WATERBODEMONDERZOEK EUTROFIËRENDE PARAMETERS SLOCHTERDIEP EN ZIJTAKKEN

Transcriptie

1 WATERBODEMONDERZOEK EUTROFIËRENDE PARAMETERS SLOCHTERDIEP EN ZIJTAKKEN WATERSCHAP HUNZE EN AA'S 4 januari :A - Definitief C

2 Inhoud 1 Onderzoeksmethode en uitgevoerde werkzaamheden Aanleiding Locatie beschrijving Planbeschrijving Monstername en meetpunten waterbodemonderzoek Resultaten Systeemkenmerken Bodemopbouw Verblijftijd van water Waterbodemmonsters Waterkwaliteit Bodemdiagnose tool Interpretatie van de resultaten Analyse en Toetsing Waterbodem Overige factoren Conclusie en aanbevelingen Conclusies Aanbevelingen...14 Bijlage 1 KRW factsheet...15 Bijlage 2 Meetpunten waterbodem en waterkwaliteit...20 Bijlage 3 Toelichting veldwerk...21 Bijlage 4 Toetsing waterbodem met betrekking tot eutrofiering...23 Bijlage 5 Waterbodemgegevens...25 Bijlage 6 Waterkwaliteitsgegevens...27 Bijlage 7 Toelichting toetsing waterbodem...28 Bijlage 8 Meetgegevens Slochter Ae onderzoek Colofon :A - Definitief ARCADIS 1

3 1 Onderzoeksmethode en uitgevoerde werkzaamheden 1.1 AANLEIDING Waterschap Hunze en Aa s is voornemens een aantal watergangen in het waterlichaam Boezemkanalen Duurswold te baggeren. Naast het nautisch baggeren wil het waterschap weten wat de kwaliteit is van het slib en of er locaties zijn waar ook kwaliteitsbaggeren wenselijk is. In 2009 is onderzoek uitgevoerd naar de kwaliteit en kwantiteit van de baggerspecie uit het Slochter Ae. Het doel hierbij was te bepalen of de baggerspecie verwerkt kon worden in de kade, natuurvriendelijke oevers en op laaggelegen percelen. Hieruit bleek dat de sliblaag wel fosfaatrijk was (>1,36 g P/kg ds), maar niet als eutrofe waterbodem wordt aangemerkt, vanwege het hoge ijzergehalte en daarmee de bindingscapaciteit in de bodem (Resultaten van dit onderzoek zijn samengevat in Bijlage 8). Als vervolg op dit onderzoek is opnieuw gekeken naar de kwaliteit van de waterbodem van deze en enkele andere aangrenzende watergangen. 1.2 LOCATIE BESCHRIJVING Het plangebied bestaat uit de volgende watergangen: Het Slochterdiep Groenedijk Woltersumer Ae Scharmer Ae Slochter Ae Borgsloot De watergangen in het plangebied maken deel uit van waterlichaam Boezemkanalen Duurswold. Het betreft afwateringskanalen met boezemfunctie in laagveengebied. Het water wordt gevoed door regen, grondwater, instromend oppervlaktewater of uitgeslagen polderwater. Ten tijde van watertekort wordt via deze kanalen IJsselmeerwater aangevoerd (KRW factsheet, zie bijlage 1). De omgeving van het plangebied bestaat hoofdzakelijk uit agrarisch gebied, afgewisseld met natuurgebieden/percelen. KRW beoordeling Vanuit de KRW is voor het waterlichaam Boezemkanalen Duurswold het Goed Ecologisch Potentieel (GEP) bepaald (Bijlage 1). In 2009 was het eindoordeel chemie goed. Bij de beoordeling van de resultaten uit dit onderzoek zal onder andere naar het GEP voor dit waterlichaam worden gekeken :A - Definitief ARCADIS 2

4 1.3 PLANBESCHRIJVING Het veldwerk is uitgevoerd op 3, 4, 7, 11 en 13 september Het veldwerk team bestond uit Jaap Postma (veldwerker) en Mark van Heukelum (specialist waterkwaliteit en ecologie). Naast het reguliere waterbodemonderzoek is onderzoek gedaan naar eutrofiërende parameters in het kader van de Kader Richtlijn Water. Bij het nautisch baggeren wordt een deel van de sliblaag verwijderd. Hierbij vormt de onderliggende slib/bodemlaag een nieuwe waterbodem, welke invloed heeft op het oppervlaktewater. Het is daarom van belang te weten wat het gehalte aan stoffen en nutriënten is in deze laag, zodat voorspeld kan worden welk effect de nieuwe waterbodem op het oppervlaktewater heeft. Wanneer verwacht wordt dat de nieuwe waterbodem een hoge nalevering van nutriënten zal veroorzaken, kan worden overwogen om de gehele sliblaag of een groter deel van de sliblaag te verwijderen. De keuze om de sliblaag geheel te verwijderen hangt onder meer af van de: Nalevering van Fosfor (P) vanuit de waterbodem aan het oppervlaktewater (absoluut en relatief). Verschil in kwaliteit van de toplaag en de ondergrond of dieper gelegen slib. Huidige waterkwaliteit. Overige invloed van de huidige en toekomstige waterbodem op de waterkwaliteit. Mate waarin locaties worden doorspoeld (verblijftijd van het water). Nalevering van Fosfor (P) wordt bepaald door de metingen uit het veld, aan de hand van stoffenratio s. De metingen in het veld worden op verschillende diepten genomen; in de toplaag van het slib (de bovenste 10 cm) en op de diepte tot waar gebaggerd zal worden. Op deze wijze kan de huidige bodem met de nieuwe bodem worden vergeleken. De huidige waterkwaliteit wordt deels door eigen metingen in het veld vastgesteld en deels via gegevens aangeleverd door waterschap Hunze en Aa s. De informatie over waterbodem- en waterkwaliteit worden in de Bodemdiagnosetool ingevoerd voor een eerste diagnose; zo kan het effect van de nieuwe waterbodem op het oppervlaktewater worden bepaald ten opzichte van de huidige waterbodem. De Bodemdiagnosetool kijkt tevens naar de overige invloed die de waterbodem heeft op de waterkwaliteit. Als laatste wordt aan de hand van kaartmateriaal en gegevens over het waterlichaam de mate waarop locaties worden doorspoeld bepaald. 1.4 MONSTERNAME EN MEETPUNTEN WATERBODEMONDERZOEK Type monsters Gedurende het project is onderzoek gedaan naar eutrofiërende parameters in acht trajecten, verdeelt over zes watergangen (bijlage 2 voor een overzichtskaart); het Slochterdiep inclusief Slochterhaven bevat drie trajecten, de overige watergangen zijn een traject. In elk traject zijn de volgende monsters genomen: Waterbodemmonsters; hierbij zijn twee dieptes onderscheiden. Bodemvochtmonsters; deze monsters worden onttrokken uit de bodem(meng)monsters. Watermonsters; per traject één watermonster, bestaande uit 4 flessen voor verschillende analyses. De verschillende monstertypen zijn geanalyseerd op parameters die relevant zijn voor het eutrofiërende effect van de waterbodem op het oppervlaktewater. De parameters uit de diverse analyses staan weergegeven in Tabel 1. De monstername uitgesplitst over de diverse watergangen en trajecten staat beschreven in Tabel 2. De monsterlocaties zijn weergegeven in Bijlage 2. In Bijlage 3 wordt een nadere toelichting gegeven op het veldwerk (keuze meetpunten, monstername en de onttrekking van bodemvocht). In Bijlage 4 wordt de toetsing van waterbodem met betrekking tot het risico van nalevering nader toegelicht :A - Definitief ARCADIS 3

5 Waterbodem Bodemvocht Water Metalen Calcium (Ca) X X X IJzer (Fe) X X X Aluminium (Al) X Fysisch-chemische analyses Droogrest onopgelost Bestand X Bodemkundige analyses Gloeirest X Droge stof X Organische stof X Calciet (CaCO3 X Korrelgrootte X Anorganische verbindingen & natte chemie Samengestelde alkaliniteit (P-getal) X Totale alkaliniteit (M-getal) X Fosfor totaal (P) X X X Ortho-fosfaat (PO4-P) X X Nitraat (NO3) X X Nitriet (NO2) X X Stikstof volgens Kjeldahl (N) X Zwavel (S) X X Zwavel als sulfaat (SO4) X X Sulfaat opgelost (SO4) X X Tabel 1. De geanalyseerde parameters per monstertype :A - Definitief ARCADIS 4

6 Watergang M1-M3 Slochterhaven en Slochterdiep Aantal Aantal waterbodemmengmonsters boringen 18 2 mengmonsters + 1 watermonster tussen SD01 t/m SD30 2 mengmonsters + 1 watermonster tussen SD31 t/m SD58 2 mengmonsters + 1 watermonster tussen SD59 t/m SH02 Aantal KRWkwaliteitsbaggeren monsters 3 mengmonsters waterbodem toplaag 3 mengmonsters waterbodem baggerdiepte 3 monsters water M4 Groenedijk 6 2 mengmonsters + 1 watermonster tussen GD01 t/m GD12 1 mengmonster waterbodem toplaag 1 mengmonster waterbodem baggerdiepte 1 monster water Slochter Ae 0 M5 Scharmer A 6 2 mengmonsters + 1 watermonster tussen SA01 t/m SA19 1 mengmonster waterbodem toplaag 1 mengmonster waterbodem baggerdiepte 1 monster water Verbindingskanaal 0 Woudbloem M6 Woltersumer Ae 6 2 mengmonsters + 1 watermonster tussen WA01 t/m WA14 1 mengmonster waterbodem toplaag 1 mengmonster waterbodem baggerdiepte 1 monster water M7 Verbindingskanaal Scharmer Ae-Slochterdiep 6 2 mengmonsters + 1 watermonster tussen VK01 t/m VK04 1 mengmonster waterbodem toplaag 1 mengmonster waterbodem baggerdiepte 1 monster water M8 Borgsloot 6 2 mengmonsters + 1 watermonster tussen BO01 t/m BO21 1 mengmonster waterbodem toplaag 1 mengmonster waterbodem baggerdiepte 1 monster water Totaal monsters waterbodem 8 monsters water 16 monsters waterbodem 8 monsters water Tabel 2. De monstername uitgesplitst over de diverse watergangen. Mengmonsters bestaan uit drie boringen gelijk verspreid over de watergang/het traject (kolom 3) :A - Definitief ARCADIS 5

7 2 Resultaten 2.1 SYSTEEMKENMERKEN BODEMOPBOUW De bodem onder de sliblaag bestond op bijna alle locaties uit veen. Op een aantal locaties was de bodem meer kleiig en op een enkele locatie bestond de ondergrond uit zandig materiaal. De dikte van de sliblaag verschilde per locatie, maar vooral per watergang. Het Slochter Ae en het Woltersumer Ae hebben een beduidend dikkere sliblaag dan de overige watergangen; de sliblaag is hier tussen de 1-1,5 meter diep. Beide watergangen worden niet gebruikt als doorgaande watergang voor recreatievaart en naar verwachting is de baggerfrequentie hier minder hoog. De overige locaties hebben een sliblaag van ongeveer 0,5-1 meter. Op een aantal locaties is de sliblaag <20cm. Dit is meestal in de buurt van een brug of gemaal VERBLIJFTIJD VAN WATER De doorstroming van water verschilt per locatie. Een deel van de watergangen zijn doodlopend en worden hoofdzakelijk gevoed door regen- en grondwater vanuit omliggende weilanden. Deze watergangen hebben beperkte doorstroming. Het betreft de volgende watergangen: Het meest oostelijke deel van het Slochterdiep en Slochterhaven. Het Woltersumer Ae. Het Slochter Ae. Het overige deel van de watergangen vormt een verbinding tussen het Afwateringskanaal (richting het Schildmeer) en het zuidelijk gelegen land (via gemalen in de Borgsloot en het Scharmer Ae). Hierdoor voeren deze watergangen water uit een groter stroomgebied, naast het water uit de direct omliggende percelen. De doorstroming is daardoor over het algemeen hoger dan bovengenoemde watergangen. Het betreft de volgende watergangen: Het Slochterdiep ten westen van de verbinding met het afwateringskanaal. De Borgsloot. Het Scharmer Ae :A - Definitief ARCADIS 6

8 2.2 WATERBODEMMONSTERS De (water)bodemmonsters zijn geanalyseerd op diverse stoffen; een overzicht van alle meetresultaten is weergegeven in Bijlage 5. In onderstaande grafieken zijn de P-totaal, S-totaal, Fe- en Al-gehaltes per monsterpunt vergeleken. De monsterpunten bestaan uit een A en een B monster, waarbij A staat voor de slibtoplaag en B voor de sliblaag op baggerdiepte. In Afbeelding 1 zijn de aangetroffen P-gehalten in bodemvocht en sediment gepresenteerd. Hieronder is de interpretatie van dit figuur beschreven. In bijna alle trajecten is het P-gehaltee in het sediment in zowel de slibtoplaag als in het slib op baggerdiepte vrijwel gelijk. Alleen in het Scharmer Ae (5A+B) en het Verbindingskanaal Scharmer Ae (7A+B) is het P-gehalte aanzienlijk hoger in de toplaag dan op de baggerdiepte. In het Slochterdiep (monsters 1-3) loopt het P-gehalte in het sediment op van oost (vanuit de haven) naar west (richting Borgsloot). Het P-gehalte in het bodemvocht is op locatie 1 juist hoog. Op locatie 1 en 4 na is op alle locaties het P-gehalte in het sediment hoger dan de grens van 0.44 mol/kg ds. Deze bodems worden als eutroof aangemerkt. Alleen het P-gehalte in het bodemvocht van locatie 4B (Groenedijk) overschrijdt de grens van 0,1 mmol P/L. Het P-gehalte in het bodemvocht van zowel locatie 1 (Slochterdiep) als locatie 4 (Groenendijk) zijn relatief hoog vergeleken met de andere locaties. De kans op nalevering is hierdoor hoog, echter de P- voorraad in deze bodems is relatief laag. In het bodemvocht van de overige locaties is het P-gehalte ruim onder de grens van nalevering. Ondanks dat het P-gehalte in deze bodems de grens van eutrofe waterbodem overschrijdt, is het risico op nalevering laag. Afbeelding 1. P-totaal in sediment en bodemvochtmonsters van slibtoplaag en het slib op baggerdiepte Grens eutrofe waterbodem P-tot in sediment is 0,044 mol/kg ds (1,36 g/kg ds) ---- Grens risico nalevering o.b.v. bodemvocht P-gehalten >0,1 mmol P/L (Poel 2012) :A - Definitief ARCADIS 7

9 In Afbeelding 2 zijn de aangetroffen Al, Fe en S-gehalten in bodemvocht en sediment gepresenteerd. Hieronder is de interpretatie van dit figuur beschreven. Het Fe-gehalte is in elk traject vele malen hoger dan het P-gehalte. Voor vrijwel geen nalevering moet het Fe-gehalte ruim 20 keer hoger zijn dan het P-gehalte; dit is enkel bij 3, 4 en 8 net niet het geval. Sulfaat bindt onder anaerobe omstandigheden sterker aan ijzer dan aan fosfaat. Het S-gehalte is in trajecten 1-4 en 8 vrijwel gelijk aan het Fe-gehalte, in trajecten 5-7 is het Fe-gehalte ruimschoots hoger. Wanneer het S-gehalte wordt meegenomen, wordt het risico op nalevering aanzienlijk groter. Aluminium bindt net als ijzer aan sulfaat en fosfaat. Het Al-gehalte is op traject 5 en 7 na het hoogst vergeleken met de andere stoffen. De som van het Fe- en Al-gehalten is op alle locaties 2 tot 3 keer zo hoog als de som van het S- en P-gehalte. De mate van fosfaatnalevering aan het systeem is daarmee naar verwachting beperkt. Echter, voor deze ratio is geen norm gesteld. Net als bij het P-gehalte is een toename waarneembaar van het S-, Al- en in mindere mate het Fe- gehalte in het Slochterdiep van het oosten richting het westen (monster 1-3). Het P-gehalte in het sediment op locatie 1 en 4 bleek uit Afbeelding 1 relatief laag te zijn. Het Fe-, Alen Ca-gehalte in het sediment op deze locaties is ook laag, zodat de bindingscapaciteit van P in het sediment laag is. Het Fe-gehalte is relatief hoog op locaties 5 en 7. Het Al-gehalte is relatief hoog op locatie 6. De aanwezigheid van deze metalen zorgt voor een relatief hoge bindingscapaciteit van P in het sediment. Afbeelding 2. Fe-, S-, Al- en Ca-gehalte in het sediment :A - Definitief ARCADIS 8

10 2.3 WATERKWALITEIT In elk traject is een watermonster genomen. Deze zijn geanalyseerd op P, Fe, NO3, NO2, SO4 en alkaliniteit. Het complete overzicht analyseresultaten is gepresenteerd in Bijlage 6. P-totaal ligt voor alle meetpunten ruim onder de norm van 0,15 mg P/l. Voor N-totaal (=NO2 + NO3 + N-kjeldahl) liggen alle waarden onder de 4 mg/l, behalve voor meetpunten 7 en 8. Waterschap Hunze en Aa s heeft zelf een aantal meetpunten in het plangebied, waar de waterkwaliteit wordt gemonitord. Het gaat hierbij om het zomergemiddelde. Enkele van deze waarden en meetpunten zijn weergegeven in Tabel 3. Ook op deze locaties is P-totaal altijd ruim onder de norm. Dit geldt ook voor N-totaal. De waarden die tijdens dit onderzoek gemeten zijn liggen binnen de range van gemeten waarden door het waterschap. Slochter Ae Slochter Ae Scharmer Ae Slochterdiep Slochterdiep Borgsloot Slochterhaven Meetpunt P-tot mg/l 0,07 0,09 0,1 0,06 0,08 0,08 0,04 Waarde range 0,03-0,14 0,03-0,13 0,06-0,12 0,04-0,13 0,05-0,16 0,04-0,13 0,03-0,06 Standaard deviatie 0,03 0,04 0,02 0,03 0,04 0,04 0,02 N-tot mg/l 1,95 3,63 2,2 2,66 3,22 2,97 2,7 Waarde range 1,23-3,85 1,33-7,02 1,22-3,41 1,5-4,89 1,92-5,49 1,36-4,79 1,24-3,54 Standaard deviatie 0,74 2,08 0,73 1,32 1,08 1,51 1,27 Tabel 3. Gemiddelde meetwaarden van P-totaal en N-totaal op meetlocaties van waterschap Hunze en Aa s. 2.4 BODEMDIAGNOSE TOOL De Bodemdiagnose is bedoeld om het effect van de waterbodem op de waterkwaliteit in te schatten in een watersysteem. Dit effect wordt ingeschat in de huidige situatie. Ook wordt de toekomst bekeken onder gelijkblijvende omstandigheden (autonome ontwikkeling). Dit kan vergeleken worden met de toestand na het nemen van een (waterbodem)maatregel. In het geval van het Slochterdiep is de eerste diagnose van de bodemdiagnose uitgevoerd voor de gemiddelde waarde van het gehele plangebied. Gemiddelde waterkwaliteit is het plangebied Vanuit de waterkwaliteitsgegevens uit de verschillende trajecten zijn de gemiddelde waarden berekend. Op basis van deze waarden is vanuit de bodemdiagnose tool een oordeel over het gehele gebied gegeven. Het eerste oordeel van de bodemdiagnose tool laat zien dat: Het risico op nalevering van P vanuit de bodem verwaarloosbaar is. Het doorzicht in de watergangen in het plangebied matig is. En dat dit voornamelijk wordt veroorzaakt door het zwevend stof gehalte :A - Definitief ARCADIS 9

11 Het advies is om eventueel nader onderzoek met de Bodemdiagnose (BD) dus vooral te richten op zwevend stof. Hoewel de nalevering mogelijk relevant is, zijn de zomergemiddelde waarden voor Chlorofyl-a gemiddeld laag (op basis van gemiddelde meetpunten waterschap) en wordt het doorzicht dus niet sterk beperkt door algen. Slochterdiep en aangrenzende watergangen Potentie nalevering doorzicht Chlorofyl 1e oordeel Diagnose Mogelijk relevant matig laag BD voor zwevend stof Tabel 4. 1 e oordeel vanuit de bodemdiagnose tool voor het gehele plangebied, op basis van gemiddelde kwaliteitswaarden. NB. De Chlorofyl-gehalten bevinden zich op de grens tussen laag en matig. Wanneer de score matig zou zijn, zou ook nader onderzoek met de Bodemdiagnose met betrekking tot nutriënten geadviseerd worden. Op enkele locaties worden incidenteel hoge chlorofylconcentraties gemeten (vooral in april). Dit kan aanleiding zijn om nader onderzoek uit te voeren :A - Definitief ARCADIS 10

12 3 Interpretatie van de resultaten 3.1 ANALYSE EN TOETSING WATERBODEM Monster Monsterdiepte P-voorraad P-binding P-binding P:(Fe+Al) P-totaal P:Fe ratio ratio g P/kg ds (g/g) (mol/mol) >1,36 >0,68 P-beschikbaarheid P-totaal bodemvocht >0,055 >0,05 >3,1 mg/l (0,1 mmol/l) 1A Toplaag 0,58 0,053 0,039 2,5 1B Baggerdiepte 0,61 0,051 0,039 1,7 2A Toplaag 1,60 0,040 0,035 0,5 2B Baggerdiepte 1,60 0,046 0,040 0,4 3A Toplaag 3,50 0,100 0,076 0,8 3B Baggerdiepte 3,90 0,100 0,077 0,4 4A Toplaag 0,60 0,140 0,089 3,0 4B Baggerdiepte 0,64 0,136 0,081 3,6 5A Toplaag 2,30 0,015 0,023 0,2 5B Baggerdiepte 1,40 0,019 0,026 0,1 6A Toplaag 1,60 0,036 0,025 0,3 6B Baggerdiepte 1,60 0,037 0,022 0,2 7A Toplaag 3,60 0,039 0,054 0,2 7B Baggerdiepte 2,10 0,027 0,034 0,4 8A Toplaag 2,10 0,081 0,066 0,9 8B Baggerdiepte 1,90 0,073 0,051 0,4 Risico Nalevering Eindoordeel langdurig tijdelijk mogelijk Tabel 5. Toetsing stofverhoudingen en hoeveelheden P In Tabel 5 zijn in de kolommen de onderstaande ratio s en gehalten per meetpunt weergegeven: P-voorraad - Rood : hoge P gehalte in bodem; Oranje : overschrijdt norm voor toepassing in natuurgebieden of KRW-waterlichamen buiten de boezem (zie ook hoofdstuk 6). P-binding (P:Fe) en (P:Fe+Al) - Rood : grote kans op mobilisatie. P-beschikbaarheid in bodemvocht - Rood : concentratie P-tot in bodemvocht overschrijdt de norm van 0.1 mmol/l (Poelen, 2012). Risico op nalevering Bij het risico voor nalevering hebben we gekeken naar de volgende factoren: de voorraad van P, de bindingssterkte op basis van de bezetting van mogelijke bindingsplaatsen van ijzer en aluminium en de naleveringsconcentratie op basis van P-bodemvocht. In de laatste kolom is op basis van de voorgaande :A - Definitief ARCADIS 11

13 kolommen een eindoordeel gegeven over het risico op nalevering. Een combinatie van grote voorraad, lage bindingssterkte en hoge naleveringsconcentratie leidt zeker tot een langdurig risico op nalevering. Wanneer de P-voorraad niet zo groot is, kan het risico op nalevering kortdurend aanwezig zijn. Wanneer P-voorraad groot en de bezetting van het complex hoog zijn, maar de bodemvochtconcentratie laag. Dan is het niet waarschijnlijk dat er nalevering plaatsvindt. De meeste slibmonsters hebben een hoge P-voorraad op basis van P-totaal in het sediment (> 1.36 g P/kg). Uit de P-binding blijkt dat vooral voor de twee meest westelijke trajecten en het traject Groenendijk er kans bestaat op mobilisatie P/Fe > g/g. Uit de P-beschikbaarheid op basis van bodemvocht blijkt dat op vrijwel alle locaties het risico op mobilisatie echter laag ingeschat wordt. Alleen op locaties 1 en 4 is het risico op P-mobilisatie hoog, maar hier is de P-voorraad in de bodem laag. Op basis van bovenstaande uitkomsten is het risico op nalevering op alle trajecten beperkt tot laag. In Bijlage 7 wordt een meer gedetailleerde toelichting gegeven bij tabel 4. Risico na baggeren Het P- en Fe-gehalte in de sliblaag op baggerdiepte komt op alle locaties vrijwel overeen met de gehalten in de toplaag. Alleen op locatie 5 en 7 zijn de gehalten in het slib in de baggerdiepte lager dan in de toplaag. Aangezien de situatie in het slib op baggerdiepte op alle locaties gelijk of beter is dan in de toplaag, is het risico op nalevering vanuit de diepere sliblaag naar verwachting gelijk of minder dan de huidige situatie. 3.2 OVERIGE FACTOREN Vanuit de bodem wordt geconcludeerd dat er een laag of beperkt risico op nalevering bestaat en dat het risico na baggeren naar verwachting eerder lager wordt dan hoger. Dit betekent dat ook bij lage doorstroming van het systeem er een beperkt effect van de waterbodem te verwachten is. Dit wordt bevestigd door de huidige waterkwaliteitsgegevens. De chemische waterkwaliteit in het systeem is op orde. Ook uit de bodemdiagnose blijkt een beperkt risico op nalevering. Het doorzicht van het systeem wordt eerder door zwevend stof dan door algen bepaald. Op enkele locaties worden incidenteel wel hoge chlorofylconcentraties gemeten (vooral in april). Dit kan aanleiding zijn om nader onderzoek uit te voeren naar nutriënten. Het effect van de nalevering vanuit de bodem is onder meer afhankelijk van de ecologische toestand maar vooral ook van de externe belasting van P. Als er veel aanvoer van P van buitenaf zal plaatsvinden, zal de waterbodem relatief weinig bijdragen aan de totale belasting. Naar verwachting is dit het geval voor de meeste onderzochte waterlopen :A - Definitief ARCADIS 12

14 4 Conclusie en aanbevelingen 4.1 CONCLUSIES De eindconclusie vanuit het onderzoek naar het nut van kwaliteitsbaggeren is dat er geen verhoogd risico is geconstateerd voor nalevering van P uit de waterbodem in de huidige situatie en ook niet na baggeren. Naast deze eindconclusie is er nog een aantal conclusies te trekken: Er is weinig verschil in samenstelling tussen de toplaag van het slib en het slib op de voorgenomen nautische baggerdiepte. Op 6 van de 8 trajecten wordt een hoge P-voorraad gevonden in de sliblaag, op zowel de baggerdiepte als de toplaag van het slib (>1,36g P/kg). Op locaties 1 (Slochterdiep oost) en 4 (Groenendijk) is dit niet het geval. Op 4 van deze acht locaties is het ijzergehalte (en ook het aluminiumgehalte) voldoende hoog om de P-voorraad te bufferen (P:Fe<0,055). Hierdoor wordt op deze locaties geen nalevering vanuit de bodem verwacht. Op de twee overige locaties Slochterdiep west (3) en Borgsloot (8) overschrijden zowel de P- voorraad als de P:Fe ratio de grens voor eutrofe waterbodems. Op basis van deze gegevens wordt op deze locaties een verhoogd risico op nalevering vanuit de bodem verwacht. Op deze twee locaties blijkt uit de analyses van bodemvocht dat deze hier wel iets verhoogd zijn ten opzichte van de overige 4 locaties maar nog ruim beneden de grens liggen waarbij sprake kan zijn van significante nalevering. Op de 2 trajecten met een lage P-voorraad, Slochterdiep Oost en Groenendijk is er geen sprake van buffering van P, als gevolg van binding aan IJzer en Aluminium. IJzer en Aluminium in deze trajecten zijn zeer laag ten opzichte van de overige locaties. Als gevolg van deze beperkte buffering kan het P gehalte in het bodemvocht sterk oplopen. Op de locaties 1 (Slochterdiep oost) en 4 (Groenendijk) worden veel hogere P-gehaltes in het bodemvocht gevonden dan op de andere locaties. Alleen op locatie 4 wordt de kritische grens overschreden. De P-voorraad op deze locaties is echter laag, waardoor hier geen groot effect van nalevering vanuit de bodem wordt verwacht. Op alle locaties in de onderzochte waterlopen ligt het zomergemiddelde P-gehalte in het oppervlaktewater ruim onder de norm van 0,15 mg P/L. Ook voor het N-gehalte geldt dat deze ruim onder de norm van 4 mg N/L ligt. Vergeleken met het GEP in de KRW factsheet is de beoordeling goed. Deze waarnemingen komen overeen met de verwachting vanuit de stoffenratio s; de verwachting vanuit de ratio s is dat het risico van nalevering van Fosfor uit de bodem beperkt is :A - Definitief ARCADIS 13

15 Ook uit de bodemdiagnose blijkt een beperkt risico op nalevering. Het doorzicht van het systeem wordt eerder door zwevend stof dan door algen bepaald. Op enkele locaties worden incidenteel wel hoge chlorofylconcentraties gemeten (vooral in april). Dit kan aanleiding zijn om nader onderzoek uit te voeren naar nutriënten. De verwachting is dat op de meeste locaties de bijdrage vanuit de bodem verwaarloosbaar is ten opzichte van de externe belasting. De doorstroming is naar verwachting niet op alle locaties gelijk. Een aantal locaties wordt hoofdzakelijk gevoed door regen- en grondwater, terwijl andere locaties een verbinding zijn tussen afen aanvoerwater tussen noord en west ( 2.1.2). Locatie 1 (Slochterdiep oost) en 4 (Groenendijk) hebben naar verwachting een beperkte doorstroming. Dit kan van invloed zijn op het verhoogde P-gehalte in het bodemvocht. Locatie 6 (Woltersumer Ae) heeft naar verwachting ook een beperkte doorstroming, maar dit is niet direct terug te zien in het P-gehalte in water of waterbodem. 4.2 AANBEVELINGEN Het risico op nalevering van P vanuit de sliblaag is beperkt, zowel in de huidige waterbodem (slibtoplaag) als in de toekomstige waterbodem na nautisch baggeren (sliblaag op baggerdiepte). Aanvullend baggeren ten behoeve van de waterkwaliteit is in dit watersysteem niet noodzakelijk. Om de waterkwaliteit te verbeteren zal moeten worden gefocust op de externe belasting in dit systeem. De kwaliteit van de waterbodem zal dan op den duur ook verbeteren. De externe belasting is sterk afhankelijk van wateraanvoer en -afvoer in het systeem en de kwaliteit van dit water. Door het uitvoeren van een nutriëntenonderzoek, door middel van een systeemanalyse voor water en nutriënten, kan inzicht gekregen worden in de verschillende bronnen van nutriënten. Hiermee wordt het inzicht vergroot in de oorzaak van de verschillen in waterkwaliteit door het jaar heen in de waterlopen en tussen de verschillende waterlopen. Ook kunnen hiermee de incidenteel hoge chlorofylconcentraties worden verklaard :A - Definitief ARCADIS 14

16 Waterbodemonderzoek eutrofiërende parameters Slochterdiep en Zijtakken Bijlage :A - Definitief KRW factsheet ARCADIS 15

17 :A - Definitief ARCADIS 16

18 :A - Definitief ARCADIS 17

19 :A - Definitief ARCADIS 18

20 :A - Definitief ARCADIS 19

21 Waterbodemonderzoek eutrofiërende parameters Slochterdiep en Zijtakken Bijlage :A - Definitief Meetpunten waterbodem waterbodem en water waterkwaliteit ARCADIS 20

22 Bijlage 3 Toelichting veldwerk Keuze meetpunten In totaal zijn 48 waterbodemmonsters genomen, 3 per traject op 2 dieptes over acht verschillende trajecten. Per traject wordt een mengmonster gemaakt van de toplaag en van de baggerdiepte, zodat er in totaal 16 mengmonsters zijn (M1 t/m M16 in bijlage 5, waarin M9 t/m M16 de monsters op baggerdiepte zijn op de locaties van M1 t/m M8). Voor elk mengmonster zijn drie monsters genomen evenredig verspreid over de watergang (zie Bijlage 2). De motivatie voor de spreiding van de monsters over de watergang, is een beeld te krijgen van de gemiddelde waarde eutrofiëring parameters over de watergang. Door de drie monsters op één locatie te nemen kan een verkeerd beeld ontstaan als blijkt dat er veel spreiding in waarden is over een korte afstand. Monstername De sliblaag is op twee diepten bemonsterd; op de toplaag van ongeveer 10 centimeter en op de geplande baggerdiepte (Afbeelding 3, situatie A). Indien de baggerdiepte gelijk is aan- of ondieper is dan de toplaag van de sliblaag, is de sliblaag direct onder de toplaag bemonsterd over een breder interval (Afbeelding 3, situatie B). Afbeelding 3. Monstername in gewone situatie (A) en in de situatie van bodemdiepte > baggerdiepte (B) Om een monster van de toplaag te nemen wordt eerst de sliblaagdiepte bepaald (t.o.v. de waterspiegel). Dit gebeurt met behulp van een peilstok. Vervolgens wordt met een zuigerboor vanaf deze diepte een monster gestoken van ongeveer 10 centimeter diep. Dit wordt herhaald totdat de slibpot gevuld is. Tijdens de geplande baggerwerkzaamheden zal de sliblaag tot 1,60 meter onder de waterspiegel worden verwijderd. Het waterpeil zal in de nabije toekomst met ongeveer 10 centimeter stijgen. Daarom is het slibmonster van de baggerdiepte op een diepte van 1,50 meter onder de waterspiegel genomen. Aan de hand van de waterdiepte wordt berekend welk deel van het gestoken monster op 1,50 meter onder het waterpeil ligt. Voor de watermonsters zijn de monsterflessen ongeveer vijf centimeter onder het wateroppervlak gevuld :A - Definitief ARCADIS 21

23 Mengmonsters en onttrekking bodemvocht Van de drie waterbodemmonsters die per traject zijn genomen, wordt een mengmonster gemaakt. Gedurende het mengen worden anaerobe condities zoveel mogelijk behouden. Met het mengmonster worden twee slibpotten gevuld (zie Afbeelding 4); één pot wordt opgestuurd naar het laboratorium voor een waterbodemanalyse; uit de andere pot wordt bodemvocht onttrokken. Afbeelding 4. Procedure van slibmonster tot analyse; uit drie slibpotten worden twee mengmonsters gemaakt. Eén mengmonster wordt gebruikt voor de waterbodemanalyse, uit het andere monster wordt bodemvocht onttrokken voor de bodemvochtanalyse. Het bodemvocht wordt met een macro-rhizon 1 en een spuit uit het mengmonster onttrokken. 10 ml bodemvocht is daarna overgebracht naar een aangezuurd reageerbuisje en 10 ml naar een niet-aangezuurd reageerbuisje. Deze buisjes zijn vervolgens naar het lab gestuurd. De opstelling van de bodemvocht monstername is weergegeven in Afbeelding 4. 1 Dit is een poreuze sonde met 0.1 micrometer poriediameter en een lengte van 9 centimeter. Het is een alternatief voor bemonstering door middel van keramische cups :A - Definitief ARCADIS 22

24 Bijlage 4 Toetsing waterbodem met betrekking tot eutrofiering De analyseresultaten van de gemeten parameters zijn getoetst aan de hand van standaard toetsingsmethoden voor fosfaatnalevering zoals voorgesteld in het rapport Overzicht indicatoren fosfaat nalevering vanuit de waterbodem (de Bruijne & Van de Weerd, 2009). Daarnaast is er gescreend op relevante parameters uit Van helder naar troebel en weer terug (Stowa, 2008) en is er gebruik gemaakt van de Bodemdiagnose-tool uit het project BaggerNut. Achtergrond IJzer (Fe) en Aluminium (Al) komen algemeen voor in de (water)bodem als amorfe oxide. PO4-P adsorbeert aan deze oxiden. Voor landbodems is gevonden dat er maximaal een bezetting mogelijk is van ca. 0,5 mol P op 1 mol amorf ijzer en aluminium (Fe + Al) (Van der Zee, 1988). Bezetting van deze oxiden kan beschreven worden volgens een adsorptie-isotherm. Bij een grotere bezetting van het adsorptiecomplex bestaat er evenwicht met een hogere P concentratie in de bodemoplossing. De adsorptie-isotherm begint lineair maar buigt af naar een maximum. Hoe dichter volledige bezetting wordt benaderd hoe meer de concentratie in het bodemvocht zal toenemen. Hoe hoger de concentratie in het bodemvocht hoe groter de nalevering van fosfaat richting de waterfase kan zijn. Deze nalevering wordt chemisch gestuurde nalevering genoemd. Voor waterbodems wordt binding door Al meestal buiten beschouwing gelaten. Chemisch gestuurde nalevering wordt niet alleen bepaald door de bezetting van het sorptiecomplex, maar ook door de volgende factoren: Afbraak van (vers) organisch materiaal. Door verandering in redoxcondities kan aanwezig driewaardig ijzer (Fe 3+) omgezet worden in tweewaardig ijzer (Fe 2+). Tweewaardig ijzer komt hierdoor in oplossing en kan daardoor geen fosfaat meer binden. De adsorptiecondities onder gereduceerde omstandigheden zijn minder gunstig per mol ijzer. Hierdoor kan ijzergehalte en fosfaatgehalte toenemen in de bodemoplossing en de nalevering ook. Vorming van andere ijzer- en aluminiummineralen verminderen de adsorptie eigenschappen ten opzichte van amorf oxide. Waardoor bodemvochtconcentratie en nalevering toe kunnen nemen. Wanneer grote hoeveelheden zwavel in de bodem aanwezig zijn, zullen er mineralen van zwavel en ijzer ontstaan (bijv. Pyriet). Aan zwavel gebonden ijzer zal dan geen fosfaat meer binden, wat vermindering van de adsorptiecapaciteit tot gevolg heeft. Waardoor hogere concentraties fosfaat in de bodem kunnen ontstaan. Bij hoge Calciumgehalten kan er een neerslag van calciumfosfaat ontstaan. Hierdoor zal de concentratie van fosfaat in de bodemoplossing ook verminderen en zal daardoor de nalevering afnemen. Door veroudering kan fosfaat ook irreversibel gebonden raken aan Fe en Al mineralen (Van Gerven et al, 2011). Voor waterbodems is proefondervindelijk een grens vastgesteld voor een eutrofe waterbodem (Boers & Uunk, 1990; Tonkes, 2006). Een waterbodem is eutroof wanneer een P-totaalwaarde van 1,36 g/kg ds wordt overschreden en de P/Fe ratio grote is dan 0,055 g/g. Wanneer deze ratio omgezet wordt naar mol (*55,85/30.97) komen we op een P/Fe ratio van 0,1 mol/mol. (Dit komt overeen met 20% van de maximale bezetting van amorfe oxiden.) In het boekje Van Helder naar Troebel en weer terug (Stowa, 2008) wordt de mate van P-mobilisatie geschat op basis van de aangetroffen verhouding van de elementen Ca, Fe, S en P. Hier worden de andere elementen juist ten opzichte van P uitgedrukt :A - Definitief ARCADIS 23

25 Beschrijving methoden Voor het analyseren van de P-mobilisatie worden een aantal ratio s gebruikt voor de bodem, gebaseerd op boven beschreven stoffen: Fosforgehalte (g/kg) en Fe:P ratio (Boers & Uunk, 1990): Het fosforgehalte geeft een indicatie van de potentiële hoeveelheid fosfor die kan vrijkomen. IJzer heeft een bepaalde bindingscapaciteit voor fosfor, de Fe:P ratio geeft de bezetting van deze bindingcapaciteit waarboven hoge concentraties P voor kunnen komen weer. (Fe+Al):P ratio (eigen afleiding): Naast ijzer bindt ook aluminium met fosfor. Wanneer de som van IJzer en Aluminium wordt genomen is er grote kans op een betere correlatie met het bodemvochtgehalte van P. Om deze reden is deze ratio meegenomen. (Fe-S):P ratio (STOWA, 2008): Deze ratio geeft de inverse weer van de bezetting. Omdat zwavel onder anaerobe omstandigheden met ijzer kan mineraliseren, kan de aanwezigheid van zwavel de bindcapaciteit van fosfor aan ijzer reduceren. Voor bodemvocht worden de volgende ratio s gebruikt (STOWA, 2008): Ca:P ratio; Fe:P ratio (ook wel Fe:PO4 ratio genoemd); Lamers (2006) heeft een relatie gevonden tussen deze ratio en de bedekking van de waterbodem met Rode lijstsoorten, mesotrafente soorten (voorkeur voor matig voedselrijk milieu) en eutrafente soorten (voorkeur voor voedselrijk milieu) in Veengebieden. Door middel van experimenten zijn binnen het BaggerNut project relaties opgesteld, welke de nalevering van fosfor schatten op grond van het fosforgehalte in het bodemvocht (Poelen, 2012). Deze relatie geeft de beste beschrijving van de fosfaat naleveringsflux in kolomexperimenten als functie van bodemparameters van 14 verschillende locaties, waaronder ook een locatie in het Alde Feanen gebied (Zandmeer). De nalevering in mg/m²/dag (Y) is gelijk aan: (x=p in het bodemvocht (mg/l)) = 6, , ,1473 Deze relatie wordt gebruikt om een indicatie te krijgen van de nalevering van fosfor vanuit de waterbodem. Daarnaast is door Poelen (2012) een indicatieve grens voor bodemvochtgehaltes gegeven van 0,05-0,1 mmol P/l. Boven deze waarde is er zonder enige aanvoer van buitenaf voldoende P in de waterlaag voor algenbloei als gevolg van diffusie :A - Definitief ARCADIS 24

26 Bijlage 5 Waterbodemgegevens In onderstaande tabellen zijn de monsters M9 t/m M16 genomenn op dezelfde locaties als M1 t/m M8 maar dan op de baggerdiepte :A - Definitief ARCADIS 25

27 :A - Definitief ARCADIS 26

28 Bijlage 6 Waterkwaliteitsgegevenss :A - Definitief ARCADIS 27

29 Bijlage 7 Toelichting toetsing waterbodem Toetsing op ratio s Monster Monsterdiepte P-voorraad P-binding P-binding P:(Fe+Al) P-totaal P:Fe ratio ratio g P/kg ds (g/g) (mol/mol) >1,36 >0,68 P-beschikbaarheid P-totaal bodemvocht >0,055 >0,05 >3,1 mg/l (0,1 mmol/l) 1A Toplaag 0,58 0,053 0,039 2,5 1B Baggerdiepte 0,61 0,051 0,039 1,7 2A Toplaag 1,60 0,040 0,035 0,5 2B Baggerdiepte 1,60 0,046 0,040 0,4 3A Toplaag 3,50 0,100 0,076 0,8 3B Baggerdiepte 3,90 0,100 0,077 0,4 4A Toplaag 0,60 0,140 0,089 3,0 4B Baggerdiepte 0,64 0,136 0,081 3,6 5A Toplaag 2,30 0,015 0,023 0,2 5B Baggerdiepte 1,40 0,019 0,026 0,1 6A Toplaag 1,60 0,036 0,025 0,3 6B Baggerdiepte 1,60 0,037 0,022 0,2 7A Toplaag 3,60 0,039 0,054 0,2 7B Baggerdiepte 2,10 0,027 0,034 0,4 8A Toplaag 2,10 0,081 0,066 0,9 8B Baggerdiepte 1,90 0,073 0,051 0,4 Risico Nalevering Eindoordeel langdurig tijdelijk mogelijk Tabel 6. Toetsing stofverhoudingen en hoeveelheden P In tabel 4 zijn in de kolommen de onderstaande ratio s en gehalten per meetpunt weergegeven: P-voorraad - Rood : hoge P gehalte in bodem; Oranje : overschrijdt norm voor toepassing in natuurgebieden of KRW-waterlichamen buiten de boezem (zie ook hoofdstuk 6). P-binding (P:Fe) en (P:Fe+Al) - Rood : grote kans op mobilisatie. P-beschikbaarheid in bodemvocht - Rood : concentratie P-tot in bodemvocht overschrijdt de norm van 0.1 mmol/l (Poelen, 2012). Uit deze tabel blijkt dat: Ondiep slib meestal te hoge P-waarden in sediment bevat vergeleken met de norm van 1.36 g P/kg. Uitzonderingen zijn locaties M1 en M4, beide locaties liggen geheel ten oosten in het plangebied. Locaties met een hoge P-waarde in het sediment (>1.36mg P/kg) niet automatisch een verhoogde P:Fe ratio hebben. Indien voldoende ijzer aanwezig wordt het hoge P-gehalte gebufferd. Locaties 3 en 8 zowel een hoog P-gehalte in het sediment bevatten, als een verhoogde P:Fe ratio. Een hoge P-voorraad in combinatie met een laag Fe-gehalte kan leiden tot nalevering van P uit de bodem. Echter, het P-gehalte in het bodemvocht op deze locaties is ruim onder de risicogrens van nalevering. Mogelijk vormt het Fe-gehalte in combinatie met het aanwezige Ca en Al voldoende P-buffering :A - Definitief ARCADIS 28

30 Locaties 1 en 4 hebben een hoog P-gehalte in het bodemvocht, waarbij het P-gehalte op baggerdiepte in locatie 4 de risicogrens van nalevering overschrijd. Uit Afbeelding 2 blijkt dat hier weinig metalen in het sediment aanwezig zijn, zodat P slecht gebufferd wordt. Deze locaties hebben een verhoogd risico op nalevering, echter de P-voorraad is hier relatief laag. P-voorraad en toetsing eutrofe waterbodem Een waterbodem wordt aangemerkt als eutroof wanneer het een totaal-fosforgehalte van meer dan 1,36 g/kg bevat en de P:Fe ratio ten minste 0,055 kg/kg (= 0,1 mol/mol of een Fe:P verhouding van 18 kg/kg of 10 mol/mol) bevat (Tonkes, 2006). De derde kolom in tabel 5 geeft P-totaal in g/kg en de P:Fe ratio in g/g weer, waaruit blijkt dat slechts twee slibmonsters zowel de norm van 1,36 g/kg als de norm van 0,055 g/g overschrijden en dus worden aangemerkt als zijnde eutroof. Deze punten betreffen de trajecten in het meest zuidelijke gedeelte van het plangebied. Het risico op nalevering van P vanuit de bodem wordt bepaald door het P-gehalte in het bodemvocht. Wanneer deze meer is dan 3,1 mg/l (0,1mmol/L) dan is het risico van nalevering van P uit de bodem hoog. Op één locatie na is dit nergens het geval. Daar waar het P-gehalte bijna de grens bereikt of zelfs passeert is de P-voorraad relatief laag, zodat het effect van nalevering beperkt zal zijn. Ratio analyse P:Fe ratio in de bodem De P:Fe ratio in de ondergrond geeft de verhouding weer tussen fosfor (P) en het fosforbindende ijzer (Fe) en geldt als een maat voor de bezetting van het sorptiecomplex. Wanneer deze in mol/mol wordt weergegeven kan hij gemakkelijk vergeleken worden met andere ratio s. Voor locaties 3, 4 en 8 geldt dat de P:Fe ratio van de huidige waterbodem mobilisatie indiceert. Andere locaties zijn meestal wel rijk aan fosfor (behalve 1 en 4), maar bevatten ook veel ijzer waardoor de P:Fe ratio laag is. De kans op mobilisatie na baggeren is hier klein als de omstandigheden blijven zoals ze zijn. P:(Fe+Al)-ratio in de bodem Naast aan ijzerhydroxiden, bindt fosfaat ook sterk aan aluminiumhydroxiden. Wanneer we naast ijzer (Fe) ook aluminium (Al) betrekken in de ratio met P-totaal is dit naar verwachting een betere maat voor de bezetting van het sorptiecomplex. De P:(Fe+Al) ratio kan vergeleken worden met de P:Fe ratio. Voor de P:(Fe+Al) ratio zijn geen grenswaarden gerapporteerd. We stellen voor om voor deze ratio een grenswaarde van 0,05 mol/mol te hanteren. Hierbij blijft het bodemvocht gehalte (ruim) onder de 0,1 mmol/l :A - Definitief ARCADIS 29

31 Bijlage 8 Meetgegevens Slochter Ae onderzoek 2009 Onderstaande tabellen zijn opgenomen uit het onderzoek naar de kwaliteit en kwantiteit van het Slochter Ae uitgevoerd door ARCADIS in :A - Definitief ARCADIS 30

32 Colofon WATERBODEMONDERZOEK EUTROFIËRENDE PARAMETERS SLOCHTERDIEP EN ZIJTAKKEN OPDRACHTGEVER: Waterschap Hunze en Aa's STATUS: Definitief AUTEUR: Mark van Heukelum GECONTROLEERD DOOR: Rikje van de Weerd VRIJGEGEVEN DOOR: Henk Hazelhorst 4 januari :A ARCADIS NEDERLAND BV Het Rietveld 59a Postbus AR Apeldoorn Tel Fax Handelsregister ARCADIS. Alle rechten voorbehouden. Behoudens uitzonderingen door de wet gesteld, mag zonder schriftelijke toestemming van de rechthebbenden niets uit dit document worden verveelvoudigd en/of openbaar worden gemaakt door middel van druk, fotokopie, digitale reproductie of anderszins :A - Definitief ARCADIS 31