Nitraatrijke bronnen: invloed van grondwater op oppervlaktewater

Looptijd: april 2017 – maart 2021
Opdrachthouder: UGent (coördinator) & Inagro
Financiering: VLM

Kader en doelstelling

Dit onderzoek kadert in het reduceren van de nutriëntenverliezen uit de land- en tuinbouw teneinde de waterkwaliteitsdoelstellingen uit de Nitraatrichtlijn te realiseren. De voortschrijdende verbetering van de waterkwaliteit in het MAP-meetnet oppervlaktewater voor nitraat (NO3-), brengt de relatie tussen oppervlaktewater en grondwater op de voorgrond. Afhankelijk van de hydrogeologie en topografie van het afstroomgebied worden oppervlaktewaterlichamen in meer of mindere mate gevoed door grondwater.

De kwaliteit alsook de kwantiteit van dit grondwater beïnvloeden bijgevolg de oppervlaktewaterkwaliteit, zowel in positieve als in negatieve zin. Een indicatie van deze tweede situatie is terug te vinden in 5% van de MAP-meetpunten voor oppervlaktewater. In deze meetpunten wordt vastgesteld dat de NO3--concentratie continu hoog is, wat kan wijzen op voeding door NO3--rijk grondwater via NO3--rijke kwel verder genoemd: NO3--rijke bronnen. Hetzelfde principe geldt voor meetpunten gevoed door NO3--arm grondwater die op andere plaatsen dan weer continu zorgen voor een lage NO3--concentratie.

Om de waterkwaliteitsdoelstellingen te realiseren, is het bijgevolg essentieel om de interactie van grond- en oppervlaktewater te begrijpen, om inzicht te krijgen in de hydrogeologie van het afstroomgebied, intrekgebieden van meetpunten, de nutriëntenproblematiek in deze intrekgebieden, en de reistijden van het grondwater. Daarmee komt ook de focus op de verbetering van de grondwaterkwaliteit in zicht, als meesturende factor voor de kwaliteit van het oppervlaktewater. Een beter begrip van deze processen in verschillende gebieden kan bijgevolg input geven aan een betere beoordeling van nutriëntenverliezen, en aan een evaluatie van beleidsmaatregelen.

Aanpak

Dit onderzoek had als doel om wetenschappelijk gefundeerde inzichten te verwerven in de wijze waarop kwaliteit en kwantiteit van het freatisch grondwater de kwaliteit van het oppervlaktewater kunnen beïnvloeden, zowel op niveau van specifieke gebieden als op een groter schaalniveau.

  • Hiervoor ontwikkelde het onderzoek een methodiek om de interactie tussen grond- en oppervlaktewater te kunnen bepalen (Luik 1), testte deze methodiek in een aantal gebieden (cases) (Luik 2), maakte ze toepasbaar voor andere cases en breidde ze uit tot een hoger schaalniveau (Luik 3).
  • Dit onderzoek focuste zich dus zowel op het gedetailleerd in kaart brengen van de problematiek van de nitraatrijke bronnen (waarbij in een aantal cases de voeding van het oppervlaktewater door nitraatrijk (of nitraatarm) grondwater in detail worden bestudeerd), als op de inzichten die hieruit volgen voor grotere gebieden.

Resultaten

MAP-meetpunten die in valleien liggen waarvan de instroom afkomstig is uit heuvels met geoxideerde sedimenten hebben lange reistijden. De ouderdom van het grondwater ligt meestal in de orde van 20 tot 40 jaar. Door die lange reistijden zal daar het effect van maatregelen pas na lange tijd merkbaar zijn in het MAP-meetpunt. Deze MAP-meetpunten (naar schatting 5% van de 756 meetpunten) hebben vaak een sterk seizoenaal patroon met hoge zomerwaarden of vertonen het jaar rond hoge nitraatconcentraties. Het effect van maatregelen zal in die gebieden veel eerder te merken zijn in het bovenste grondwater, dan in de MAP-meetpunten.

MAP-meetpunten die vooral gevoed worden door drains, vertonen vaak een seizoenaal patroon met hoge winterwaarden en hebben veel kortere responstijden, omdat het drainwater recent geïnfiltreerd water is. Maatregelen zullen hier zeker binnen de paar jaar een merkbaar effect hebben. Maar vermits het drainwater vooral uit de oxidatiezone komt, liggen de nitraatgehalten dicht tegen die van het bodempercolaat, het uitgespoelde water onderaan de wortelzone van gewassen. De berekeningen hebben getoond dat het gemiddelde nitraatconcentratie onderaan de wortelzone nog een factor van 2 tot 5 boven de 50 mg nitraat per liter ligt.

Ermee rekening houdend dat grondwater van verschillende ouderdommen in de freatische (bovenste) grondwaterlaag gemengd worden, betekent dit dat de nitraatconcentratie onderaan de wortelzone te hoog is om zonder natuurlijke afbraak (attenuatie) onder de 50 mg nitraat per liter te komen. De concentratie in het oppervlaktewater kan enkel onder de 50 mg nitraat per liter zakken als:

  • er grote bijmenging optreedt van ander water (gereduceerd, nitraatvrij dieper grondwater of van run-off);
  • de nitraatconcentratie onderaan de wortelzone drastisch zakt door maatregelen te nemen op niveau van de nitraatinput door de landbouw. Alleen dit laatste hebben we in de hand. We kunnen de gemiddelde nitraatpercolatie in het stroomgebied verlagen door de nitraatinput uit de landbouw te verlagen.

Publicaties