Impact van bemesting op de grondwaterkwaliteit rond Vitens-winningen

Transcriptie

1 Impact van bemesting op de grondwaterkwaliteit rond Vitens-winningen Bijdrage evaluatie Meststoffenwet Afdeling : Technologiecentrum Auteur : Martin de Jonge Kenmerk : Archiefcode : Datum : 10 juni 2016 Status : concept

2 Inhoudsopgave 1. Inleiding probleemstoffen en drinkwaternormen Chemische processen onder landbouwpercelen Stikstofomzetting, nitraat en zuurvorming Hardheid Sulfaat en sporenelementen Rol van organische stof Landbouw in de intrekgebieden van Vitens-winningen Gebruikte gegevens grondwaterkwaliteit Landelijk Meetnet effecten Mestbeleid Opnieuw Nitraat Overijssel Boeren voor Drinkwater Overijssel Vruchtbare Kringloop Achterhoek Vitens meetnet Vitens opgepompt grondwater Kwaliteit ondiep grondwater Landelijk Meetnet Mestbeleid Nitraat Afgeleide parameters: hardheid, nikkel, zink en arseen Opnieuw Nitraat Overijssel Boeren voor Drinkwater Overijssel Vruchtbare Kringloop Achterhoek Vitens meetnet Synthese ondiepe grondwaterkwaliteit Trends voor de zandgebieden Gebiedsgemiddelde grondwaterkwaliteit in intrekgebieden Van ondiep naar opgepompt grondwater Ruimtelijke verdeling van landgebruik en grondwaterstanden Verblijftijdsverdeling Kalk en reducerende bestanddelen in de ondergrond D Modellering van de Vitens-winningen: nitraat en hardheid Sulfaat en sporenelementen Conclusies en aanbevelingen voor een aangepast mestbeleid Impactstudie Rapportage Pagina 2 van 34

3 1. INLEIDING In het kader van de Evaluatie Meststoffenwet 2016 heeft team Omgevingsmanagement van Vitens behoefte aan een actueel feitenoverzicht van de impact van het stikstofgebruik in de landbouw op de grondwaterkwaliteit. Voorliggende rapportage geeft een beeld van de kwaliteit van het ondiepe grondwater en ook van de doorwerking daarvan in het opgepompte grondwater. Daarvoor zijn enkele analyses uitgevoerd: 1. van de verdeling van het landgebruik en de vochtigheid van de bodems in de intrekgebieden van Vitens winningen. 2. van de grondwaterkwaliteitsdata die voor het Landelijk Meetnet Effecten Mestbeleid (LMM) zijn verzameld voor de landelijke trends voor diverse agrarische bedrijfstypen, waaronder een belangrijk deel voor melkveebedrijven met derogatie. 3. Van de grondwaterkwaliteitsdata die zijn verzameld voor regionale stimuleringsprojecten binnen het Vitens gebied. 4. Van de grondwaterkwaliteitsdata die zijn verzameld in de reguliere kwaliteitsmeetnetten van de Vitens winningen. De monitoringfilters daarvan bevinden veelal dieper onder de grondwaterspiegel. De data zijn zodanig gerubriceerd dat een onderscheid mogelijk was tussen de verschillende vochtigheidsklassen van de bodem, omdat er een sterke relatie bestaat tussen de vochtigheid en de stikstof-omzettingsprocessen in het bodemprofiel. Het vermoeden bestaat dat het aandeel drogere gronden in de intrekgebieden hoger ligt dan het landelijk gemiddelde, waardoor een relatief hogere nitraatbelasting in de intrekgebieden verwacht mag worden. Dit is een belangrijk element in de beoordeling van de landelijke trends. Met de gegevens van landgebruik, vochtigheid en chemie kon de kwaliteitsontwikkeling van het ondiepe grondwater gedurende de laatste decennia globaal worden gereconstrueerd. Dit is van belang omdat grondwaterwinningen vaak een trage respons vertonen, en de kwaliteit van het opgepompte water bepaald wordt door de milieubelasting in de afgelopen tientallen jaren. Vervolgens is voor bepaling van de doorwerking naar het opgepompte grondwater een eenvoudige 1D-modellering uitgevoerd. De modellering is bewust eenvoudig gehouden omdat complexere modelleringen die meerdere processen beschrijven vaak stranden op een gebrek aan data van de ondergrond en beperkt inzicht in procesparameters. Om de impact van de landbouw te onderscheiden van de impact van andere vormen van milieubelasting is voor het overige grondgebruik een conservatieve achtergrondbelasting aangenomen. De modellering geeft daarmee alleen inzicht in de termijn en de mate waarin de belasting vanuit landbouw bij elke winning doorwerkt in de kwaliteit van het opgepompte grondwater, met name de gehalten aan nitraat en de hardheid. Ook overige omzettingsproducten van denitrificatie zoals sulfaat en sporenelementen komen aan de orde. Door KWR en RIVM is in opdracht van VEWIN een landelijke inventarisatie gemaakt van de effecten van mestbeleid op grondwater (Van Loon en Fraters, 2016). De voorliggende rapportage kan gebruikt worden als een aanvulling hierop. Impactstudie Rapportage Pagina 3 van 34

4 2. PROBLEEMSTOFFEN EN DRINKWATERNORMEN Zoals uit de recente KWR-rapportage blijkt zijn nitraat, hardheid, sulfaat en sporenelementen de kwaliteitsparameters die in grondwater negatief worden beinvloed door de landbouw (Van Loon en Fraters, 2016). Voor de verschillende stoffen gelden de volgende wettelijke drinkwaternormen en hanteert Vitens eigen grens- en drempelwaarden. De wettelijke norm voor hardheid is enkele jaren geleden losgelaten vanwege het ontbreken van voldoende gezondheidskundige onderbouwing. Vanwege het grote belang voor de klant investeert Vitens echter veel in beheersing van de hardheid. Tabel 1. Wettelijke Drinkwaternormen en Vitens-bedrijfsnormen voor mest-relevante stoffen eenheid Drinkwaternorm Vitens Grenswaarde Vitens Drempelwaarde Nitraat NO3 mg/l Hardheid Ca+Mg mmol/l geen norm 2 1,2 Sulfaat SO4 mg/l Arseen As µg/l Nikkel Ni µg/l Impactstudie Rapportage Pagina 4 van 34

5 3. CHEMISCHE PROCESSEN ONDER LANDBOUWPERCELEN Het stikstofoverschot per perceel is primair de sturende factor voor de kwaliteit van het bovenste, jonge grondwater onder landbouwpercelen. Ook de toediening van kationen (Ca, Mg, K) via dierlijke mest en kunstmest is een belangrijke factor voor de hardheid van het grondwater. Hieronder worden de chemische processen beschreven die het lot van deze belasting aan maaiveld verder bepalen Stikstofomzetting, nitraat en zuurvorming Stikstof wordt op een perceel toegediend via dierlijke mest en kunstmest. Daarnaast wordt het ook door stikstofbindende gewassen, zoals peulvruchten of klavers, gebonden uit de lucht en in de plant opgenomen. Een deel van de stikstof wordt met het geoogste gewas weer afgevoerd. Een deel verdwijnt als stikstofgas naar de lucht na denitrificatie in het bodemprofiel. Het restant spoelt uit naar het grondwater, bij een goed geaereerd bodemprofiel grotendeels in de vorm van nitraat. Via mest wordt stikstof toegediend in de vorm van organische stikstof, ammonium en nitraat. De verschillende omzettingsprocessen naar nitraat zorgen voor productie van zuur, zie Tabel 2. Tabel 2. Chemische reactievergelijkingen van stikstofomzettingsprocessen N-omzetting: Gewasopname NH4 + Gewasopname NO3 - Mineralisatie Nitrificatie Denitrificatie Pyriet oxidatie door NO3 - Reactievergelijking NH4 + + ROH H + + RNH2 + H2O NO3 - + ROH + CH2O RNH2 + O2 + HCO3 - RNH2 + H2O + H + NH4 + + ROH NH O2 2H + + NO3 - + H2O 4NO CH2O 2N2 + 5HCO3 - + H + + 2H2O 6NO FeS2 + 4H2O 2H + + 3N2 + 4SO Fe(OH)3 Zuurproductie (mol H + /mol N) Aannemende dat het overschot stikstof het systeem geheel als nitraat verlaat, dan valt uit de reactievergelijkingen af te leiden dat er met 1 mol NO 3 - ook 1 mol H + uitspoelt. Afhankelijk van de reactiviteit in de onderliggende (zand)pakketten zal nitraat gedeeltelijk of geheel denitrificeren. Dat kan ofwel door oxidatie van organische stof of van pyriet. Organische stof is vrijwel overal aanwezig maar zorgt voor een relatief langzame reactie. Pyriet is hier en daar aanwezig, vaak gebonden aan veenlagen en/of mariene afzettingen. De redenen/patronen van aanwezigheid zijn niet altijd even duidelijk. De reactie met pyriet is sneller dan met organische stof. Bij aanwezigheid van pyriet zal daarom vooral pyrietoxidatie plaatsvinden. Denitrificatie is ook een zuurvormend proces, waarbij pyriet iets meer zuur veroorzaakt dan organische stof Hardheid Onder hardheid wordt over het algemeen verstaan het gehalte aan tweewaardige kationen, in praktijk beperkt tot Ca en Mg. Uit monsters van oud grondwater blijkt dat het grondwater van nature bijna overal enige hardheid bevat, in de range van 0,5 tot 1,5 mmol/l. Een dergelijke hardheid kan verklaard worden door oplossing van kalk (in veel geologische formaties is een gering gehalte kalk aanwezig) door CO 2, dat in de bodem aanwezig is door afbraak van organische stof, in het geval van zuiver calciet volgens: CaCO 3 + CO 2 + H 2O Ca HCO 3 - of in geval van dolomiet volgens: CaMg(CO 3) 2 + 2CO 2 + 2H 2O Ca 2+ + Mg HCO 3 - De kalk die in de Nederlandse bodem aanwezig is heeft vaak een samenstelling die tussen calciet en dolomiet in ligt, met een verhouding van Ca:Mg van ca 7:1. Naarmate de koolzuurspanning hoger is (bij sterke afbraak van organische stof) kan er meer kalk in oplossing gaan. Zeker als de kalk aanwezig is in het bodemprofiel kunnen hardheden tot boven 1 mmol/l bereikt worden. Impactstudie Rapportage Pagina 5 van 34

6 Kalk kan ook oplossen door zuur afkomstig van andere bronnen volgens: CaCO 3 + H + Ca 2+ + HCO 3 - Bronnen van zuur zijn het hierboven beschreven nitrificatieproces en atmosferische depositie. Zeker recent speelt daarbij ammonium ook de hoofdrol: het aandeel stikstofoxiden in de atmosferische depositie is sterk gedaald, maar het aandeel ammonium is veel minder gedaald. Zo worden onder bos nitraatgehaltes van mg/l in het grondwater gevonden bij een lage ph van 3,5 4,5. Als dit grondwater vervolgens door kalkhoudende lagen stroomt stijgt de ph, en kan de hardheid toenemen tot 1,5 2 mmol/l. Maar onder hoogproductieve, goed bemeste landbouwpercelen kunnen de hardheden nog sterker oplopen, tot wel 8 mmol/l, door zuurproductie door nitrificatie, denitrificatie en pyrietoxidatie. Ook van nature zijn soms hogere hardheden aanwezig waar sterk reactieve veenlagen met een hoge CO 2-spanning worden doorstroomd. Een hoge hardheid gaat dan samen met een hoog DOC-gehalte en een hoog CH 4-gehalte Sulfaat en sporenelementen Sulfaat is ook aangemerkt als probleemstof in Van Loon en Fraters (2016), omdat het gehalte in sommige winningen gestegen is tot boven 100 mg/l. Sulfaat wordt in het milieu gebracht door atmosferische depositie (met name hoog in de jaren ), met kunstmest en door pyrietoxidatie. De bijdrage van pyrietoxidatie kan afgeleid worden uit de reactievergelijking: 1 mol NO 3 - geeft 2/3 mol SO 4 2-, ofwel 50 mg/l nitraat geeft 52 mg/l sulfaat, bij volledige denitrificatie door pyriet. Daarnaast kan sulfaat uit pyrietoxidatie ook ontstaan door doordringing van luchtzuurstof in een pyriethoudende bodem, bijv bij ontwatering van een veengebied. Over de omvang en snelheid van dit proces is weinig bekend. Pyriet bevat sporenelementen, die bij oxidatie in het grondwater terechtkomen. De bekendste mobiele stoffen zijn arseen, nikkel en kobalt. Van nikkel wordt bij een aantal winningen de norm overschreden in het opgepompte water. Arseen is door de recente discussie over de hoogte van de drinkwaternorm opnieuw in de belangstelling gekomen, en wordt nu ook als probleemstof voor grondwaterwinningen aangemerkt. De concentraties van sporenelementen worden behalve door de mate van opgetreden pyrietoxidatie ook bepaald door de samenstelling van de pyriet en door de mobiliteit in grondwater, samenhangend met de ph Rol van organische stof De rol van organische stof is cruciaal voor de bodemchemische processen, zo blijkt uit bovenstaande. Uit een recente overzichtsstudie van de Technische Commissie Bodembescherming (TCB, 2016) blijkt dat organische stof in de bodem diverse rollen vervult: - Buffering van water, nutrienten en sporenmetalen - Tegengaan van erosie - Aanlevering van nutrienten - Afbraak van nitraat Organische stof (OS) is van groot belang voor een goed functionerende bodem met voldoende draagkracht, en opbrengsten. Met name op akkergrond is de voorraad OS langzaam teruggelopen. Daarbij is het onderscheid tussen jonge en oude OS van belang. Jonge OS breekt snel af waarbij veel nutrienten vrijkomen. Oude OS breekt langzaam af (orde grootte decennia tot eeuwen) maar wordt ook slechts langzaam aangevuld vanuit de meest stabiele fractie in mest of ander organisch afval. Vooral de oude OS vervult de bufferende functies en zorgt voor een goede bodemstructuur. Door toepassing van drijfmest is het aandeel jonge OS toegenomen ten koste van oude OS, en zijn akkerbodems steeds zandiger geworden. Dit vermindert de bufferende werking voor water en nutrienten, waardoor met name tijdens perioden van hevige neerslag meer Impactstudie Rapportage Pagina 6 van 34

7 nitraatuitspoeling kan plaatsvinden. Ook zal de doorwortelde bodemlaag dunner worden, waardoor de nutrientenopname slechts ondiep plaatsvindt, en meer nitraatuitspoeling vanuit de laag daaronder kan plaatsvinden. Denitrificatie in de bodem kan plaatsvinden onder anaerobe omstandigheden in de bodem bij aanwezigheid van voldoende OS (of pyriet). Natte veenbodems kennen vaak volledige denitrificatie, droge zandgronden veel geringer. Grasland creëert met zijn dichte graszode en hoger OSgehalte in de bodem ook gunstiger omstandigheden voor denitrificatie, zelfs bij een lage grondwaterstand. Zo berekenden Fraters e.a. (2012) een denitrificatiefactor van slechts ca 10% voor droog bouwland, en wel ca. 50% voor droog grasland. Impactstudie Rapportage Pagina 7 van 34

8 4. LANDBOUW IN DE INTREKGEBIEDEN VAN VITENS-WINNINGEN Om de invloed van de landbouw op de Vitens-winningen in beeld te brengen is een GIS analyse gemaakt van het landgebruik in de intrekgebieden. Daarbij is de 50- jaarsverblijftijdzone aangehouden, vanwege twee redenen. Allereerst vanwege de periode waarin de landbouwintensivering plaatsvond, vanaf de 60er jaren. Daarnaast vanwege modeltechnische motieven. De nauwkeurigheid van de stroombaanberekeningen kleiner naarmate het doorstroomde gebied groter is. Bovendien zijn de berekeningen stationair uitgevoerd, terwijl de winningen vaak in de loop van de jaren zijn toegenomen in capaciteit. Veel winningen zijn ook pas gestart in de jaren 50 70, en zullen op dit moment dus ook geen water oppompen dat voor 1960 is geinfiltreerd. Voor het globale doel van deze studie volstaat dan een benadering volgens de 50-jaarszones, stationair berekend met regionale modellen (HYKAWI-database). De meest recente versies van de modellen MIPWA, AMIGO, MORIA en AZURE zijn hiervoor gebruikt. Er is een omhullende berekend van de voorwaarts berekende stroombanen vanaf maaiveld, tot 50 jaar verblijftijd vanuit de pompputten gezien. Gaten in het stroombanenpatroon (bijvoorbeeld vanwege lokale drainage) zijn hierbij wel meegenomen in de omhullende. Vervolgens zijn deze 50jaars zones gecombineerd met landgebruik (LGN6, 2007) en grondwatertrappen volgens de actuele Bodemkaart van Nederland. Voor de landbouwgronden is onderscheid gemaakt tussen droge, neutrale en natte gronden met GT resp VII-VIII, VI en I-V, overeenkomstig de indeling die bij de LMM-data is gemaakt. Van de 107 winvelden van Vitens blijken er 23 winningen alleen water op te pompen dat ouder is dan 50 jaar. Deze zijn dus niet meegenomen in deze studie. Van de overige 84 winningen hebben er 51 een aandeel landbouw in de 50 jaarszone van meer dan 20%. Bijlage 1 geeft van deze winningen de landgebruiksverdeling. Omdat de aard van de landbouwinvloed per regio verschilt, en om enig overzicht te houden is een regionale indeling toegepast. Tabel 3 geeft de regionale verdeling van het landbouwareaal binnen de 50 jaarszones. Tabel 3 Grondgebruik binnen de 50-jaarszones van de Vitens-grondwaterwinningen Regio Totaal opp (ha) Landbouw Bebouwd Natuur Water Achterhoek % 14% 28% 1% Friesland % 11% 21% 13% Overijssel % 17% 25% 2% Rivierengebied Gld + Utr % 27% 16% 2% Utrechtse Heuvelrug % 38% 56% 0% Veluwe % 14% 75% 0% In 4 van de 6 regio s is het aandeel landbouw tussen 50 en 60%. Zoals verwacht is op de Veluwe en de Utrechtse Heuvelrug het aandeel natuur dominant. De landbouw speelt hier een kleine rol, al is die rol op de uitspoelingsgevoelige stuwwallen zeker niet te verwaarlozen. In Tabel 4 zijn de landbouwarealen binnen de 50-jaarszones uitgesplitst naar droogteklasse van de gronden. Waar de GT niet gekarteerd was is dit areaal ingedeeld in de categorie GT onbekend. Impactstudie Rapportage Pagina 8 van 34

9 Tabel 4 Verdeling van het landbouwareaal binnen 50-jaarszones naar droogteklasse Regio Landbouw droog Landbouw neutraal Landbouw nat Landbouw GT onbekend Achterhoek 28% 28% 44% 1% Friesland 0% 9% 90% 1% Overijssel 27% 26% 44% 3% Rivierengebied Gld + Utr 16% 28% 52% 4% Utrechtse Heuvelrug 82% 3% 11% 4% Veluwe 85% 2% 5% 8% Het aandeel droge landbouwgronden varieert sterk per regio, zoals ook te verwachten was. Op de stuwwallen is dit het overgrote deel. In Friesland komen geen droge gronden voor. In de Achterhoek en Overijssel vormt het droge areaal ongeveer een kwart van het totaal, en het neutrale areaal eveneens een kwart. Het Rivierengebied kent een iets groter aandeel natte landbouwgronden. Impactstudie Rapportage Pagina 9 van 34

10 5. GEBRUIKTE GEGEVENS GRONDWATERKWALITEIT In deze studie zijn vooral gegevens gebruikt van het ondiepe grondwater. Deze geven het meest direct de relatie aan met de bovenliggende landbouwpercelen. Omdat het uiteindelijk gaat om het effect op de drinkwaterbronnen is ook de doorwerking naar het diepere grondwater meegenomen. Van het ondiepe grondwater zijn gegevens beschikbaar uit het Landelijk Meetnet effecten Mestbeleid, enkele gerichte monitoringprojecten in Overijssel en de Achterhoek, en de kwaliteitsmeetnetten van diverse Vitens-winningen. Van de doorwerking naar het diepere en het opgepompte grondwater heeft KWR recent een beschrijvende studie gepubliceerd (Van Loon en Fraters, 2016). Hier zal worden volstaan met het weergeven van de voornaamste resultaten daaruit Landelijk Meetnet effecten Mestbeleid Het Landelijk Meetnet effecten Mestbeleid (LMM) vormt het meest uitgebreide nitraatmeetnet voor landbouwgronden. Sinds 1991 worden op een groot aantal agrarische bedrijven de ondiepe grondwaterkwaliteit gemeten. De gegevens worden verzameld per bedrijf, en niet gerapporteerd op perceelsniveau. De bedrijven worden geselecteerd via een aselecte steekproef, en zijn samen representatief voor circa 85% van de Nederlandse landbouwbedrijven (mededeling Arno Hooijboer, RIVM). Voor het LMM wordt het water bemonsterd met een lans in open boorgaten. Als de grondwaterstand te diep is wordt een extractie van het bodemvocht in boormonsters genomen. Als verzamelterm voor het bemonsterde water gebruikt men uitspoelingswater. De LMM-gegevens omvatten naast nitraat een groot aantal chemische parameters, maar ook kenmerken van het bodemprofiel, de grondwaterstand en het mestgebruik. De LMM-metingen dienen ter onderbouwing van de mestregelgeving. Vanaf 2006 is het aantal deelnemende bedrijven sterk uitgebreid. De metingen op 300 derogatie-bedrijven vormen een van de voorwaarden waaraan Nederland moet voldoen om derogatie van de EU te verkrijgen. Voor het doel van deze studie zijn alleen gegevens gebruikt uit de regio s Zand-Midden en Zand-Noord (de winningen van Vitens liggen vrijwel allemaal in deze regio s). Omdat de LMM-gegevens alleen verstrekt worden als ze gebaseerd zijn op minimaal 7 bedrijven, moesten een aantal combinaties van bedrijfstype-grondsoort-grondwatertrap worden geclusterd. In overleg met het RIVM is daarom gekozen voor een doorsnede van de data over de periode , waarbij onderscheid is gemaakt tussen droge/neutrale en natte gronden en ook tussen melkveebedrijven en de gecombineerde groep van akkerbouwbedrijven en hokdierbedrijven. De categorie overige bedrijven is buiten beschouwing gelaten omdat het aantal bedrijven te klein was voor onderscheid tussen droge en natte gronden. Uit de periode voor 2000 zijn bovendien niet van alle gebruikte klassen gegevens verstrekt vanwege het vereiste minimum aantal van 7 bedrijven Opnieuw Nitraat Overijssel 2005 Na het groeiseizoen van 2005 zijn op de essen bij de winningen Archemerberg, Havelterberg en Herikerberg metingen verricht aan de kwaliteit van de bodem (NMin, najaar) en het uitspoelingswater (NH4, NO3, voorjaar). Het betrof percelen van agrariers die diverse jaren hadden deelgenomen aan stimuleringsprojecten van Provincie Overijssel en WMO. Toen gold ook de regelgeving volgens MINAS. Het project diende ervoor een nulsituatie vast te stellen voor invoering van het nieuwe stelsel van gebruiksnormen. Daarbij is gekeken naar tarwe, aardappelen, mais en grasland. Ook werden om een gebiedsgemiddeld nitraatgehalte te kunnen schatten enkele bospercelen bemonsterd. Het betrof hier alleen droge gronden (GT VII VIII). In deze meetcampagne werd de bemonsteringsmethode van het LMM gevolgd, en werd een meetplan conform het regionaal monitoringsconcept (RENIM) opgesteld om goede gemiddelde waarden per gewas te verkrijgen (ASG-WUR, 2006). In totaal werden 35 Impactstudie Rapportage Pagina 10 van 34

11 landbouwpercelen en 5 bospercelen bemonsterd. NMin werd met regressiemodellen vertaald in een nitraatgehalte. Ter controle werden ook nitraatmetingen in het bodemvocht gedaan Boeren voor Drinkwater Overijssel In het project Boeren voor Drinkwater wordt het effect van stikstofreducerende maatregelen op de grondwaterkwaliteit gevolgd. Het project richt zich op de intrekgebieden van de winningen Archemerberg, Goor/Herikerberg, Hoge Hexel, en Wieren. Er hebben 16 melkveehouders deelgenomen op vrijwillige basis, zij kunnen als voorlopers worden beschouwd. Zowel de bedrijfsvoering als de grondwaterkwaliteit worden gemonitord. De Kringloopwijzer is vanaf 2013 door iedereen goed ingevuld. De verdeling van de meetpunten is zodanig gekozen dat een statistisch verantwoorde gebiedsgemiddelde nitraatconcentratie in het bovenste grondwater kan worden bepaald. Daarbij wordt gekeken naar verschillen in landgebruik, bodemtype en grondwatertrap. Bij 12 deelnemers zijn de metingen jaarlijks uitgevoerd, in totaal 170 meetpunten op een totaal oppervlakte van 202 ha. Ook is de nitraatconcentratie in natuur- en bosgebieden in 2014 bepaald in de 4 intrekgebieden. Hiervoor zijn 50 meetpunten gebruikt. De metingen zijn op dezelfde wijze uitgevoerd als bij het LMM Vruchtbare Kringloop Achterhoek In het project Vruchtbare Kringloop in de Achterhoek wordt op een groot aantal percelen (enkele honderden) o.a. de ontwikkeling van de nitraatgehalten gevolgd. Er doen zo n 250 agrariërs mee uit de Achterhoek. In de stuurgroep zijn de volgende partijen vertegenwoordigd: Waterschap Rijn&IJssel, Rabobank, Friesland Campina, For Farmers, Vitens en LTO Noord. Het project richt zich primair op een duurzamer bodembeheer, waarbij het bereiken van een optimale organische stofvoorraad centraal staat. Het idee is dat een dikker bodemprofiel met een hoog organisch stofgehalte een goede buffer voor nutriënten kan vormen. Bij een relatief laag bemestingniveau kan dan toch een voldoende hoge gewasopbrengst worden gerealiseerd bij een relatief lage stikstofuitspoeling. Het project is gestart in 2014, en de resultaten van het eerste meetjaar in pilotgebied Eibergen-Haarlo zijn gerapporteerd Vitens meetnet Bij veel Vitens-winningen is een kwaliteitsmeetnet aanwezig bestaande uit een netwerk van monitoringfilters op verschillende dieptes. Veel meetnetten zijn ontworpen voor monitoring van het diepere grondwater. In de Achterhoek is destijds gekozen om slechts 2 winningen te voorzien van een meetnet. Momenteel is Vitens bezig de meetnetten om te bouwen naar signaleringsmeetnetten met vooral ondiepe filters (1-5 meter onder de grondwaterspiegel), om een directe relatie te kunnen leggen met de recente stoffenbelasting. Zo wordt het principe van early warning ingevuld. Voor deze studie zijn alleen metingen in ondiepe monitoringfilters onder droge landbouwgronden geselecteerd. De achtergrond hiervan is dat deze data schaars zijn in de LMM-dataset. Ze vormen zo een aanvulling op de LMM-gegevens Vitens opgepompt grondwater Kwaliteitsgegevens van het opgepompte grondwater in individuele winputten zijn uitvoerig beschreven in de recente studie van KWR en RIVM, over de invloed van bemesting op de drinkwaterwinning uit grondwater (Van Loon en Fraters, 2016). Impactstudie Rapportage Pagina 11 van 34

12 6. KWALITEIT ONDIEP GRONDWATER Van de in het voorgaande hoofdstuk beschreven datasets wordt nu een beeld gegeven van de kwaliteit van het ondiepe grondwater/uitspoelingswater Landelijk Meetnet Mestbeleid Nitraat De gemiddelde trends van nitraat in de Zandregio staan in Figuur 1. Voor de Vitenswinningen zijn gezien het oppervlakte-aandeel in de intrekgebieden vooral de bedrijfstypen akkerbouw en melkveehouderij van belang. Bij beide is een duidelijke daling vanaf 1990 te zien, bij melkvee het sterkst. Na een aanvankelijke daling tot ongeveer 2003 lijkt sprake van stabilisatie, bij akkerbouw op een niveau van ca 80 mg NO3/l, bij melkvee ca 50 mg/l. De andere bedrijfstypen liggen hier tussenin. Figuur 1. Gemiddeld nitraatgehalte in uitspoelingswater per bedrijfstype over de periode op basis van gegevens van LMM. Interessant is ook de spreiding tussen de bedrijven. Als voorbeeld geeft Figuur 2 de situatie in Vooral de akkerbouw kent een grote spreiding. Maar ook een substantieel van de melkveebedrijven komt ruim boven de 50 mg/l uit. Figuur 2. Spreiding van nitraatgehaltes in uitspoelingswater per bedrijfstype op basis van gegevens van LMM uit Bij een nauwkeuriger analyse van de LMM-gegevens is voor deze studie alleen gebruik gemaakt van de metingen op akkerbouw- en melkveebedrijven in de regio s Zand Noord en Zand Midden, uitgesplitst naar de grondwatertrap-klassen droog/neutraal (GT VI-VIII) en nat (GT I-V). Figuur 3 geeft het aantal bedrijven per combiklasse in de door RIVM verstrekte data. Hier wordt het vermoeden bevestigd dat het aantal deelnemende bedrijven op Impactstudie Rapportage Pagina 12 van 34

13 droge/neutrale gronden duidelijk veel lager ligt dan op natte gronden, zowel voor akkerbouw als voor melkveehouderij. Figuur 3. Aantal bedrijven per jaar per combi-klasse (bedrijfstype-droogteklasse) met gegevens in de LMM-database binnen de regio s Zand Noord en Zand Midden Ook de selectie van LMM-gegevens weergegeven in Figuur 4 laat een vergelijkbaar patroon zien als de algemene trend: een sterke daling in de 90er jaren, gevolgd door stabilisatie of een lichte daling vanaf Voor melkveehouderij zijn de gehaltes vergelijkbaar met de landelijke trend. Voor akkerbouw liggen de gehaltes net iets lager dan in de landelijke trend, wat mogelijk veroorzaakt wordt door het relatief hoge aandeel bouwland op droge gronden en het grotere aandeel hokdierbedrijven in de regio Zand Zuid (meded. Arno Hooijboer, RIVM). Desalniettemin liggen de recente niveaus nog ruim boven de 50 mg NO3/l, uitgezonderd de klasse melkvee-nat. Met name relevant voor deze studie is het verschil tussen melkvee-droog/neutr en melkvee-nat: resp ca 60 mg NO3/l en ca 35 mg/l. Bij akkerbouw zijn de niveaus iets hoger, ca 70 mg/l, waarbij droog en nat elkaar niet veel ontlopen. Figuur 4. Trends van het nitraatgehalte in uitspoelingswater op basis van gegevens van bedrijven in de LMM-database in de regio s Zand Noord en Zand Midden Impactstudie Rapportage Pagina 13 van 34

14 Afgeleide parameters: hardheid, nikkel, zink en arseen Door input van andere ionen in de kunstmest en dierlijke mest en door chemische processen in het bodemprofiel zijn ook andere parameters dan nitraat verhoogd onder landbouwgrond. Opmerkelijk zijn de hardheid en de sporenelementen. Hardheid wordt gevormd door de kationen calcium en magnesium. Deze worden bewust toegediend om verzuring van de bodem tegen te gaan. Daarnaast kan de hardheid toenemen door het in oplossing gaan van kalk als dit in de bodem aanwezig is. In Figuur 5 staan de hardheidtrends per combiklasse. Het beeld is enigszins omgekeerd als bij nitraat: de laagste hardheid wordt gevonden onder droge akkers, de hoogste onder natte gronden. Waarschijnlijk komt dit doordat de drogere gronden sterker ontkalkt zijn. Ook speelt een rol dat in natte bodems meer organische stof en/of pyriet aanwezig is, waardoor al meer denitrificatie of pyrietoxidatie heeft kunnen plaatsvinden. De bijbehorende zuurproductie heeft meer kalk in oplossing doen gaan. Een hardheid tussen 1,5 en 2 mmol/l blijkt een normale waarde in het grondwater onder landbouwgrond. Figuur 5. Trends van hardheid in uitspoelingswater op basis van gegevens van bedrijven in de LMMdatabase in de regio s Zand Noord en Zand Midden De LMM-gegevens bevatten ook analyses van sporenelementen zoals aluminium, koper, cadmium, arseen, nikkel en zink. Deels zijn deze afkomstig uit de mest, deels ook door het oplossen van mineralen in de bodem, zoals pyriet. Afhankelijk van zuurgraad en het voorkomen van mineralen lopen de gehalten in het ondiepe grondwater sterk uiteen. Figuur 6 geeft gemiddelde waarden voor de geselecteerde bedrijven. Figuur 6. Gemiddelde gehaltes van arseen, nikkel en zink in uitspoelingswater op basis van gegevens van bedrijven in de LMM-database in de regio s Zand Noord en Zand Midden Impactstudie Rapportage Pagina 14 van 34

15 6.2. Opnieuw Nitraat Overijssel 2005 De metingen in 2005/2006 in de bodem en het uitspoelingswater (bodemvocht) van 35 landbouwpercelen op droge esgronden en 5 droge bospercelen leverden een beeld op van de nitraatgehalten, zie Figuur 7. De beide toegepaste meetmethoden komen qua orde grootte overeen. Onder mais komen veruit de hoogste nitraatgehalten voor, tussen 150 en 500 mg NO3/l. Tarwe en aardappels komen iets lager uit, tussen 100 en 250 mg/l. Grasland komt duidelijk gunstiger uit, tussen 50 en 200 mg/l. Gebiedsgemiddeld leidde dit tot forse overschrijdingen van de drinkwaternorm, met een factor 2 tot 4 (ASG-WUR, 2006). Overigens bleken er sterke verschillen te bestaan tussen de verschillende agrariërs. Figuur 7. Nitraatgehalten in de intrekgebieden van de winningen Archemerberg, Havelterberg en Herikerberg. Gebaseerd op meting van N-mineraal in het bodemprofiel (najaar 2005) en nitraat in het bodemvocht (voorjaar 2006). De zwarte strepen in elke balk geven de spreiding aan Boeren voor Drinkwater Overijssel Bij de 12 agrariers waar van 2011 tot 2015 jaarlijks is gemeten laat de kwaliteit van het ondiepe grondwater uiteenlopende trends zien. Figuur 8 toont de resultaten per bedrijf. Bij 6 agrariers is sprake van een dalende lijn, bij de 6 andere van een stijgende lijn (waarvan 1 statistisch significant). Het beeld is dus niet eenduidig. Figuur 8. Trends in het nitraatgehalte per deelnemend bedrijf aan Boeren voor Drinkwater De meetresultaten zijn verder geanalyseerd, waarbij de invloed van grondgebruik en bodemtype/grondwatertrap (GT) is bekeken. Omdat bodem en GT vaak gecorreleerd zijn, is hier voor de overzichtelijkheid alleen de relatie met de GT in beeld gebracht. Impactstudie Rapportage Pagina 15 van 34

16 Figuur 9. Trends in het gemiddeld nitraatgehalte per combi-klasse (grondgebruik-droogteklasse) op basis van metingen bij de deelnemers aan Boeren voor Drinkwater Uit de resultaten in Figuur 9 blijkt dat de nitraatgehaltes in het uitspoelingswater op natte gronden veel lager liggen dan op droge gronden. Verder blijkt dat onder akkers (voornamelijk mais) de nitraatgehaltes duidelijk zijn gedaald in deze periode, terwijl ze op grasland eerder gelijk blijven. Ook is duidelijk dat de gehaltes ruim boven de drinkwaternorm van 50 mg/l uitkomen, en in veel situaties rond de 100 mg/l liggen. Het lijkt er sterk op dat vooral enkele maatregelen in de maisteelt voor nitraatreductie hebben gezorgd. Het gaat hier om rijenbemesting van drijfmest en grasonderzaai. De gemeten nitraatgehaltes onder bos en hei lagen in 2014 op een niveau van mg/l. De bebouwde oppervlakten zijn daarbij buiten beschouwing gelaten, omdat de nitraatgehalten hier een brede range vertonen en daarom niet goed bekend zijn. De metingen onder natuur- en bosgebieden en onder landbouwgronden zijn gebruikt voor berekening van oppervlakte-gewogen gebiedsgemiddelde nitraatgehaltes per intrekgebied. Daarbij is er vanuit gegaan dat de concentraties onder percelen van niet-deelnemende agrariers vergelijkbaar is met die van deelnemers. Figuur 10 toont de berekende gebiedsgemiddelden, gemiddeld over de hele periode Voor Archemerberg en Goor/Herikerberg komt dit net boven de 50 mg/l. Voor Hoge Hexel en Wierden, waar het aandeel landbouwgrond veel groter is, komt dit rond 80 mg/l. Figuur 10. Gebiedsgemiddelde nitraatgehalten per intrekgebied, berekend uit de metingen bij de deelnemers aan Boeren voor Drinkwater, en onder bos, over de periode In rood het percentage bos/heide 6.4. Vruchtbare Kringloop Achterhoek In Tabel 5 staan de meetresultaten van de eerste jaarronde (2014) in Eibergen/Haarlo samengevat. Het betreft steeds nitraatgehalten in het uitspoelingswater, per combinatie van landgebruik-grondwatertrap-bodemtype-organische stofklasse. Het gewogen gebiedsgemiddelde bedraagt 69 mg NO3/l. De hypothese dat een hoger organisch stofgehalte samengaat met lagere nitraatgehalten blijkt niet zomaar op te gaan. Opvallend is Impactstudie Rapportage Pagina 16 van 34

17 ook dat akkers (mais) veelal lagere nitraatgehalten laten zien dan graslanden. Wel blijkt dat droge gronden een factor ca 2 hogere nitraatgehalten laten zien dan nattere gronden (100 mg/l versus 50 mg/l). Tabel 5 Gemiddelde nitraatgehalten in uitspoelingswater per combi-klasse ( stratum ) zoals gehanteerd in het project Vruchtbare Kringloop. Metingen uit najaar Stratum A(kkerbouw)/ G(rasland) hoog organische stof Grondwaterklasse droog Midden nat/midden nat totaal A G Total A G Total A G Total A G Total Beekeerdgrond Enkeerdgrond Podzol midden organische stof Beekeerdgrond Enkeerdgrond Podzol laag organische stof Beekeerdgrond Enkeerdgrond Podzol Total Omdat dit nog maar 1 meetronde in 1 gebied betreft en er in het vervolg veel meer percelen meedoen, moeten deze resultaten nog als zeer voorlopig worden beschouwd. Bij een nadere analyse zal ook de invloed van gewasrotatie moeten worden meegenomen Vitens meetnet De nitraat en hardheid-gegevens van de ondiepe monitoringfilters in het Vitens-meetnet staan in Figuur 11 en Figuur 12 weergegeven. Het betreft monitoringfilters aan de rand van een groot aantal landbouwpercelen (90) in de intrekgebieden van de winningen Leersum, Havelterberg, Holten, Manderveen, Goor, Herikerberg, Archemerberg, Wierden, Corle, Aalten, Haarlo, Eibergen, Dinxperlo, Klooster en Montferland. De monsters zijn genomen in de periode vanaf Ondanks dat deze monsters vaak op een dieper niveau zijn genomen dan de LMM-monsters is het niveau van de nitraatconcentraties vergelijkbaar. Er lijkt sprake van een duidelijke daling in de laatste 10 jaar, vanaf gemiddeld 130 mg/l tot 100 mg/l. Maar ook hier is de spreiding groot, er zijn nog steeds percelen met gehalten boven 200 mg/l. Impactstudie Rapportage Pagina 17 van 34

18 Figuur 11. Trend en spreiding in gemeten nitraatgehaltes in ondiep grondwater onder landbouwgrond in de meetnetten van Vitens-winningen. Gegevens uit de periode Bij de hardheid liggen de concentratieniveaus duidelijk hoger dan bij de LMM-gegevens: ca 2 mmol/l. Want hier is alleen de hardheid onder droge gronden aangegeven; in de LMM-data bedraagt deze 1,3 1,5 mmol/l. Figuur 12. Trend en spreiding in gemeten hardheid van ondiep grondwater onder landbouwgrond in de meetnetten van Vitens-winningen. Gegevens uit de periode Impactstudie Rapportage Pagina 18 van 34

19 7. SYNTHESE ONDIEPE GRONDWATERKWALITEIT Uit voorgaande meetgegevens is duidelijk dat de stikstofbalans en de van bemesting afgeleide processen sterk kunnen verschillen van plaats tot plaats. Niettemin is het voor deze Vitens-brede studie nodig van een algemene trend in de ondiepe grondwaterkwaliteit uit te gaan, om daarmee een globale voorspelling te kunnen doen van de kwaliteit van het opgepompte grondwater Trends voor de zandgebieden De beschikbare datasets van de ondiepe grondwaterkwaliteit zijn zeker tot 2000 zeer beperkt van omvang, zo blijkt uit de voorgaande paragraven. Daarom maken we gebruik van de algemene trend in het stikstofgebruik en overschot volgens CBS (zie Figuur 13) om een extrapolatie van de ondiepe grondwaterkwaliteit in de tijd te maken. Ook is gebruik gemaakt van scenarioberekeningen van de hardheidsuitspoeling op kalklozen zandgronden door het NMI (Velthof, e.a., 1999) Figuur 13. Stikstofoverschot in Nederland vanaf 1970 (gegevens CBS) In Tabel 6 staan de geschatte trends van nitraat en hardheid onder een landbouwperceel, per 10-jaars periode. Voor landbouw is uitgegaan van het grondgebruikstype melkveehouderij, bestaande uit 70% grasland, en 30% akkerbouw (voor de komende periode 80% grasland en 20% akkerbouw in verband met de derogatie-afspraken). De schattingen zijn gedaan voor de 3 onderscheiden droogteklasses. Voor de schatting zijn de verschillende datasets op basis van expert judgement ingezet. De LMM database heeft het zwaarst meegeteld. Uitgangspunt vormt de berekening van het gemiddelde voor grasland en akkerbouw over de LMM-gegevens van de periode volgens Van Loon en Fraters (2016). Als nitraatreductiefactor voor neutrale en natte grond ten opzichte van droge grond is resp 0,66 en 0,42 gebruikt, ervan uitgaande dat veel natte gronden GT IV of V hebben. Tabel 6. Geschatte trends voor nitraat en hardheid in uitspoelingswater onder landbouwgrond N-overschot (M kg N/j, CBS) Droog NO3 Neutr Nat Droog Hardheid Neutr Nat voor ,0 1,2 1, ,5 1,7 2, ,0 6,5 7, ,0 3,3 3, ,9 2,1 2, ,5 1,7 2,0 na ,4 1,6 1,9 Voor een gebiedsgerichte modellering moet ook een aanname worden gedaan over de grondwaterkwaliteit onder natuur/bos en bebouwd gebied. Nitraat en hardheid zijn hiervoor constant verondersteld met een relatief lage waarde: NO3 20 mg/l, TH 1 mmol/l. Impactstudie Rapportage Pagina 19 van 34

20 7.2. Gebiedsgemiddelde grondwaterkwaliteit in intrekgebieden Voor de intrekgebieden van de Vitens-winningen zijn gebiedsgemiddelden van de kwaliteit van het ondiepe grondwater in 2015 berekend voor nitraat en hardheid. Deze berekeningen zijn uitgevoerd met de volgende uitgangspunten: 1. Landgebruik volgens LGN6, en Grondwatertrappen volgens de actuele Bodemkaart; Clustering van landgebruik en grondwatertrappen zoals beschreven in H.4 2. Begrenzing van de intrekgebieden volgens 50 jaarszones, zie ook H Kentallen voor nitraat en hardheid per tijdvak volgens Tabel 6. In Figuur 14 wordt het resultaat samengevat voor nitraat. Figuur 14. Berekende gebiedsgemiddelde nitraatgehalten voor 2015 in 50 jaarszones van Vitenswinningen. Aangegeven is het aantal winningen per nitraat-klasse, onderverdeeld naar regio. Op een totaal van 81 wordt in 21 intrekgebieden een nitraatgehalte boven 50 mg/l berekend. In 23 winningen zit het nitraatgehalte net onder 50 mg/l. De hoogste gehalten hebben de winningen Dinxperlo (71 mg/l), Eibergen (79 mg/l), Manderveen (68 mg/l) en Wierden (66 mg/l). Het grootste aantal winningen met hoge nitraatgehalten bevindt zich in Overijssel, gevolgd door de Achterhoek. Ook het Rivierengebied kent veel winningen met hoge nitraatgehalten. De Veluwe en Utrechtse Heuvelrug hebben vooral winningen met lage nitraatgehalten, door het grote aandeel bos/natuur. In Friesland liggen de nitraatgehalten relatief laag door het grote aandeel natte landbouwgronden. Impactstudie Rapportage Pagina 20 van 34

21 8. VAN ONDIEP NAAR OPGEPOMPT GRONDWATER De doorwerking van de kwaliteit van het ondiepe, jonge grondwater naar de kwaliteit van het opgepompte grondwater wordt, behalve door de ruimtelijke verdeling van het landgebruik, door enkele hydrochemische factoren bepaald: - Verblijftijdsverdeling (responscurve) van de winning - Aanwezigheid van kalk in de ondergrond - Aanwezigheid van reducerende bestanddelen zoals reactieve organische stof of pyriet 8.1. Ruimtelijke verdeling van landgebruik en grondwaterstanden In elk intrekgebied is de ruimtelijke verdeling van landgebruik en grondwaterstanden weer anders. In diverse studies is gepoogd de kwaliteit van het opgepompte grondwater te voorspellen vanuit de verdeling van het landgebruik en het hydrologisch systeem, o.a. voor de winningen t Klooster en Holten. Dat bleek telkens een lastige exercitie vanwege onzekerheden in stromingspatroon, reactiviteit en feitelijke inputs per perceel. Daarom wordt in deze studie afgezien van 2D of 3D benaderingen en wordt uitgegaan van een uniforme verdeling van het landgebruik over het intrekgebied en in de tijd. Het aandeel van de landbouw zal hiermee onderschat worden omdat in 2007 het landbouwareaal kleiner was dan in De 'modelwinning' wordt dus nagebootst als een kolom met daarin verschillende verblijftijden parallel. Aan de ingangszijde wordt een mix van grondwater toegediend die overeenkomt met de verhouding van de verschillende landgebruik-gt-combinaties. Aan de uitgangszijde worden steeds fracties met verschillende verblijftijden gemengd, afhankelijk van de responscurve per winning en de optredende hydrochemische processen Verblijftijdsverdeling Elke winning heeft een karakteristieke verblijftijdsverdeling. Deze worden afgeleid uit het berekende stroombanenpatroon, dat ook is gebruikt voor de bepaling van de 50 jaars zone (zie H.3). Per winning is zo ook een responscurve bepaald. In Bijlage 2 zijn voor alle Vitens winningen de responscurves weergegeven. Voor deze studie wordt de responscurve geschematiseerd in periodes van 10 jaar vanaf 1965, en wordt de kwaliteit van het grondwater dat voor 1965 is geïnfiltreerd constant verondersteld Kalk en reducerende bestanddelen in de ondergrond Niet alle geologische formaties bevatten kalk of reducerende bestanddelen zoals pyriet. In grote lijn bevatten de formaties van mariene oorsprong en formaties afgezet door Rijn en Maas kalk. Formaties van glaciale en oostelijk-fluviatiele oorsprong bevatten veel minder reactieve bestanddelen. Ook geldt dat de grote stuwwallen en hoge dekzandruggen bovenin kalkarm zijn geworden en arm aan reducerende bestanddelen, door uitloging gedurende duizenden jaren. In overige gebieden, lager gelegen gebieden bevat de ondergrond meer reactieve bestanddelen, leidend tot kalkverzadiging en anoxische eigenschappen van het opgepompte grondwater. In veel winningen in Twente, Achterhoek en het Rivierengebied wordt een anoxisch of diep-anoxisch en kalkverzadigd watertype opgepompt, in andere winningen een mix van kalk-onderverzadigd, oxisch en anoxisch water. Op de grote stuwwallen is het aandeel anoxisch water naar schatting %, in dekzandgebied %. Voor de modelberekening is uitgegaan van een conservatieve denitrificatiecoefficient: voor de oxische stuwwalwinningen 0%, voor de winningen met mixwater op kleine stuwwallen en op dekzandruggen 50% en voor de winningen met anoxisch water in lage gebieden 100% D Modellering van de Vitens-winningen: nitraat en hardheid Door met bovenstaande aannames de gegevens van de winningen te combineren in een eenvoudig 1-D-spreadsheetmodel kan de doorwerking in het opgepompte grondwater worden berekend. Voor de prognose van de komende 50 jaar is ervan uitgegaan dat de ondiepe grondwaterkwaliteit gelijk blijft aan het niveau van Impactstudie Rapportage Pagina 21 van 34

22 Aantal winningen Aantal winningen Aantal winningen Aantal winningen De belangrijkste resultaten van modelberekeningen staan samengevat in Figuur 15 en Figuur 16. Uit de doorbraakcurve van elke winning zijn de gehalten voor nitraat en hardheid afgeleid voor de huidige situatie en voor de situatie over 50 jaar. Vervolgens zijn deze maximum waarden geclassificeerd. De doorbraakcurves per winning staan in bijlage 3. Bij de berekeningen moet worden opgemerkt dat de verzuring/hardheidstoename door oxidatieprocessen ten gevolge van ontwatering niet zijn meegenomen in deze modelberekeningen. De werkelijke hardheid van het opgepompte water ligt in het algemeen hoger. Deze berekeningen laten dus vooral de bijdrage van het stikstofoverschot in de landbouw zien, tegen een conservatief aangenomen achtergrondwaarde voor het overige grondgebruik. Nitraat opgepompt water < >60 mg NO3/l Veluwe 40 Utrechtse Heuvelrug Rivierengebied 30 Overijssel Friesland 20 Achterhoek < >60 mg NO3/l Veluwe Utrechtse Heuvelrug Rivierengebied Overijssel Friesland Achterhoek Figuur 15. Berekend nitraatgehalte in opgepompt grondwater in 2015 (links) en Aangegeven is het aantal winningen per nitraat-klasse, onderverdeeld naar regio. In alle winningen blijft het landbouw - nitraat onder de 50 mg/l. Bij een 7-tal winningen wordt deze waarde wel benaderd: in de Achterhoek winning Dinxperlo; in Overijssel de winningen Archemerberg, Herikerberg, Manderveen, Wierden; in het Rivierengebied winning Muntberg en op de Utrechtse Heuvelrug winning Leersum. Deze winningen liggen allemaal op of bij een grote stuwwal of dekzandrug, met esgronden waarop landbouw wordt bedreven ,5 1, ,5 2, ,5 3,5-4 TH in mmol/l Veluwe Utrechtse Heuvelrug25 Rivierengebied 20 Overijssel 15 Friesland 10 Achterhoek ,5 1, ,5 2, ,5 3,5-4 TH in mmol/l Veluwe Utrechtse Heuvelrug Rivierengebied Overijssel Friesland Achterhoek Figuur 16. Berekende hardheid van opgepompt grondwater in 2015 (links) en Aangegeven is het aantal winningen per hardheid-klasse, onderverdeeld naar regio. Een substantieel deel van de winningen (28 van de 81) kent de komende decennia een hoge landbouw hardheid, boven de Vitens-grenswaarde van 2 mmol/l, waarbij 5 winningen boven de 3 mmol/l uitkomen. Uit de doorbraakcurves blijkt overigens wel dat bij de meeste winningen sprake is van een daling of stabilisatie de komende jaren, bij enkele winningen zet een stijging nog lange tijd door. Bij winningen met een hardheid boven 2 mmol/l zijn curatieve maatregelen nodig, veelal ontharding. Als het lukt door preventieve maatregelen in de landbouw het stikstofoverschot terug te brengen dan kan ontharding vermeden worden of eerder worden gestopt. Impactstudie Rapportage Pagina 22 van 34

23 8.5. Sulfaat en sporenelementen De belasting met stikstof leidt tot verhoogde gehaltes sulfaat en sporenelementen (nikkel, arseen, etc) op plaatsen waar de ondergrond pyriet bevat, zie ook H.3. Zoals eerder aangegeven is een goede modellelring van pyrietoxidatie lastig omdat de verbreiding van pyrietvoorkomens slecht bekend is. Daarom wordt hier volstaan met verwijzing naar het rapport van KWR-RIVM (Van Loon en Fraters, 2016), waarin de actuele kwaliteit van het opgepompte water is samengevat. Uit deze rapportage blijkt dat sulfaat en nikkel op meerdere winningen in Overijssel en Gelderland tot recente normoverschrijdingen in pompputten hebben geleid, zie Figuur 17. Figuur 17. Winningen met normoverschrijdingen voor nitraat, hardheid, sulfaat of nikkel in ruwwater van individuele pompputten. De verhoogde waarden van nikkel op de Waddeneilanden moeten aan natuurlijke oorzaken worden toegeschreven. (uit: Van Loon en Fraters, 2016) Impactstudie Rapportage Pagina 23 van 34

24 9. CONCLUSIES EN AANBEVELINGEN VOOR EEN AANGEPAST MESTBELEID Uit bestaande datasets, literatuuronderzoek, GIS analyse van de Vitens intrekgebieden is de trend in het gemiddeld nitraatgehalte van ondiep grondwater afgeleid. Vervolgens is een eenvoudige 1D-modellering van de stikstofbelasting vanuit de landbouw uitgevoerd voor de periode 1955 tot Deze modellering geeft nadrukkelijk geen prognose van de kwaliteit van het opgepompte water (ruwwater), maar geeft een indicatie van het effect van de (historische en huidige) stikstofbelasting op de afzonderlijke winningen. De modellering geeft alleen een gemiddeld beeld van het ruwwater en is bedoeld als beeldvorming. Door de onzekerheden in de aannames en de verschillen per winning kunnen de werkelijke risico s voor de ruwwaterkwaliteit hiermee nog niet worden ingeschat. Uit de data-analyse en de 1D-modellering kunnen de volgende conclusies worden getrokken: 1. Aandeel landbouw: voor deze studie zijn intrekgebieden berekend als 50 jaarsverblijftijdzones. Op deze manier zijn 81 winningen van Vitens geselecteerd. De overige winningen pompen alleen ouder water op, hier zullen kwaliteitsproblemen zich pas op veel langere termijn manifesteren. De intrekgebieden van deze 81winningen beslaan gezamenlijk ruim ha, ruim 4% van de oppervlakte van de provincies Friesland, Overijssel, Gelderland en Utrecht. Hiervan is ha landbouwgrond. In de regio s Achterhoek, Twente, Friesland en Rivierengebied is het aandeel landbouw in de intrekgebieden tussen 55 en 60%. Ongeveer een kwart van het landbouwareaal in de intrekgebieden ligt op droge gronden (met bovengemiddelde nitraatuitspoeling). 2. Trends in ondiepe grondwaterkwaliteit: na een piekperiode in de jaren zijn de nitraatgehalten onder landbouwgrond geleidelijk gedaald van niveaus tot boven 200 mg/l tot het huidige niveau van 100 mg/l onder droge gronden en 40 mg/l onder nattere gronden. De daling heeft tot ca plaatsgevonden, sindsdien is sprake van stagnatie. De bijbehorende hardheden zijn in die periode gedaald van 6 mmol/l tot 2 mmol/. Voor de 81 intrekgebieden zijn gebiedsgemiddelde nitraatgehalten berekend. Bij een kwart van de winningen ligt het huidige gemiddelde nitraatgehalte boven de grenswaarde van 50 mg/l, en bij een kwart van de winningen komt het uit tussen 40 en 50 mg/l. 3. Kwaliteit opgepompte grondwater (nitraat en hardheid): pieken in de kwaliteit van het ondiepe grondwater werken nog decennia door in de kwaliteit van het opgepompte grondwater. Met een eenvoudige modelbenadering zijn voorspellingen van nitraat en hardheid voor de 81 winningen uitgevoerd voor Het nitraatgehalte komt bij geen enkele winning boven 50 mg/l. Wel wordt de Vitens-drempelwaarde van 25 mg/l in 15 winningen overschreden. De hardheid (als gevolg van de stikstofoverschotten in de landbouw) komt bij ruim een kwart van de winningen uit boven de Vitens-grenswaarde van 2 mmol/l, en bij 5 winningen zelfs boven 3 mmol/l. Wat betreft de berekende ontwikkeling van de trend is bij de meeste winningen sprake van een daling of stabilisatie de komende jaren. Bij enkele winningen zet de stijging nog lange tijd door. De rekenresultaten zijn uiteraard sterk afhankelijk van de gedane aannames, samengevat: - Het huidig landbouwareaal, landbouwkundig gebruik en de bemestingspraktijk blijven ongewijzigd tot Voor alle landbouwpercelen een stikstofbelasting volgens 1 curve, afgeleid uit gemiddelden van meerdere datasets, waarbij de LMM data het grootste gewicht hebben gekregen. Het is niet uit te sluiten dat in bepaalde intrekgebieden een hogere stikstofbelasting heeft plaatsgevonden. - Constante achtergrondbelasting vanuit natuur en stedelijk gebied - Uniforme verdeling van het landgebruik in de intrekgebieden (50-jaars zones). Bijvoorbeeld de positie van uitspoelingsgevoelige gronden ten opzichte van winputten heeft geen rol gespeeld. In werkelijkheid kunnen hierdoor grote Impactstudie Rapportage Pagina 24 van 34

25 verschillen tussen afzonderlijke winputten ontstaan. winning (en niet per afzonderlijke pompput) - Alleen de effecten van stikstofomzettingen zijn berekend, niet de overige zuurvormende processen zoals veenoxidatie door luchtzuurstof. In werkelijkheid kan de hardheid daardoor hoger liggen dan de bovengenoemde waarden. - Voor de mate van denitrificatie is gebruik gemaakt van slechts 3 categorieën winningen: winningen met nitraatloos, anoxisch water, winningen met een mix van oxisch en anoxisch water (dekzandgebied, kleine stuwwallen) en winningen met een klein aandeel anoxisch water (grote stuwwallen). Voor de overige parameters die samenhangen met de stikstofbelasting, sulfaat en sporenelementen, die relevant zijn in gebieden met pyriet in de ondergrond, zijn geen modelberekeningen uitgevoerd. De reden hiervoor is dat de verbreiding van pyriet slecht bekend is. Sulfaat en sporenelementen, met name nikkel, zorgen aantoonbaar voor kwaliteitsproblemen, zo blijkt uit de landelijke analyse van KWR en RIVM. In ca. 10 winningen van Vitens zijn normoverschrijdingen in pompputten geconstateerd die gekoppeld zijn aan landbouwinvloed. Benodigde reductie stikstof-overschotten Om een voor drinkwaterproductie acceptabele grondwaterkwaliteit te krijgen zijn aanpassingen in het mestbeleid onontkoombaar. De aandacht zal zich vooral moeten richten op het mineralenmanagement van uitspoelingsgevoelige, droge zandgronden. Een reductie van de stikstof-overschotten in de orde van 20 30% is hier noodzakelijk. Deze schatting is afgeleid van de berekende gebiedsgemiddelde concentraties die in een aantal intrekgebieden tot 60 à 70 mg NO3/l bedragen. Een reductie van 20-30% geeft dan een gebiedsgemiddelde nitraatconcentratie onder 50 mg/l. Gerichte maatregelen binnen de gangbare landbouwpraktijk, bijvoorbeeld de maisteelt, hebben de laatste jaren al laten zien dat reductie van nitraatuitspoeling mogelijk was zonder winstderving. Door gerichte maatregelen voor met name droge zandgronden kunnen gebiedsgemiddelde nitraatconcentraties overal onder 50 mg/l komen te liggen. Om deze situatie te bereiken is een mix van landelijke en aanvullende maatwerkmaatregelen per gebied noodzakelijk. Impactstudie Rapportage Pagina 25 van 34

26 Gebruikte literatuur Brink, C. v.d., R. Rietra, D. Brus en N. Heidema, Nitraatmonitoring kwetsbare drinkwaterwinningen in Overijssel. Meetrondes RoyalHaskoningDHV en Alterra De Goffau, A., Van Leeuwen, T.C., Van den Ham, A., Doornewaard, G.J., Fraters, B., Minerals Policy Monitoring Programme Report Methods and Procedures. RIVM Report Hoving, I.E., Pilot nitraatbelasting op drie essen in grondwaterbeschermingsgebied. ASG-WUR Loon, A. van en D. Fraters, De gevolgen van mestgebruik voor drinkwaterwinning. Een tussenbalans. KWR en RIVM. Noij G.J., J. Roelsma en R. Rietra, Nitraatmonitoring landbouw intrekgebied Haarlo- Eibergen. Aanpak en Resultaten Alterra. TCB, Toestand en dynamiek van organische stof in Nederlandse landbouwbodems. TCB A110. Velthof, G.L., C.G.E.M. van Beek en P.J. van Erp, Uitspoeling van calcium en magnesium (hardheid) uit bouwland e maisland op kalkloze zandgrond. Artikel in tijdschrift Meststoffen. Impactstudie Rapportage Pagina 26 van 34

27 Bijlage 1. Landgebruik in 50 jaarszones van winningen met > 20% landbouw Provincie Regio Winning Opp 50 j zone (ha) Landbouw Bebouwd Natuur Water Friesland Friesland Garyp % 0% 17% 33% Friesland Friesland Nij_Beets % 9% 1% 10% Friesland Friesland Oldeholtpade % 8% 21% 2% Friesland Friesland Oudega % 2% 13% 40% Friesland Friesland Ritskebos % 28% 10% 4% Friesland Friesland Spannenburg % 7% 1% 5% Gelderland Achterhoek Aalten % 14% 14% 2% Gelderland Achterhoek Corle % 9% 16% 1% Gelderland Achterhoek De_Pol % 17% 22% 1% Gelderland Achterhoek Dinxperlo % 7% 6% 0% Gelderland Rivierengebied Gld + Utr Druten % 34% 7% 2% Gelderland Veluwe Eerbeek % 4% 64% 0% Gelderland Rivierengebied Gld + Utr Fikkersdries % 15% 3% 1% Gelderland Achterhoek Haarlo % 6% 14% 0% Gelderland Rivierengebied Gld + Utr Hemmen % 6% 3% 2% Gelderland Veluwe Hoenderloo % 29% 46% 0% Gelderland Rivierengebied Gld + Utr Kolff % 16% 13% 6% Gelderland Achterhoek Lochem % 15% 32% 0% Gelderland Rivierengebied Gld + Utr Muntberg % 31% 17% 0% Gelderland Achterhoek Noordijkerveld % 3% 25% 0% Gelderland Achterhoek Olden_Eibergen % 9% 15% 1% Gelderland Achterhoek t_klooster % 5% 42% 1% Gelderland Rivierengebied Gld + Utr Velddriel % 9% 5% 2% Gelderland Achterhoek Vorden % 8% 47% 0% Gelderland Rivierengebied Gld + Utr Zetten % 8% 2% 1% Overijssel Overijssel Archemerberg % 6% 72% 0% Overijssel Overijssel Boerhaar % 6% 3% 1% Overijssel Overijssel Diepenveen 60 63% 9% 27% 1% Overijssel Overijssel Engelsewerk % 38% 24% 7% Overijssel Overijssel Espelose_Broek % 5% 14% 0% Overijssel Overijssel Goor % 34% 13% 1% Overijssel Overijssel Hammerflier % 7% 2% 1% Overijssel Overijssel Hasselo % 62% 7% 4% Overijssel Overijssel Havelterberg % 7% 55% 0% Overijssel Overijssel Herikerberg % 12% 39% 0% Overijssel Overijssel Hoge_Hexel % 12% 21% 0% Overijssel Overijssel Holten % 23% 41% 0% Overijssel Overijssel Losser % 8% 31% 0% Overijssel Overijssel Manderveen_NL % 3% 37% 0% Overijssel Overijssel Rodenmors % 4% 20% 1% Overijssel Overijssel Schalkhaar % 7% 15% 2% Overijssel Overijssel St_Jansklooster % 12% 32% 18% Overijssel Overijssel Vechterweerd (2M) % 7% 6% 2% Overijssel Overijssel Weerselo % 42% 5% 0% Overijssel Overijssel Wierden % 30% 7% 0% Overijssel Overijssel Witharen % 6% 7% 0% Utrecht Rivierengebied Gld + Utr Bunnik % 39% 1% 0% Utrecht Rivierengebied Gld + Utr Cothen % 19% 2% 1% Utrecht Rivierengebied Gld + Utr Groenekan % 19% 13% 2% Utrecht Utrechtse Heuvelrug Leersum % 13% 49% 0% Utrecht Rivierengebied Gld + Utr Linschoten % 5% 2% 1% Impactstudie Rapportage Pagina 27 van 34

28 Titel Landbouw impact op grondwater Auteur Subtitel Bijdrage evaluatie Meststoffenwet Archiefcode Kenmerk Datum Martin de Jonge 10 juni 2016 Bijlage 2. Responscurves volgens HYKAWI Impactstudie Rapportage Pagina 28 van 34