgebieden 3 3 1 3 3 3 16

72-Onder-Oligoceen 2 2 2 3 2 1 12

73-Ledo-Paniseliaan 2 1 1 1 2 2 9

73-Ledo-Paniseliaan in heuvelgebieden 2 3 1 3 3 3 15

74-Zanden van Egem (Mont-Panisel) 2 1 1 1 2 2 9

74-Zanden van Egem in heuvelgebieden 2 3 1 3 3 3 15

75-Zanden van Mons-en-Pevèle 2 1 1 1 2 2 9

75-Zanden van Mons-en-Pevèle in heuvelgebieden 2 3 1 3 3 3 15

76-Landeniaan 2 3 2 3 3 2 15

77-Heersiaan 2 3 1 3 3 2 14

78-Formatie van Eigenbilzen 2 3 1 2 2 1 11

82-Krijtafzettingen 3 3 1 3 3 3 16

90-Paleozoicum 3 1 1 1 2 2 10


Evaluatie:

0 - verwaarloosbaar

1 - weinig/klein

2 - matig

3 - zeer goed/groot/sterk

Totaal:

<9 weinig nitraatgevoelig

9-13 matig nitraatgevoelig

>13 zeer nitraatgevoelig


Als zeer gevoelig werden volgende hydrogeologisch homogene zones vastgesteld:

HHZ 22: Maas- en Rijnafzettingen

HHZ 23: Hoogterrasafzettingen

HHZ 76: Landeniaan

HHZ 77: Heersiaan

HHZ 82: Krijtafzettingen


Een aantal andere zones zijn zeer gevoelig, voor zover het de heuvelstreken betreft in deze zones. Het gaat om volgende zones:

HHZ 63: Formatie van Diest

HHZ 71: Formatie van Brussel

HHZ 73: Ledo-Paniseliaan

HHZ 74: Zanden van Egem

HHZ 75: Zanden van Mons-en-Pévèle


Selectie van 5 hydrogeologisch homogene eenheden en zones voor nader onderzoek

Selectiecriteria:

1. Risico op nitraatvervuiling: mestdruk

2. Ruimtelijke uitbreiding: representatief voor een groot deel van Vlaanderen

3. Belang van ondiep grondwaterreservoir

4. Geografische verspreiding


De keuze viel uiteindelijk op:

1. De Vlaamse Vallei + kustvlakte en bijrivieren (HHZ21 in HHE20): testsite Adegem

2. Dun Quartair dek boven Ieperse klei (HHZ32 in HHE30): testsite Torhout

3. Zanden van Mol (HHZ52 in HHE50): testsite Mol

4. Zanden van Kasterlee (HHZ62 in HHE60): testsite Peer

5. Brusseliaan (HHZ71 in HHE70): testsite Kampenhout

Laboratorium voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie VERSPREIDING VAN NITRAAT IN HET GRONDWATER IN...

Documents

Transcript of Laboratorium voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie VERSPREIDING VAN NITRAAT IN HET GRONDWATER IN...