Handreiking Diagnostiek Ecologische kwaliteit van watersystemen

Transcriptie

1 Ecologische kwaliteit van watersystemen November 2007

2 A COMPANY OF HASKONING NEDERLAND B.V. RUIMTELIJKE ONTWIKKELING Documenttitel Ecologische kwaliteit van watersystemen Verkorte documenttitel Versie nummer 03 Datum november 2007 Opdrachtgever Cor Schipper en Hannie Maas RWS Ontwikkeld door Royal Haskoning Auteurs drs. M.C. van Riel ir. R.A.E. Knoben

3 INHOUDSOPGAVE 1 INLEIDING Waarom een Waterkwaliteit? Positionering van de Handreiking binnen de KRW monitoring 2 2 STRUCTUUR EN CONCEPTUEEL KADER VAN DE DIAGNOSTIEK Inleiding Conceptueel kader Diagnostiek en diagnostisch instrumentarium De maatregelen 5 3 KNELPUNTEN Inleiding: maatlatten en watertypen Knelpunten op maatlatten Stuurvariabelen per watertypen Stromende wateren Meren Vennen Overgangswateren Kustwateren 16 4 HOOFDSTUK 4: STUURVARIABELEN Stoffen Hydrologie Morfologie Soorten Complexen 36 5 INSTRUMENTEN VOOR NADER ONDERZOEK 40 6 KENNISREGELS VOOR NADER ONDERZOEK KRW producten 59 7 VOORBEELDEN 64 ATTACHMENT I: FACTSHEETS 86 ATTACHMENT II: INVENTARISATIE BIOASSAYS PER WATERTYPE 125 ATTACHMENT III: INVENTARISATIE ECOASSAYS PER KWALITEITSELEMENT 134 LITERATUUR OVER BIOASSAYS 140 LITERATUUR OVER ECOASSAYS 144 LITERATUUR 148 Blz. i

4 1 INLEIDING 1.1 Waarom een Waterkwaliteit? In 2004 zijn voor de vier Nederlandse stroomgebiedsdistricten de eerste rapportages opgesteld die voortvloeien uit de verplichtingen van de Europese Kaderrichtlijn Water (KRW) (EU, 2000). De rapporten typeren de watersystemen en beschrijven de huidige kwaliteitstoestand en de belangrijkste problemen van de watersystemen op hoofdlijnen. De algemene conclusie is dat er de komende jaren nog veel maatregelen nodig zijn om de ecologische en chemische kwaliteit van de watersystemen te verbeteren en de doelstellingen van de KRW en de daarvan afgeleide normen te halen. Om deze doelen te halen wordt gebruik gemaakt van een breed spectrum van soms ingrijpende maatregelen: van beleid en regelgeving, vergunningen en technische maatregelen die binnen het bereik van het waterbeheer liggen, tot gedragsveranderingen of ingrepen in andere sectoren die grote economische gevolgen kunnen hebben. Het is voor de waterbeheerder zaak om maatregelen zo efficiënt en effectief mogelijk te kiezen. Dat kan alleen als hij de werkelijke oorzaak van het waterkwaliteitsprobleem goed heeft geanalyseerd. De dagelijkse praktijk leert dat de knelpuntenanalyse vaak slechts bestaat uit het bestuderen van (beperkte) standaard monitoringsgegevens en dat de keuze van maatregelen voornamelijk gemaakt wordt op basis van gezond verstand of deskundigenoordeel. Een volledige diagnose ontbreekt en men houdt zich vooral bezig met symptoombestrijding. Naar de medische analogie: de patiënt is ziek en de thermometer geeft verhoging aan. We bestrijden de pijnsymptomen met paracetamol en hopen dat het daarmee beter wordt. De oorzaak blijft bij deze benadering een raadsel. Tegen deze werkwijze is niets in te brengen als het resultaat bevredigend is, maar het is de vraag of deze voldoende is voor de onderbouwing die de KRW vraagt voor de keuze voor de maatregelenpakketten die voor de vier Nederlandse stroomgebiedsdistricten voorgesteld worden in het Stroomgebiedsbeheersplan. De opgedane ervaringen in de afgelopen jaren in een groot aantal projecten met complexe problemen kan bijdragen aan een verbeterde onderbouwing van de keuze voor een bepaald maatregelenpakket door de waterbeheerder. Wat biedt deze Handreiking? Deze Waterkwaliteit biedt de waterbeheerder: een aantal hulpmiddelen om de stap van de diagnose van een waterkwaliteitsprobleem explicieter en meer gestructureerd te maken; een integraal overzicht van onderzoeksinstrumenten (tools); een overzicht van bestaande methodieken uit verschillende werkvelden; kennis uit ervaringen van waterbeheerders en projecten. Wat biedt de Handreiking niet? Watersystemen kunnen complex zijn en uniek in opbouw en functioneren. De beschikbare kennis bij de waterbeheerder over systemen varieert. Maatwerk is daarom het devies als deze Handreiking tekort schiet. Deze Handreiking is dan ook: geen oplossing voor alle mogelijke problemen die zich in de dagelijkse praktijk voordoen; geen encyclopedie van alle diagnostische onderzoekstools voor alle problemen in alle watertypen; 1

5 geen uitgewerkte catalogus van alle mogelijke maatregelen die in een concrete situatie toe te passen zijn. Hiervoor is een Kennisbank Maatregelen in ontwikkeling. Doelgroep De Handreiking richt zich op medewerkers van waterbeheerders of andere instellingen die zich bezighouden met beleid, onderzoek of uitvoering rond de kwaliteit van oppervlaktewatersystemen. 1.2 Positionering van de Handreiking binnen de KRW monitoring Op welk moment in het waterbeheer is behoefte aan de diagnosehulpmiddelen die met deze Handreiking worden geboden? De KRW beschrijft drie typen monitoring voor het volgen en bepalen van de ecologische en chemische toestand van waterlichamen: toestand en trendmonitoring (surveillance monitoring); operationele monitoring (operational monitoring); monitoring voor Nader Onderzoek (investigative monitoring). Nadat de ecologische doelstelling voor een bepaald waterlichaam is vastgesteld (de GET of GEP voor dat betreffende waterlichaam), dient door middel van toestand en trendmonitoring op regelmatige tijden gevolgd te worden of de doelstelling binnen de termijn (vóór 2015) gehaald zal worden. Dit geldt ook voor de kwaliteitsnormen voor prioritaire stoffen. Als blijkt dat de toestand van het water chemisch en/of ecologisch niet op het juiste spoor zit, kan operationele monitoring ingezet worden om de afwijking preciezer in kaart te brengen en om de effecten van genomen maatregelen te volgen. Voor beide genoemde typen monitoring heeft de landelijke KRW werkgroep Monitoring Informatievoorziening en Rapportage (MIR) onlangs richtlijnen gepubliceerd (Van Splunder et al., 2006). Monitoring voor Nader Onderzoek wordt ingezet op het moment dat operationele monitoring niet het gewenste resultaat geeft: de chemische en/of ecologische trend van het water blijft onvoldoende, de oorzaak wordt niet duidelijk, eventueel gekozen maatregelen hebben nog onvoldoende effect. De Waterkwaliteit past in dit laatste type monitoring; monitoring voor Nader Onderzoek. Aan de hand van een aantal keuzemogelijkheden geeft de de waterbeheerder inzicht in mogelijke oorzaken van de onvoldoende score op de biologische en/of chemische maatlatten. Achter elke mogelijke oorzaak die samenhangt met fysisch chemische stuurvariabelen hangt een diagnostisch instrumentarium. Dit instrumentarium wordt gevormd door een aantal praktische laboratorium en veldexperimenten waarmee oorzaak en gevolg aangetoond en onderbouwd kunnen worden. De inzet van een dergelijk diagnostisch instrumentarium helpt bij de keuze en voor bepaalde maatregelen, de prioritering ervan en vergroot effectiviteit en haalbaarheid. 2

6 2 STRUCTUUR EN CONCEPTUEEL KADER VAN DE DIAGNOSTIEK 2.1 Inleiding De Waterkwaliteit is toegespitst op de systematiek die de KRW voorschrijft voor het monitoren en beoordelen van de ecologische en chemische toestand van oppervlaktewaterlichamen. Deze systematiek met bijbehorende verplichtingen is al op vele plaatsen beschreven. In dit hoofdstuk volstaan we daarom met een korte beschrijving van de elementen van de KRW systematiek die nodig zijn om de werkwijze van de te begrijpen. Sleutelwoorden zijn biologische kwaliteitselementen en de maatlatten. Biologische kwaliteitselementen zijn vis, macrofauna, macrofyten, angiospermen, macroalgen, fytobenthos en fytoplankton. Deze bepalen de uiteindelijke ecologische kwaliteit van een waterlichaam. Voor elk van deze biologische kwaliteitselementen wordt de kwaliteitsklasse bepaald met behulp van specifieke maatlatten. Als voor een biologisch kwaliteitselement het kwaliteitsoordeel onvoldoende is, dat wil zeggen lager dan de doelstelling voor een zeker oppervlaktewaterlichaam, moet de waterbeheerder de oorzaak van de slechte kwaliteit achterhalen om gerichte maatregelen te kunnen formuleren. Het startpunt van de diagnosemethodiek ligt daarom bij de uitkomsten van de maatlatten voor de biologische kwaliteitselementen. Hydromorfologische en fysischchemische kwaliteitselementen worden bij deze methodiek als stuurvariabelen gezien welke de biologische kwaliteitselementen ondersteunen. De structuur van deze werkwijze is uitgewerkt in paragraaf Conceptueel kader De KRW stelt het ecologisch functioneren van waterlichamen centraal. De doelstellingen zijn geformuleerd in termen van afwijkingen ten opzichte van de natuurlijke referentietoestand of een veranderde variant daarvan. Dit betekent dat ook de diagnose gericht moet zijn op de afwijkingen in opbouw en functioneren van een aquatisch ecosysteem ten opzichte van de referentie; een goede kennis van het systeem wordt hierbij verondersteld. Voor de Handreiking is gezocht naar een eenvoudig conceptueel kader om de diagnostische hulpmiddelen te structureren. Als conceptueel kader is gekozen voor de 5S benadering (Verdonschot, 1995). Dit concept bevat de belangrijkste factoren, of beter factorencomplexen, die levensgemeenschappen in beken bepalen. Dit concept is, behalve voor beken, ook bruikbaar voor andere watertypen als we de termen structuur en stroming vervangen door respectievelijk morfologie en hydrologie. Naast terminologie is het relatieschema aangepast in lijn van de KRW. Als startpunt is voor biotiek (biologische kwaliteitselementen) gekozen en niet voor abiotiek (het systeem). Voor de KRW vormen soorten en stoffen namelijk het aangrijpingspunt, morfologie en hydrologie worden gezien als ondersteunende deelaspecten. In die zin is de benadering van de KRW en Handreiking omgekeerd aan die van de 5S benadering (zie figuur 2.1). 3

7 BIOLOGISCHE KWALITEITSELEMENTEN fytoplankton fytobenthos macrofyten macro algen angiospermen macrofauna vis STOFFEN: Alle stoffen (incl. N & P) HYDROLOGIE kwel, waterpeil, stroomsnelheid MORFOLOGIE: structuur, bodem, dimensies SOORTEN: samenstelling, abundantie, exoten diagnostisch instrumentarium SYSTEEM Figuur 2.1: De 5S benadering in omgekeerde vorm: de biologische kwaliteitselementen vormen het vertrekpunt. Dwarsverbanden tussen de verschillende aspecten zijn voor de eenvoud weggelaten. Toelichting figuur 2.1: De biologische kwaliteitselementen zijn terug te vinden op een maatlat (bijvoorbeeld de maatlat fytoplankton), die weer opgebouwd is uit deelmaatlatten (bijvoorbeeld chlorofyl en sieralgen). Stoffen, hydrologie, morfologie en soorten vormen het middenniveau. De oorzaken van knelpunten in water(systeem)kwaliteit zijn geconcentreerd rond dit midden niveau. Met stoffen, hydrologie, morfologie en soorten worden de aspecten aangegeven welke dusdanig gestuurd kunnen worden dat de ecologische toestand van het betreffende waterlichaam verbetert. De diagnostische instrumenten, maar ook de te nemen maatregelen, bevinden zich rond dit middenniveau en beïnvloeden de in de figuur aangegeven relaties. Het manipuleren van de genoemde aspecten brengt uiteraard een verandering van het systeem met zich mee. Behalve stuurbare aspecten zijn ook niet stuurbare aspecten (klimaatverandering bijv.) en menselijke pressoren (scheepvaart, stuwbeheer, visserij, etc) van invloed op de biologische kwaliteit van oppervlaktewater. Deze aspecten worden indirect (via de stuurvariabelen) meegenomen. 2.3 Diagnostiek en diagnostisch instrumentarium De diagnostiek bestaat uit een combinatie van beslissingen die uit een stroomschema of determinatiesleutel voortvloeit én uit concrete onderzoeksinstrumenten. Deze instrumenten variëren van laboratorium of veldexperimenten tot bijvoorbeeld literatuuronderzoek of een theoretische of modelmatige benadering van het systeem. 4

8 Het experimentele gedeelte van het instrumentarium bevat zowel kortdurende als langer durende experimenten. Voorbeelden van kortdurende experimenten zijn het testen van de kiemkracht van zaden uit bemonsterd sediment of standaard laboratoriumopstellingen waarbij de toxiciteit van oppervlaktewater of effluenten wordt gemeten (bioassays). Langdurige experimenten zijn bijvoorbeeld de compartimentering (enclosures) van een waterlichaam, waarbij brasem wordt weggevangen of de instelling van een mesocosmos (modelecosysteem op grotere schaal) om de invloed van getij op de groei van riet te beoordelen. Naast laboratorium en veldexperimenten kunnen relatief eenvoudige hulpmiddelen als het opstellen van een massabalans of het gebruik van een model als Omega (om de mogelijk nadelige gevolgen van stoffen op het ecosysteem te voorspellen) worden ingezet. Voorbeelden van een complexer en ook kostbaarder instrumentarium zijn compartimenteringen, om bijvoorbeeld de invloed van peilbeheer of van een oeverareaal op de waterkwaliteit te kunnen volgen of de invloed van stroming op het zuurstofgehalte te bepalen. Diagnostische instrumenten zijn op vier manieren in te zetten: 1. Ter identificatie van oorzaken Er zijn robuuste, goedkope en snelle testen voorhanden om snel (combinatie ) effecten van chemische stoffen op het spoor te komen en verantwoordelijke stoffen en bronnen te identificeren. Met behulp van complexere testsystemen kunnen ook multifactoriële oorzaken ontrafeld worden en worden hydromorfologische of biologische oorzaken zichtbaar. 2. Ter bevestiging van oorzaken Om een vermoedelijke oorzaak te bevestigen of de bewijsvoering te versterken kunnen meer specifieke testen of modellen worden gebruikt. 3. Voor de prioritering van mogelijke maatregelen Het diagnostisch instrumentarium kan ingezet worden om scenario s te testen en zo de meest effectieve maatregelen te selecteren. 4. Om anderen van de effectiviteit van maatregelen te overtuigen Ook als de oorzaak en de te nemen maatregelen evident zijn, kan diagnostiek nodig zijn om anderen te overtuigen van het nut en de effectiviteit van (kostbare of sterk beperkende) maatregelen. 2.4 De maatregelen Na de diagnose volgt logischerwijs de stap van de maatregelen. Het totale pakket van maatregelen dat ingezet kan worden is zeer uitgebreid en vormt geen onderwerp van deze Handreiking. In verschillende projecten die momenteel lopen wordt aandacht besteed aan het maatregelenpakket en de relatie tussen de maatregelen en ecologische doelen. In deze projecten zijn ondermeer de volgende kennisinstrumenten ontwikkeld: KRW Verkenner, Infobladen oorzaak gevolg relaties voor MEP GEP en KRW tools. 5

9 Meer informatie hierover is te vinden via de links in dit document en op de volgende websites: Literatuur maatregelen Aquatische supplementen; achtergronddocumenten bij het Handboek Natuurdoeltypen in Nederland. Uitgaven door EC LNV. Portielje, R., C. Schipper, M. Schoor (red.), De invloed van de hydromorfologische stuurvariabelen en ingrepen op ecologische KRW doelen vis, macrofauna, waterflora en fytoplankton. Infobladen oorzaak gevolg relaties voor MEP GEP. Werkdocument RIZA 2005; RIKZ/ZDO 2005, concept juni2005. RIZA, Handleiding Bestrijding Eutrofiëring. Mogelijke maatregelen bij de bestrijding van eutrofiëring in Nederlandse plassen en meren. Auteur: R.E. Rijsdijk. Rapportnr C. 6

10 3 KNELPUNTEN 3.1 Inleiding: maatlatten en watertypen Tabel 1 geeft een overzicht van maatlatten ( biologische kwaliteitselementen ) en watertypen volgens de KRW. Niet elke maatlat is voor elk watertype van toepassing. In tabel 1 is door middel van kruisjes per watertype aangegeven welke maatlatten gebruikt kunnen worden. Tevens wordt door middel van grijze highlights in de tabel aangegeven waar knelpunten op een bepaalde maatlat voor een bepaald watertype verwacht kunnen worden. Deze informatie is gebaseerd op ervaring. De Handreiking spitst zich toe op deze knelpuntsituaties. Toelichtingen, voorbeelden en literatuurverwijzingen zijn met name op deze situaties gebaseerd. Tabel 1: Overzicht maatlatten en watertypen (vereenvoudigd) volgens de KRW. Vennen zijn hieraan toegevoegd. Kwaliteitselement stromende wateren meren vennen overgangs wateren kustwateren Fytoplankton X X X X Fytobenthos X X Macrofyten X X X Macroalgen en angiospermen X X Macrofauna X X X X X Vis X X X X X X geeft aan in welk watertype de maatlat van toepassing is geeft aan welke maatlat in welk watertype vaak een knelpunt vormt 3.2 Knelpunten op maatlatten Welke maatlat scoort onvoldoende in het onderzochte watersysteem en vormt zodoende een knelpunt voor het behalen van de ecologische doelstelling? In tabel 2 wordt een overzicht gegeven van de maatlatten met de bijbehorende KRW deelmaatlatten. Klik met de muis op de maatlat die een knelpunt vormt, en u wordt doorverwezen naar de mogelijke onderliggende stuurvariabelen. Het is mogelijk dat meerdere maatlatten tegelijk onvoldoende scoren. In meren kunnen tegelijkertijd fytoplankton, macrofyten én vis niet voldoen aan de ecologische kwaliteitsdoelen, terwijl in rivieren vaak zowel de maatlat macrofauna als de maatlat vis onvoldoende scoren. In beide situaties vormen de onderliggende stuurvariabelen een complex. In het voorbeeld van de meren uit dit zich in een eutrofiëringscomplex, voor rivieren in een complex van kanalisatie en normalisatie. 7

11 Tabel 2. Overzicht KRW maatlatten met bijbehorende deelmaatlatten. Twee complexen zijn toegevoegd waarbij meerdere maatlatten onvoldoende scoren. Door te klikken op een maatlat(complex) die onvoldoende scoort, kan meer informatie worden opgeroepen over de achterliggende factoren. fytoplankton macrofyten macrofauna chlorophyl a bloeien (negatieve indicatoren) soorten waterplanten abundantie groeivormen en oeverplanten voorkomen en abundantie indicatieve soorten (i.e. negatief dominante soorten, positief dominante soorten, kenmerkende soorten) fytobenthos macroalgen en angiospermen vis positieve indicatoren (alleen voor meren in maatlat soorten aandeel brasem+blankvoorn opgenomen) negatieve indicatoren abundantie aandeel piscivoren aandeel benthivoren aandeel limnofielen (en snoek) eutrofiëringscomplex kanalisatie en normalisatie kustverdediging onvoldoende score op de maatlatten onvoldoende score op de maatlatten onvoldoende score op de maatlatten fytoplankton macrofauna macrofauna macrofyten vis vis vis 3.3 Stuurvariabelen per watertypen Een onvoldoende score op één van de maatlatten van de KRW kan het gevolg zijn van een onvoldoende waarde van één of meer stuurvariabelen. In Tabel 3 worden de sturende variabelen voor de verschillende watertypen op een rij gezet. De volgende watertypen zijn onderscheiden: stromende wateren, meren, vennen, overgangswateren en kustwateren. Vennen behoren niet tot de KRW watertypen, maar ook hier kan diagnose van belang zijn voor het waterbeheer. De stuurvariabelen zijn per watertype gerangschikt in verticale richting naar volgorde van belang. Fysische variabelen zijn over het algemeen het meest sturend, daarna worden chemische variabelen van belang en ten slotte de biologische. Fysische ingrepen zullen dus het meeste effect hebben op de ecologie van een watersysteem. Doorklikken op de links in de tabel geeft toegang tot achterliggende informatie en tot het diagnostisch instrumentarium dat beschikbaar is om meer inzicht te krijgen in de precieze oorzaken van de onvoldoende score. 8

12 Tabel 3: Overzicht maatlatten en watertypen (vereenvoudigd) volgens de KRW (met uitzondering van vennen). Donkere vakjes geven aan welke maatlatten voor het betreffende watertype meestal het grootste probleem vormen. Niet voor alles bestaat een maatlat, bv voor vennen en voor fythobenthos in meren. stromende wateren meren vennen overgangswateren kustwateren Stromende wateren fytoplankton fytoplankton fytoplankton fytoplankton fytobenthos fytobenthos fytobenthos macrofyten macrofyten macrofyten macroalgen en angiospermen macroalgen en angiospermen macrofauna macrofauna macrofauna macrofauna macrofauna vis vis vis vis Stuurvariabelen macrofauna hydrologie morfologie stoffen soorten kanalisatie en normalisatie stroomsnelheid, stroming sediment/slib substraat(variatie) inundatieareaal zuurstof exoten onderhoud oever en waterplanten eutrofiëringscomplex kwel en ijzerrijke kwel nutriënten stoffen (toxiciteit) saliniteit 9

13 Stuurvariabelen macrofyten hydrologie morfologie stoffen soorten kanalisatie en normalisatie stroomsnelheid, stroming inrichting oeververloop / talud begroeibaar areaal waterbodem nutriënten visstand eutrofiëringscomplex sediment/slib ijzerrijke kwel barrières doorzicht stoffen (toxiciteit) saliniteit exoten onderhoud begrazingsdruk Stuurvariabelen vis hydrologie morfologie stoffen soorten kanalisatie en normalisatie stroomsnelheid, stroming inrichting zuurstof oever en waterplanten eutrofiëringscomplex barrières paaiplaatsen diepteverdeling substraat(variatie) inundatieareaal nutriënten stoffen (toxiciteit) saliniteit onderhoud exoten Stuurvariabelen fytobenthos hydrologie morfologie stoffen soorten stroomsnelheid, stroming inrichting sediment/slib nutriënten doorzicht zuurstof stoffen (toxiciteit) saliniteit waterplanten 10

14 3.3.2 Meren Stuurvariabelen fytoplankton stoffen hydrologie morfologie soorten eutrofiëringscomplex nutriënten doorzicht stoffen (toxiciteit) saliniteit verblijftijd, afvoerpatroon waterbodem (interne eutrofiëring) peildynamiek, inrichting visstand begrazingsdruk Stuurvariabelen macrofyten stoffen hydrologie morfologie soorten eutrofiëringscomplex nutriënten doorzicht anaërobe bodem toxiciteit saliniteit peildynamiek ijzerrijke kwel temperatuurstratificatie waterbodem (interne eutrofiëring) inrichting begroeibaar areaal oeververloop / talud diepteverdeling inundatieareaal sediment/slib visstand onderhoud begrazingsdruk exoten Stuurvariabelen vis stoffen hydrologie morfologie soorten eutrofiëringscomplex nutriënten doorzicht zuurstofloosheid toxiciteit saliniteit peildynamiek barrières temperatuurstratificatie inrichting inundatieareaal paaiplaatsen diepteverdeling substraat(variatie) oever en waterplanten exoten 11

15 Stuurvariabelen macrofauna stoffen hydrologie morfologie soorten oever en waterplanten exoten zuurstof nutriënten saliniteit toxiciteit peildynamiek temperatuurstratificatie kwel en ijzerrijke kwel substraat(variatie) onderhoud Stuurvariabelen fytobenthos stoffen hydrologie morfologie soorten zuurstof nutriënten Vennen stoffen (toxiciteit) saliniteit oever en waterplanten Stuurvariabelen fytoplankton stoffen hydrologie morfologie soorten eutrofiëringscomplex nutriënten stoffen (toxiciteit) saliniteit hardheid / verzuring waterbodem (interne eutrofiëring) achtergrondstroebeling onevenwichtige visstand oever en waterplanten begrazingsdruk Stuurvariabelen macrofyten stoffen hydrologie morfologie soorten hardheid / verzuring eutrofiëringscomplex nutriënten waterbodem visstand doorzicht exoten oeververloop / talud begroeibaar areaal inundatieareaal onderhoud kalkrijke kwel anaerobe bodem begrazingsdruk stoffen (toxiciteit) saliniteit 12

16 Stuurvariabelen vis stoffen hydrologie morfologie soorten hardheid / verzuring eutrofiëringscomplex zuurstof nutriënten saliniteit toxiciteit inrichting paaiplaatsen diepteverdeling substraat(variatie) exoten oever en waterplanten Stuurvariabelen macrofauna stoffen hydrologie morfologie soorten hardheid / verzuring zuurstof nutriënten saliniteit toxiciteit substraat(variatie) inundatieareaal exoten oever en waterplanten onderhoud Stuurvariabelen fytobenthos stoffen hydrologie morfologie soorten zuurstof nutriënten saliniteit toxiciteit oever en waterplanten 13

17 3.3.4 Overgangswateren Stuurvariabelen macroalgen en angiospermen hydrologie morfologie stoffen soorten kustverdediging kanalisatie en normalisatie getijdewerking inrichting overspoeling kwel en ijzerrijke kwel begroeibaar areaal substraat(variatie), sediment/slib waterbodem doorzicht nutriënten stoffen (toxiciteit) saliniteitsgradiënt variatie kwelders/schorren Stuurvariabelen fytoplankton hydrologie morfologie stoffen soorten kustverdediging kanalisatie en normalisatie eutrofiëringscomplex afvoerpatroon, stroming getijdewerking begroeibaar areaal macroalgen en angiospermen waterbodem (interne eutrofiëring) stoffen (toxiciteit) doorzicht nutriënten saliniteitsgradiënt onevenwichtige visstand 14

18 Stuurvariabelen macrofauna hydrologie morfologie stoffen soorten kustverdediging kanalisatie en normalisatie exoten stroomsnelheid getijdewerking substraat(variatie) sediment/slib begroeibaar areaal macroalgen en angiospermen saliniteitsgradiënt stoffen (toxiciteit) zuurstof nutriënten Stuurvariabelen vis hydrologie morfologie stoffen soorten barrières inrichting kustverdediging kanalisatie en normalisatie eutrofiëringscomplex stroming, stroomsnelheid begroeibaar areaal macroalgen en angiospermen paaiplaatsen diepteverdeling sediment/slib substraat(variatie) zuurstof nutriënten saliniteitsgradiënt stoffen (toxiciteit) exoten 15

19 3.3.5 Kustwateren Stuurvariabelen fytoplankton hydrologie morfologie stoffen soorten kustverdediging afvoerpatroon, stroming stoffen (toxiciteit) nutriënten getijdewerking begroeibaar areaal macroalgen en angiospermen waterbodem (interne eutrofiëring) saliniteitsgradiënt onevenwichtige visstand Stuurvariabelen macroalgen en angiospermen hydrologie morfologie stoffen soorten kustverdediging begroeibaar areaal macroalgen en angiospermen sediment/slib doorzicht nutriënten kokkelvisserij Stuurvariabelen macrofauna hydrologie morfologie stoffen soorten kustverdediging begroeibaar areaal macroalgen en angiospermen sediment/slib nutriënten stoffen (toxiciteit) kokkelvisserij exoten 16

20 4 HOOFDSTUK 4: STUURVARIABELEN 4.1 Stoffen De stuurvariabelen die bottlenecks kunnen opleveren voor het behalen van een toereikende ecologische kwaliteit zijn onderstaand beschreven. De variabelen zijn ondergebracht in categorieën volgens het 5S model: stoffen, hydrologie (stroming), morfologie (structuur) en soorten. Per categorie worden de variabelen in alfabetische volgorde beschreven. Anaërobe bodem Onder anaërobe omstandigheden gedragen bepaalde stoffen in de bodem zich anders dan onder aërobe omstandigheden. Over het algemeen worden metalen onder anaërobe omstandigheden immobiel. Er zijn echter uitzonderingen: zo wordt arseen bijvoorbeeld juist mobieler en wordt zo via het poriewater in het sediment makkelijker beschikbaar voor planten en bodemorganismen. Verhoogde achtergrondconcentraties in grondwater of slib kunnen ook worden veroorzaakt door oxidatieprocessen, zoals de oxidatie van ijzersulfiden (pyriet). In combinatie met de uitspoeling van meststoffen in zandgronden kan onder anaërobe omstandigheden oxidatie optreden van het aanwezige pyriet. In pyriet kunnen microverontreinigingen (b.v. nikkel) opgeslagen zitten die bij dit proces weer beschikbaar komen. Een anaërobe bodem heeft een soortenarm ecosysteem als gevolg. Analyse van in de bodem voorkomende nematoden en bacteriën kan een indicatie geven in welke mate de soortensamenstelling aangetast is door anaërobie. Foto: Planten ontwikkelen wortels in de waterlaag in plaats van in de anaërobe bodem instrumenten kennisregels referenties voorbeelden poriewateranalyse nematoden inventarisatie bodem screenen op anaërobe bacteriën Handleiding Sanering Waterbodems Handleiding Ecologisch Herstel Ondiepe Meren Van Elswijk et al., 2001 Vink, 2001 Doorzicht en achtergrondstroebeling In troebel water is de lichtinval beperkt, waardoor waterplanten moeilijk kunnen overleven. Vaak functioneren ook andere onderdelen van het ecosysteem niet optimaal, waardoor de ecologische waarde van het waterlichaam beperkt is en gekenmerkt wordt door een lage biodiversiteit. 17

21 Troebel water kan ontstaan door algenbloei als gevolg van eutrofie. Ook kunnen algen onvoldoende worden begraasd door een gebrek aan zoöplankton of macrofauna als gevolg van verontreinigingen of een onevenwichtige visstand. Uit gemeten chlorofyl a en doorzicht kan de bijdrage van algen en achtergrond aan troebeling berekend worden volgens de berekeningswijze op de volgende link: Ook de aanwezigheid van veel zwevend (an)organisch materiaal in de waterkolom kan water troebel maken. Dit wordt achtergrondstroebeling genoemd en speelt vooral in ondiepe meren en overgangs en kustwateren. Door wind, stroming, scheepvaart, bodemwoelende vis (karper en brasem) of recreatie activiteiten kunnen bodemdeeltjes worden opgewerveld. Een goed ontwikkelde oever en watervegetatie kan dit laatste type troebeling voorkomen. Ook filterende macrofauna kan het doorzicht ook verbeteren. In (akkerbouw)gebieden met erosie kan troebeling van het water optreden door afspoeling van de grond in een regenperiode. Deze troebeling verdwijnt vaak weer na een droge periode. Overige oorzaken van achtergrondstroebeling zijn het voorkomen van ijzerrijke kwel, zwavelbacteriën en opgeloste humuszuren (in veengebieden). Foto s: Een voorbeeld van troebel, algenrijk water (links) en van water met goed doorzicht (rechts) Om het doorzicht van het watersysteem te verbeteren moeten zowel troebeling door algen als achtergrondstroebeling worden teruggedrongen. Op grond van de gebiedskennis is vaak al duidelijk welke factoren in het betreffende watertype verantwoordelijk zijn voor de troebeling. Aangroei van perifyton op waterplanten kan ook een oorzaak zijn van het achterblijven van macrofytengroei. Of dit zo is, kan in enclosures of in situ testen worden vastgesteld. Instrumenten kennisregels referenties voorbeelden bioassays enclosures Inundatieproef in situ testen massabalans naleveringsproeven samenstelling visstand modelleren KRW verkenner factsheets KRW Verkenner veenloper vennensleutel Handleiding Bestrijding Eutrofiëring infobladen Handleiding Actief Biologisch Beheer Van den Berg & Portielje, 2002 Portielje et al., 2004 Witmer et al., 2004 Zuidlaardermeer Friese Boezem Zijdelmeer 18

22 Nutriënten In de laatste decennia is de belasting van oppervlaktewater door nutriënten (fosfaat en stikstof) sterk toegenomen. Veel wateren zijn hierdoor geëutrofieerd. In eutrofe wateren komt als gevolg van de hoge voedselrijkdom enorme algenbloei voor, welke lichtinval in het water minimaliseert. Waterplanten zullen door gebrek aan licht in aantal afnemen. Het seizoensgebonden afsterven van de algen leidt tot zuurstofloosheid, waardoor de submerse vegetatie nog verder achteruitgaat. Het resultaat van eutrofiëring is uiteindelijk een troebel water met een lage biodiversiteit. Ecologisch herstel start met het opsporen en saneren van de bronnen van stikstof en fosfaat. Het terugdringen van de nutriëntenbelasting alléén is echter meestal niet voldoende om een goede ecologische toestand van het water te bereiken. Andere factoren die het herstel in de weg kunnen staan zijn bijvoorbeeld een onevenwichtige visstand (dominantie van zoöplanktivore, bodemwoelende soorten), onvoldoende zuiveringscapaciteit (vanwege het ontbreken van een voldoende groot areaal met oevervegetatie) en een dikke sliblaag (als gevolg van de jarenlange overmaat aan organisch materiaal) welke kan zorgen voor interne eutrofiëring van het watersysteem. Het ecosysteem zal zich vaak pas herstellen nadat ook voor deze erfenissen uit een voedselrijk verleden passende maatregelen zijn getroffen (zie ook eutrofiëringscomplex) Foto: algenbloei in nutriëntrijk water Instrumenten kennisregels referenties voorbeelden enclosures Inundatieproef kansrijkheid helder water kritische P belasting massabalans naleveringsproeven samenstelling visstand EBEO systemen handleiding ecologisch herstel ondiepe meren modelleren veenloper vennensleutel KRW verkenner factsheets KRW Verkenner Handleiding Bestrijding Eutrofiëring infobladen KRW nutriënten Riegman, 1986 Bloemendaal & Roelofs, 1988 Lamers et al., 2003 Witmer et al., 2004 Zijdelmeer Saliniteit Saliniteit, ofwel zoutgehalte, bepaalt de mate waarin water zoet, brak of zout is. Saliniteit wordt gedefinieerd als het totaal gewicht in gram van anorganische zouten in één kilogram water. De chlorositeit (g Cl /l), berekent men door de saliniteit te delen door 1,81. 19

23 Saliniteit, met fluctuaties in ruimte en tijd, vormt een belangrijke differentiërende factor voor het voorkomen van flora en fauna. De gebieden waar fluctuaties van saliniteit het meest opvallen zijn de overgangswateren. De afgelopen decennia zijn, in het belang van veiligheid en economie, veel van deze geleidelijke zoet zout overgangen verloren gegaan. Het gevolg hiervan is een verlies aan karakteristieke soorten, habitats en ruimtelijke buffercapaciteit. Herstel van deze overgangen en hun karakteristieke flora en fauna is in essentie gericht op een terugkeer van de natuurlijke dynamiek. Als diagnostisch instrumentarium kunnen mesocosmos experimenten (modelecosystemen op grotere schaal) dienst doen. In deze systemen kan de invloed van een aantal factoren tegelijkertijd onderzocht worden (zoals getijde, zoutgehalte enz). Daarnaast kunnen modelberekeningen toegepast worden. Zoute kwel Tegengesteld aan de situatie van de brakke gebieden, waarin zoute kwel gewaardeerd wordt als sturende factor voor de gewenste natuurontwikkeling, wordt kwel van zout grondwater in zoetwater natuurgebieden over het algemeen als een waterkwaliteitsprobleem ervaren doordat het meestal gepaard gaat met een toevoer van nutriënten (fosfaat en ammonium) en daardoor een toename van de eutrofiëring, wat leidt tot een geringere biodiversiteit. Verzilting van zoet oppervlaktewater landinwaarts door zoute kwel. Zoute kwel is verzilt grondwater dat aan de oppervlakte treedt, doordat het grondwater via ondergrondse waterlagen in verbinding staat met zeewater. Als gevolg van de dalende bodem en de stijgende zeespiegel zal er steeds meer zoute kwel naar boven komen. Zoute kwel is een vereiste voor de ontwikkeling van ecologisch waardevolle watertypen als brakke stilstaande wateren. De afgelopen decennia is het areaal van brakke wateren sterk achteruitgegaan als gevolg van verzoeting van de ondergrond en het oppervlaktewater door het buitensluiten van de natuurlijke zoute invloed en het inlaten van gebiedsvreemd zoet water. Mesocosmos experimenten en modelberekeningen kunnen meer inzicht geven in de oorzaken van de achteruitgang van brakwatersystemen en de mogelijkheden voor herstel. instrumenten kennisregels referenties voorbeelden mesocosmos modelleren Beukema et al., 1992 Eertman, 1997 Wintermans et al., 1996 De Leeuw et al., 2001 Evers, 2006 Toxiciteit Zware metalen en organische microverontreinigingen als PCB s en OCB s in waterbodems en uiterwaarden kunnen ervoor zorgen dat de Goede Ecologische Toestand of het Goed Ecologisch Potentieel in een waterlichaam niet wordt bereikt. Hetzelfde geldt voor complexe mengsels van zware metalen en organische microverontreinigingen uit effluenten van communale en industriële puntbronnen en voor diffuse bronnen bijvoorbeeld bestrijdingsmiddelen vanuit de landbouw. Dit uit zich in verhoogde concentraties in oppervlaktewater, poriewater van sediment en in organismen, accumulatie in voedselketens en in nadelige effecten op het ecosysteem. Een probleem bij het inschatten van de risico s van metalen voor organismen is de bindingsvorm waarin zij voorkomen. Deze is sterk afhankelijk van de milieuomstandigheden. De beschikbaarheid (en daarmee de mobiliteit) van zware 20

24 metalen is sterk afhankelijk van de zuurgraad, redoxpotentiaal en bodemeigenschappen. Ook de beschikbaarheid van organische microverontreinigingen kan voor waterbodems sterk uiteen lopen. De beschikbaarheid van metalen en organische microverontreinigingen is te bepalen met behulp van milde extractietechnieken (bijv. Tenax, CaCl 2 ). Directe metingen van metalen in poriewater van waterbodems of uiterwaarden kunnen bepaald worden met de meetcel Sofie. In het waterkwaliteitsbeheer voor de KRW wordt de aanwezigheid van chemische stoffen onderzocht en gevolgd met behulp van een monitoringsprogramma. Op geregelde tijden worden water(bodem)monsters verzameld, die vervolgens in het laboratorium worden geanalyseerd. Deze monitoring analyseert slechts een klein deel van alle in het water aanwezige stoffen, doordat veel stoffen die voorkomen in water en waterbodem niet met behulp van chemische technieken te detecteren zijn of de toegepaste analysetechniek niet toereikend is voor alle stoffen. Bovendien ontbreekt voor het grootste gedeelte van de stoffen een normering, waardoor het niet eenvoudig aan te geven is in welke concentraties deze stoffen schadelijk zijn. Indien het vermoeden bestaat dat de geconstateerde problemen in het oppervlaktewater voortkomen uit de aanwezigheid van toxische stoffen, kan de ecotoxiciteit van het water met behulp van bioassays worden onderzocht. Tevens kan aan de hand van specifieke bioassays worden getest of bepaalde (groepen) van verontreinigingen voorkomen in het water. Met model OMEGA kan berekend worden wat het effect van toxische stoffen op biologische elementen zal zijn. Ook beschikbare gegevens kunnen in dit model worden ingevoerd. Wanneer uit de bio assay metingen in het oppervlaktewater blijkt dat toxische stoffen een significant effect hebben o de biologische elementen, dan kan met behulp van Totaal effluentbeoordeling (TEB) genalyseerd worden welke bronnen de belangrijkste invloed hebben op ecologische toestand van het oppervlatewater. Met behulp van een aantal bio effectmetingen wordt dan de milieubezwaarlijkheid van een effluent bepaald. Instrumenten kennisregels referenties voorbeelden bioassays nematoden inventarisatie SOFIE meetcel triade Totaal effluent beoordeling model OMEGA handleiding sanering waterbodems EBEO systemen Maas et al., 1993 NEN 5744, 1991 Vink, 2001 Ten Hulscher, 2006 Sijm et al., 2002 Kerkum 2004 Van den Heuvel Greve et al., 2005 Roex et al., 2007 Sliedrechtse Biesbosch Zijdelmeer Noordhollandsch kanaal Zuurstof / zuurstofloosheid Het zuurstofgehalte is een belangrijke indicator voor de waterkwaliteit. In zuurstofrijk water kunnen aërobe (zuurstofverbruikende) micro organismen organische afvalstoffen afbreken. Onder zuurstofarme omstandigheden vindt deze afbraak slechts beperkt plaats en onstaan anaërobe afbraakproducten, waardoor het water gaat stinken. Ook kan een anaërobe bodem ontstaan onder zuurstofloze omstandigheden. Eutroof water is vaak zuurstofarm doordat afbraak van grote hoeveelheden algen veel zuurstof kost. Als gevolg van afname van zuurstof in de waterlaag kan vissterfte voorkomen. Dit treedt op bij een zuurstofgehalte lager dan ca. 5 mg/l. 21

25 In diepe meren, waarin temperatuurstratificatie kan optreden, vindt geen menging van water uit de onderlaag en de bovenlaag plaats. In beide waterlagen treden verschillende chemische en biologische processen op. In de bovenste laag wordt door fytoplankton en algen zuurstof geproduceerd. In de onderste laag, waarin geen licht doordringt, wordt zuurstof verbruikt. Foto: vissterfte als gevolg van zuurstofloosheid Daardoor ontstaat in de onderste laag gemakkelijk een zuurstoftekort en wordt hier geen visvoedsel (zoöplankton) geproduceerd. In deze laag gaat de afbraak van organisch materiaal onder zuurstofarme condities (rotting) door. Afbraakproducten als waterstofsulfide kunnen in die gevallen leiden tot vissterfte. Behalve van de diepte van het water hangt het zuurstofgehalte nog af van de stroomsnelheid van het water. Stagnante wateren zijn veel gevoeliger voor het optreden van een zuurstoftekort dan stromende wateren. instrumenten kennisregels Referenties Voorbeelden enclosures, exclosures KRW verkenner factsheets KRW Verkenner infobladen EBEO systemen Evers, Hydrologie Barrières Barrières vormen vooral voor vissen een probleem. De meest voorkomende migratiebarrières zijn stuwen. Ook andere kunstwerken zoals sifons, sluizen en waterkrachtcentrales kunnen de migratie van (vis)soorten bemoeilijken. Vissoorten die het meest kwetsbaar voor dergelijke barrières zijn, moeten voor het bereiken van hun Paaiplaatsen stroomopwaarts (bijvoorbeeld de zalm) of juist stroomafwaarts (bijvoorbeeld de paling) trekken. Dergelijke soorten kunnen zich moeilijk handhaven in de Nederlandse sterk gestuwde beken en rivieren. Migratiebarrières kunnen op verschillende manieren worden opgeheven. Vaak kan de barrière niet verwijderd worden omdat dit grote gevolgen met zie meebrengt, bijvoorbeeld bovenstroomse droogval bij het verwijderen van een stuw. Om migratiebarrières toch op te heffen of om de barrièrewerking te verminderen kan voor aanleg van vistrappen worden gekozen. 22

26 Foto: Voorbeeld van een vispassage instrumenten kennisregels referenties voorbeelden doorstroomopstellingen in situ testen mesocosmos Bij de Vaate & Breukelaar, 2001 Breebaart Getijdewerking Getijdewerking treedt op in de meeste overgangs en kustwateren en speelt een belangrijke rol in het voorkomen van organismen. Getijdewerking heeft verschillende effecten. Afhankelijk van het watertype kan getijdewerking gepaard gaan met golfslag, waardoor troebeling van het water toe kan nemen als gevolg van opwervelen van bodemdeeltjes. Getijdenwerking zorgt ervoor dat delen van het waterlichaam voor korte of langere tijd droogvallen. Daarnaast heeft getijdenwerking invloed op het voorkomen van erosie of aanslibbing en daarmee op de structuur van het substraat. Kustverdediging beperkt de getijdewerking. Het ontbreken van getijdenwerking in waterlichamen waar dit van nature wel voorkomt is een belangrijke reden voor de afwezigheid van karakteristieke soorten. instrumenten kennisregels Referenties voorbeelden enclosures in situ testen mesocosmos Breebaart Sliedrechtse Biesbosch Kwel en ijzerrijke kwel Het al dan niet voorkomen van (zoete) kwel wordt in belangrijke mate bepaald door de doorlatendheid van de bodem. Dit is afhankelijk van de gemiddelde poriegrootte en de aan of afwezigheid van kleimineralen. Door vermindering van kwel kunnen de voor dergelijke situaties karakteristieke planten en organismen verdwijnen. Na verhoging van de grondwaterstand is terugkeer vaak moeilijk. Door de accumulatie van organisch materiaal en droogvallende trajecten kunnen de karakteristieke planten en organismen, die over het algemeen op zandige bodems of grindachtig substraat leven, zich hier niet langer handhaven en maken plaats voor minder gevoelige soorten. Eenmaal verdwenen, is terugkeer voor deze soorten moeizaam. Dit is voornamelijk het geval voor zeldzame soorten en/of soorten die de migratieafstand niet kunnen overbruggen. Daarnaast treden waarschijnlijk ook onomkeerbare processen op in de bodemstructuur en waterbodem, waardoor volledig herstel van kwel uitblijft. Er is nog weinig ervaring met dergelijke (herstel)processen. Door het wegvallen van ijzerrijke kwel kan het aanwezige reactieve ijzer door binding aan sulfide uitgeput raken. Vanaf dat moment komen alle aan ijzer gebonden fosfaten vrij beschikbaar voor planten en algen en stijgt de concentratie van sulfide sterk. Deze gevolgen leiden tot eutrofiëring van het water. Door herstel van de aanvoer van ijzerrijke kwel, kan het in het watersysteem aanwezige fosfaat weer aan ijzer binden, waardoor het ecosysteem weer in de mesotrofe richting wordt gestuurd Voor estuaria leidt de afname, of zelfs het verdwijnen van zoute kwel tot vergelijkbare problemen; het verminderen van kwel leidt tot verzoeting van de estuaria, waardoor 23

27 karakteristieke soorten kunnen zich niet langer handhaven. Zoute kwel als gevolg van verzilting van het grondwater kan voor zoete wateren echter een groot probleem zijn. Uitgebreidere informatie over zoute kwel is te vinden onder het kopje saliniteit in deze Handreiking. instrumenten kennisregels Referenties voorbeelden enclosures modelleren Boxman en Stortelder, 2000 Overspoeling Overspoeling is van toepassing op macroalgen en angiospermen in overgangs en kustwateren en hangt nauw samen met getijdewerking in een waterlichaam. Het overspoelingsregime bepaalt in belangrijke mate welke soorten voor kunnen komen. De ontwikkeling van bomen en struiken wordt er bijvoorbeeld door verhinderd. Voor macrofauna is voornamelijk de mate van overspoeling van belang. Tijdelijk overspoelde gebieden vormen een dynamisch habitat en veel karakteristieke soorten komen juist voor in tijdelijk overspoelde gebieden. De mate van overspoeling is afhankelijk van de getijdewerking en kan beïnvloed worden door middel van inrichtingsmaatregelen. instrumenten kennisregels referenties voorbeelden enclosures in situ testen mesocosmos EBEO systemen Sliedrechtse Biesbosch Zijdelmeer Peildynamiek Nederlands oppervlaktewater kent van nature twee typen waterpeilfluctuaties: in zoete meren is het peil meestal het hoogst in de winter en het vroege voorjaar en het laagst in de nazomer, dan vallen ondiepe gedeelten vaak droog. In getijdegebieden is de frequentie van droogvallen veel hoger vanwege getijdewerking. Ten bate van veiligheid, risico s voor bebouwing en waterbeschikbaarheid voor de landbouw is het peilbeheer in Nederland echter binnen strikte grenzen geregeld. Zomerpeilen worden hoog en winterpeilen laag gehouden. Het waterpeil is een stuurknop voor met name ondiepe meren waar een relatief geringe peilverandering een aanzienlijke verschuiving in de verhouding van de arealen van verschillende diepteklassen kan bewerkstelligen. Het waterpeil heeft grote invloed op processen binnen het systeem, dus fluctuaties in waterpeil beïnvloeden de nutriëntenbalans en biodiversiteit sterk. Verschuivingen in de nutriëntenbalans veroorzaken op hun beurt weer veranderingen binnen het systeem. In een diep meer met steile oevers (oeververloop) zal de invloed van het peil gering zijn. De grootte en vorm van het systeem is mede bepalend voor de oeverlengte. Een groot meer heeft per definitie een kleinere oeverlengte ten opzichte van het meeroppervlak dan een klein meer, en meren met veel eilanden en bochtige oevers hebben een grotere interactie tussen de oeverzone en het open water dan gelijkmatig gevormde meren (een cirkel heeft de kleinste omtrek/oppervlakte verhouding). Het effect van peilbeheer op de waterkwaliteit van een meer hangt dus sterk af van systeemeigenschappen als grootte, vorm, diepteprofiel en nutriëntenbelasting. Tussen waterpeilfluctuaties en nutriënten bestaat over het algemeen een zeer complex geheel van relaties. Directe en indirecte effecten van peilwisselingen op nutriëntenstromen zijn niet eenduidig aan te geven. Aangenomen wordt dat peilveranderingen in met name 24

28 ondiepe meren met een redelijk grote variatie aan diepten een omslag teweeg kunnen brengen tussen twee alternatieve toestanden (helder met waterplanten versus troebel met algen). Voorwaarde hiervoor is dat de nutriëntenbelasting niet te hoog is (dan is het systeem altijd troebel) en niet te laag is (altijd helder), maar zich in de overgangszone met alternatieve evenwichten bevindt. instrumenten kennisregels referenties voorbeelden enclosures in situ testen modelleren KRW verkenner factsheets KRW Verkenner infobladen EBEO systemen Wienk et al.,2000 Van Herdeveld et al., 2003 Van den Berg & Portielje, 2002 Graveland,1999 Van Oorschot et al., 2000 Friese Boezem Zwarte meer Stroming Stroming van oppervlaktewater is onderdeel van het transport van neerslagwater richting zee. De hoeveelheid neerslagoverschot en het afvoerpatroon van het neerslagoverschot zijn essentieel voor het verloop van het watertransport en het in stand houden van stroming in water. Stroming wordt beïnvloed door de mens, door bijvoorbeeld het aanleggen van kunstmatige afvoerstelsels (b.v. kanalen en sloten) ten behoeve van de optimalisatie van de watervoorziening van voornamelijk landbouwgronden. Dit wordt nog verfijnd door peilbeheer met behulp van stuwen en onttrekkingen van (grond)water voor de voorziening van drink, industrie en irrigatiewater. De hieruit voortvloeiende effecten verkleinen de grondwaterberging waardoor verdroging op kan treden. Dit resulteert in droogvallende beken en het verdwijnen van vochtige en natte milieus in de omgeving van beken. Opstuwing kan droogval voorkomen maar vermindert de continuïteit en/of variaties in stroming. Soorten van meer stagnante milieus zullen in deze situatie stromingsminnende soorten (rheofiele soorten) verdringen. instrumenten kennisregels referenties voorbeelden doorstroomopstellingen in situ testen samenstelling visstand EBEOsystemen modelleren KRW verkenner factsheets KRW Verkenner infobladen over afvoer: Cirkel et al., 2003 de la Haye, 1994 Zijdelmeer Stroomsnelheid Zoals onder het kopje stroming vermeld, wordt stroming in stand gehouden door de hoeveelheid neerslagoverschot en het afvoerpatroon. Deze afvoer wordt bepaald door stroomsnelheid en door de kwantiteit van de afvoerstroom. Stroomsnelheid hangt af van het verhang, de afmeting en de weerstand van de bedding (grofheid van het beddingmateriaal, aanwezigheid van planten en de vorm van de waterloop). De stroomsnelheid is in een beek of rivier niet op alle plaatsen gelijk. Sedimentatie treedt op in de binnenbochten waar de stroomsnelheid lager is, terwijl de hogere stroomsnelheid in de buitenbochten zorgt voor erosie. Hierdoor ontstaan meanderende stromen met steilwanden in de buitenbochten en flauwe oevers in de binnenbochten. Dit geeft een 25

29 grote diversiteit aan stroomsnelheden en substraat typen (grof in snel stromende delen zoals buitenbochten en fijner in binnenbochten en op andere luwe locaties). In gekanaliseerde beken en rivieren ontbreekt deze diversiteit grotendeel en zal de bodem voornamelijk bestaan uit fijner sediment (slib). Soorten die voor hun habitat afhankelijk zijn van grof sediment zullen vervangen worden door soorten die op fijner sediment leven. instrumenten kennisregels referenties voorbeelden doorstroomopstellingen in situ testen EBEO systemen KRW verkenner factsheets KRW Verkenner infobladen de la Haye, 1994 Sliedrechtse Biesbosch Temperatuurstratificatie In diep water treedt in de zomer temperatuurstratificatie op. Door snelle opwarming van het water aan de oppervlakte in het voorjaar ontstaat in het water een warme bovenlaag die drijft op een koude onderlaag. Tussen deze beide lagen bevindt zich de spronglaag. In deze spronglaag daalt de temperatuur snel binnen een korte afstand. Deze gelaagde situatie is zeer stabiel. Ook harde wind is niet in staat het water uit de verschillende lagen te mengen. Temperatuurstratificatie is afhankelijk van de verhouding tussen de diepte van het water en de oppervlakte: in ondiep water zal het verschil in temperatuur van de beide lagen door afkoeling s nachts worden opgeheven, waardoor de spronglaag wordt doorbroken. Stratificatie kan voorkomen in wateren tot ca 2 ha groot van meer dan 4 m diep, in wateren tot ca 20 ha groot van meer dan 6 m diep en in nog grotere wateren van meer dan 8 m diep. Ook de mate van beschutting van het viswater heeft invloed: hoe meer beschut het water ligt, des te groter de kans dat stratificatie optreedt. Temperatuurstratificatie in combinatie met zuurstofgebrek of zuurstofloosheid in de onderste lagen van een diep water kan in het najaar leiden tot de zogenaamde najaarsomkering. Dit houdt in dat afkoeling van de bovenste waterlaag de spronglaag doorbreekt, waarna er weer menging van het water kan optreden. Door omkering kan dan een plotselinge daling van het zuurstofgehalte in de bovenste waterlagen ontstaan, waardoor diersoorten met een grote zuurstofbehoefte (b.v. snoekbaars en insectenlarven) in de problemen komen. In de zomer is door temperatuurstratificatie en gebrek aan zuurstof in de onderste waterlagen een groot deel van het water niet geschikt als habitat voor vis en andere diersoorten. instrumenten Kennisregels referenties voorbeelden temperatuur en diepteprofielen Verblijftijd De verblijftijd van water in een systeem is een belangrijke stuurvariabele. Over het algemeen geldt dat een kortere verblijftijd van het water zal leiden tot een betere ecologische toestand. De retentietijd van het water beïnvloedt de mate waarin de samenstelling van het water verandert. Bij een lange retentie zijn de veranderingen groter dan wanneer het water zeer kort in het systeem verblijft. 26