Pad: Ecohydrologie / Standplaats, vegetatie en landschap / Verandering in waterhuishouding / Verontreiniging van grondwater

Verontreiniging van grondwater

Eutrofiëring via grondwater
Nitraat en sulfaat in het grondwater
Verzilting en verzoeting van grondwater
Literatuur

Eutrofiëring via grondwater
Sinds de vijftiger jaren van de twintigste eeuw worden landbouwgronden in Nederland intensief bemest. Het gaat vooral om de toediening van stikstof (N), fosfor (P), kalium (K) en sulfaat (S) in de vorm van kunstmest en dierlijke mest. Doorgaans brengt men veel meer meststoffen op de percelen dan gewas of vee er weer afhalen. Een deel van het overschot verdwijnt naar het grondwater, afhankelijk van onder meer weersomstandigheden, wijze van toediening, bodemtype en waterhuishouding. Daardoor kan het bovenste grondwater onder landbouwpercelen hoge gehalten aan nutriënten bevatten. Deze nutriënten kunnen via het grondwater naar een nabijgelegen natuurgebied stromen.

Hoge nutriëntengehalten leiden ertoe dat hoogproductieve plantensoorten - zoals Riet, Pijpenstrootje, Pitrus en Ridderzuring - gaan domineren in de vegetatie. Deze soorten zien we vooral opduiken aan de randen van natuurgebieden waar het voedselrijke grondwater binnenstroomt. Ze drukken daarbij de langzame groeiers weg. Vaak zijn dat de zeldzame en karakteristieke soorten waaraan het natuurgebied haar waarde ontleent (Zonnedauw, Parnassia, Vleeskleurige orchis, Spaanse ruiter, etc.).


Tabel 2‑6 geeft een beeld van de overschotten op melkveebedrijven in de jaren negentig van de vorige eeuw. Voor akkerbouwbedrijven is het jaarlijkse stikstofoverschot ongeveer 50-200 kg/ha; voor de overige drie meststoffen zijn de overschotten vergelijkbaar.

  AanvoerAfvoer  Overschot
 Stikstof300-600 50-100250-500 
 Fosfor30-60 10-20 20-40
 Kalium75-200 10-2065-180
 Zwavel 30-60 5-10 25-50

Tabel 2-6 Orde van grootte van de aanvoer (via mest, veevoer en atmosferische depositie), afvoer (via melk en vlees) en het overschot van N, P, K en S op Nederlandse melkveebedrijven in de jaren negentig. Alle getallen in kg per ha per jaar. Uit: Oenema (1999).

Tabel 2‑7 geeft een indicatie van nutriëntengehaltes van grondwater. Een jaarlijks overschot van bijvoorbeeld 350 kg/ha NO3- en een grondwateraanvulling van 250 mm kunnen in theorie leiden tot een maximale concentratie in het bovenste grondwater van 140 mg/l. Als nitraat wordt afgebroken (denitrificatie) is dit effect geringer. Echter: denitrificatie treedt vooral op in natte en vochtige bodems - en dat zijn meestal geen landbouwgronden. (Nitraat in het grondwater geldt als bedreiging voor de drinkwaterbereiding. Volgens Europese wetgeving mag het nitraatgehalte in drinkwater niet hoger zijn dan 50 mg per liter).

  MelkveebedrijvenAkkerbouwbedrijven 
 Nitraat 150-250 50-150
 Fosfor 0.05-0.10 0.05-0.10
 Kalium 20-35 10-15
 Sulfaat 20-100 20-100

Tabel 2-7 Gemiddelde gehalten van nitraat, fosfaat, kalium en sulfaat in het ondiepe grondwater op melkvee- en akkerbouwbedrijven op zandgrond in Nederland (1990-1995). Getallen in mg/l. Uit: Oenema (1999).


Nitraat en sulfaat in het grondwater
Natuurbeschermers waren aanvankelijk vooral bevreesd voor verontreiniging van het grondwater met nitraat. De laatste jaren gaat de aandacht echter ook uit naar de bedenkelijke rol die sulfaat in het grondwater speelt bij de teloorgang van natuurreservaten.

Het deel van opgebrachte nutriënten dat uitspoelt naar het grondwater hangt sterk af van de hoogte van de grondwaterstand en de daarmee samenhangende zuurstofrijkdom van de bodem. Bij een lage grondwaterstand heersen er zuurstofrijke omstandigheden in de bodem en wordt het bij de afbraak van organische mest gevormde ammonium omgezet in nitraat: 

Dit proces, waarbij protonen vrijkomen en dus verzuring optreedt, wordt nitrificatie genoemd. Omdat Nederlandse landbouwgronden meestal goed ontwaterd zijn komt stikstof in het bovenste grondwater vrijwel alleen in de vorm van nitraat voor. Bij een hoge grondwaterstand echter, heersen er in de bodem zuurstofarme omstandigheden doordat de diffusiesnelheid van zuurstof in water bijzonder laag is. In die omstandigheden wordt nitraat omgezet in stikstofgas dat naar de atmosfeer verdwijnt (de lucht bestaat voor 80% uit N2). Dit nitraatafbraakproces heet denitrificatie
                                                             In deze vergelijking is organische stof vereenvoudigd weergegeven als CH2O. Denitrificatie treedt bijvoorbeeld op na inundatie met rivierwater, of in natte natuurgebieden. Als bijproduct van denitrificatie ontstaat ook N2O (lachgas). Dit is een schadelijk gas omdat het sterk bijdraagt aan het broeikaseffect. Denitrificatie draagt dus bij aan schoon grondwater, maar verergert een ander milieuprobleem.

Nitraat verdwijnt dus uit het grondwater bij een hoge grondwaterstand. Een gevaar van een hoge grondwaterstand in neerslagrijke perioden is echter dat mest over het maaiveld afspoelt naar de sloten. Een hoge grondwaterstand kan in zwakzure tot neutrale bodems leiden tot een verhoogde uitspoeling van P naar grondwater, doordat ijzerfosfaatcomplexen uiteenvallen.

De aard van het doorstroomde sediment bepaalt in sterke mate of nitraat wordt afgebroken of niet. In het grondwater kan nitraat door pyriet (FeS2) of door organische stof (zie boven) worden gereduceerd. Mariene afzettingen bevatten meer pyriet dan fluviatiele of glaciale afzettingen (afzettingen heten glaciaal als ze onder invloed van landijs of gletsjers gevormd zijn). Dit hangt samen met de hoge sulfaatconcentratie van zeewater, dat als bron van zwavel dient bij de vorming van pyriet. Maar ook in dekzandgebieden kan pyriet aanwezig zijn, gevormd onder invloed van kwel. Bij de reductie van nitraat door pyriet ontstaat het onschadelijke stikstofgas:

Deze reactievergelijking is een van de verklaringen voor lage nitraatgehaltes in het grondwater onder bemeste pyriethoudende gronden in combinatie met hoge sulfaatconcentraties en een lage pH. Indien kalk aanwezig is, kan het geproduceerde zuur worden geneutraliseerd (zie De belangrijkste ionen, vergelijking 2-4). Grondwater met veel calcium én sulfaat is dus ook een aanwijzing voor overbemesting.

Sulfaat in het grondwater kan dus afkomstig zijn van de afbraak van pyriet onder invloed van nitraat, maar ook rechtstreeks van mestgiften. De reductie van sulfaat in natte natuurgebieden, waar zuurstofarme omstandigheden in de bodem heersen, vermindert het ‘sulfaatprobleem' maar veroorzaakt weer een ander. Er wordt namelijk sulfide (‘rotte-eierengas') gevormd, dat al bij lage concentraties giftig is voor plantenwortels (zie pH en basenverzadiging, reactievergelijking 2-18).

Een tweede vervelende omstandigheid is dat deze sulfiden zich gemakkelijk binden aan ijzer, onder vorming van FeS en FeS2 (secundair gevormd pyriet). IJzer is echter in de meeste wetland-bodems de belangrijkste factor bij de binding van fosfaat in allerlei ijzer-fosfaat-complexen. Sulfide verstoort die binding ernstig en verbruikt nieuw vrijkomend ijzer voor het grootste deel. Net als bij de inlaat van sulfaatrijk water is interne eutrofiëring met fosfaat het gevolg: fosfaat komt versneld vrij en dit fosfaat wordt in mindere mate aan ijzer gebonden.

Verzilting en verzoeting van grondwater
In het westen van Nederland bestaat het gevaar van verzilting door de toestroming van brak en zout grondwater - water met chloridengehaltes groter of gelijk aan respectievelijk ca. 1000 en 10000 mg/l. Dit speelt bij diepe droogmakerijen (leeggepompte meren) en andere polders. Brak en zout water kunnen onder de duinen doorstromen en zo voor verzilting zorgen. Brakke kwel kan ook ontstaan door de aanwezigheid van fossiel zeewater in de ondergrond, op plekken waar vroeger de zee heerste. Bijna overal in Nederland is (grotendeels fossiel) brak en zout grondwater te vinden, in het oosten echter alleen op zeer grote diepte (200 m of meer) (zie f2-31). In onder meer de polder Groot Mijdrecht komt fossiel brak zeewater naar boven, vooral in het midden van de polder. Dit water kan niet gebruikt worden voor de drenking van vee.


f2-31 Schematische weergave van grondwaterstroming in het poldergebied van West Nederland (uit: Cultuurtechnische vereniging, 1988). c0, c1, c2: scheidende lagen - I, II, III: watervoerende lagen - stippellijn onder de duinen: grens tussen zoet en zout of brak grondwater.


Sommige natuurgebieden zijn juist afhankelijk van de aanvoer van zilt grondwater, zoals de zogenaamde inlagen in Zeeland en in het Klaarkampermeer in Friesland. Hier komen binnendijkse zoutvegetaties voor met Zeekraal en andere zoutplanten die verdwijnen wanneer verzoeting optreedt, bijvoorbeeld als gevolg van de opzet van peilen en het vasthouden van regenwater.


 

 

 

 

 

 


De Putten: een zilt reservaat net achter de dijk bij Den Hoorn, Texel. (Foto Rolf Roos)

 

Literatuur:

 

 

Groen Kennisnet, een netwerk van kennisportalen in het groene domein Zoeken in de
infobladen

(U gaat naar de
website van
Groen Kennisnet)
Groen Kennisnet, een netwerk van kennisportalen in het groene domein
Homepage
Home | Colofon | Print pagina
Zoek binnen deze website