Takenbundel Aarde Water Milieuonderzoeker MO4.1 auteur: Piet de Jongh eindredactie: versie: november 2017 MBO Den Bosch
Takenoverzicht projectresultaat richtlijn projecttijd 9 weken totaal 103 contacturen taak titel gewenst resultaat verplichte kenmerken Hemelwater in 1 het riool 2 Waterbalans Verhang en 3 verval 4 Sneltesten Metingen van 5 waterkwaliteit test - Theorie (T) of Praktijk (P) betrokken werkprocessen 1.1 voorbereiden van onderzoek aan milieu en ruimte 1.2 uitvoeren van onderzoek en metingen 1.3 begeleiden bij uitvoering van werkzaamheden 1.4 onderhouden van werkplek en apparatuur 1.5 interpreteren en rapporteren van resultaten van milieuonderzoek betrokken SHL competenties A. Beslissen en activiteiten initiëren B. Aansturen E. Samenwerken en overleggen J. Formuleren en rapporteren K. Vakdeskundigheid toepassen L. Materialen en middelen inzetten M. Analyseren N. Onderzoeken S. Kwaliteit leveren T. Instructies en procedures opvolgen
taak 1. Hemelwater in het riool plan resultaat vooraf werktijd belang Hemelwater in de vorm van regen of andere neerslag hoort niet in een vuilwaterriool. Schoon water wordt hierdoor vuil en we moeten enorme zuiveringsinstallaties bouwen om het water weer schoon te kunnen lozen. Je krijgt in deze opdracht inzicht in dit probleem Aanzet In de volgende opdracht gaan we de situatie van de waterafvoer rond je school bekijken. Ondanks dat provincies, waterschappen en gemeenten er tegenwoordig hard aan werken om te voorkomen dat schoon regenwater in een vuilwater riool terecht komt, gebeurt dit nog op de meeste plaatsen. Rioolstelsels zijn aangelegd om vuil en overtollig water snel af te voeren naar een RWZI (rioolwaterzuiveringsinstallatie). Je kunt een riool zo construeren (dimensioneren) dat al het water dat er op geloosd wordt, altijd kan worden afgevoerd. Dit betekent dat ook de zwaarste buien opgevangen kunnen worden. Je begrijpt wel dat dit een enorme overcapaciteit gedurende het grootste deel van het jaar zou geven en dus veel te duur is. Een rioolstelsel moet, zoals het in vaktermen heet een berging van 7 mm hebben. Dit houdt in dat er op het gehele verharde op het riool lozende oppervlak een bui van 7 mm mag vallen zonder dat het riool overloopt. Sterkere regenval wordt door het riool overgestort op sloten of beken in de stad of het buitengebied. Voor een verhard oppervlak van een voetbalveld van 0,6 ha betekent dit dus: 6.000 m 2 x 0,007 m = 42 m 3 (dit is 42.000 liter) water dat in het riool geborgen kan worden. Dat betekent nogal wat voor zo n stelsel. Het is dus om allerlei redenen beter om schoon water af te koppelen en naar bijvoorbeeld een sloot af te voeren. Doen Voer de opdrachten alleen of met een medeleerling uit. Je hebt een schaaltekening van een minicamping nodig. a. Bereken vanuit de schaaltekening: - de totale oppervlakte van het grondgebied binnen de perceelsgrenzen in hectares; - de verhouding verhard - onverhard oppervlak. b. Bereken de hoeveelheid water in m 3 die het riool aan hemelwater van het verharde deel van het terrein ontvangt door een plensbui van 14 mm. De minicamping produceert per dag ongeveer 7 m 3 afvalwater. c. Om je een inzicht te geven in de hoeveelheden schoon regenwater die tijdens regenval in een riool terecht komen zullen we eens wat gaan rekenen. Bereken de verhouding tussen de hoeveelheid vuil afvalwater en schoon regenwater dat op een dag met de bui van 14 mm op het riool wordt geloosd. Wat is je commentaar op dit getal? d. Neem een gemiddelde stad (175 ha verhard) en bereken hoeveel water er door de bui van 14 mm naar de rioolwaterzuiveringsinstallatie wordt afgevoerd. e. Stel dat je al dit water tegelijkertijd op de rioolwaterzuiveringsinstallatie aanbiedt. Hoe diep moet dan een bassin van 10m x 100m zijn om al dit water te kunnen opvangen? Dit is dus de extra capaciteit die je rioolstelsel moet hebben om al het regenwater af te kunnen voeren. Check: de vragen worden in de les besproken.
taak 2. Waterbalans plan resultaat In een watersysteem komt water binnen en gaat water uit. De verhouding hiertussen noemen we de waterbalans vooraf werktijd belang Aanzet Het rekenen aan watersystemen is erg belangrijk. Je krijgt zo inzicht in de verhouding input en output van een gebied. Is de output hoger dan de input, dan treedt verdroging op. Andersom spreken we van vernatting of wateroverlast. Doen a. Zet de volgende "input en output" processen van de waterbalans in een stad eens in de onderstaande tabel. Neerslag, kwel, infiltratie, instromend oppervlaktewater, verdamping, rioolwater, uitstromend oppervlaktewater, drinkwater. Waterbalans INPUT OUTPUT b.je kunt de waterbalans ook in cijfers uitdrukken bijvoorbeeld in m3 en in mm over het gehele oppervlak van het gebied. Hieronder staan de gegevens van een polder over één jaar gemeten. - Verdamping (V) 515 mm - Neerslag (N) 780 mm - Wegzijging (W) 226 mm - Uitlaat (U) 947mm - Kwel (K) 281 mm - Inlaat (I).mm - Berging (B) 345 mm Vragen 1. Stel een algemene formule op met symbolen om de waterbalans weer te geven. 2. Hoeveel water in mm moet je op jaarbasis inlaten om alles in balans te krijgen? 3. De polder is 370 ha groot. Reken vraag b hiermee om naar m3. 4. Geef een voorbeeld van inlaatwater in deze opsomming.
Taak 3. Verhang en verval plan resultaat vooraf werktijd belang Je kunt peilschalen in oppervlaktewater aflezen t.o.v. NAP en over een beektraject het verval berekenen. Je kunt met geautomatiseerde bestanden het verhang over een rivierloop meten. Inleiding Overal in ons land vind je ten behoeve van de waterhuishouding peilschalen in waterlopen. Met de hierop af te lezen standen kun je niets beginnen als je niet weet waarop ze geijkt zijn. Denk bijvoorbeeld niet dat deze waarden op de waterhoogte ter plaatse slaan. De onderkant (nulpunt) van de schaalverdeling is aangebracht op een bij het Waterschap bekend punt. De hoogte van dit punt geven we aan t.o.v. N.A.P. Overal in de streek bevinden zich markeringsbouten waarvan de hoogte t.o.v. dit Normaal Amsterdams Peil bekend is. Hiervandaan kun je door waterpassing (dat leer je in de tweede klas) de hoogte van de peilschaal precies meten. Neem bijvoorbeeld een peilschaal waarbij het nulpunt op +5,75 m N.A.P. begint. Een afleeswaarde van bijvoorbeeld 0,20 m betekent dus een waterhoogte van +5,95 m N.A.P. Door verschillende peilstanden te vergelijken kun je uitspraken doen over het verval en de afstroming van een waterloop. Een geautomatiseerde manier van vervalbepaling gaat met behulp van de websites www.afstandmeten.nl en http://www.ahn.nl/pagina/viewer.html. Hiermee gaan wij werken. Doen 1. Bereken met afstandmeten.nl de afstand van de rivier de Dommel van Eindhoven centrum naar Den Bosch centrum. 2. Bepaal via de AHN link de hoogtes van beide punten: de Dommel in Eindhoven en de Dommel in Den Bosch. Bereken het verschil (dit is het verval). 3. Het verval gedeeld door de afstand tussen de locaties heet het verhang. Bepaal het verhang tussen deze twee locaties. 4.. Bereken het verhang in mm/m voor de volgende waarnemingen. Hoogte peilschaal A: + 6,53 m NAP Hoogte peilschaal B: + 6,37 m NAP Afstand A-B : 90 m 5. Het verhang van een waterloop heeft grote invloed op. Wat denk je dat er op de puntjes hoort te staan?
taak 4. Sneltesten plan resultaat vooraf werktijd belang Je kunt op verschillende manieren veldtesten op oppervlaktewater uitvoeren Het is niet altijd nodig om direct speciale meetapparatuur in te zetten of monsters te nemen om een indicatie van de waterkwaliteit te bepalen. In veel gevallen is een klein test al voldoende om even snelle een controle uit te voeren. Er zijn er verschillende in de handel en enkele gaan we uitproberen. Materialen Aanwezig zijn: -strookjestesten op bv de ph of zuurgraad of het nitraat gehalte -druppeltesten met maatpipet voor bv het fosfaat-, nitraat of chloridegehalte Doen We gaan enkele sneltesten uitvoeren op een monster oppervlaktewater. a. Maak een overzicht van je testen en de resultaten. b. Geef aan wat de aanwezigheid van de gemeten stoffen in water betekenen. c. Zoek op of de gemeten waarden hoog, middel of laag gewaardeerd worden. Neem een schema met de waarden en de antwoorden op in je uitwerking van deze taak.
taak 5. Metingen van waterkwaliteit plan resultaat vooraf werktijd belang Je kunt met enkele voorbeelden van meetapparatuur omgaan: thermometer, ph, Ec en zuurstofmeter Sommige bepalingen moet je in het veld doen en niet op het laboratorium. De waarden kunnen bijvoorbeeld door transport veranderen of zijn gewoon op een lab niet meer uit te voeren (doorzicht). Deze bepalingen doe je dan ook in het veld met daarvoor meegebrachte apparatuur. Doen -Bepaal met een vooraf geijkte ph meter de zuurgraad van het water -Bepaal met een EC meter de geleidbaarheid van het water -Bepaal met een thermometer de temperatuur van het water - Bepaal met een zuurstofmeter het zuurstofgehalte van het water Vragen over ph, EC, zuurstofgehalte & temperatuur a. Maak een overzicht van de door jou uitgevoerde metingen. b. Geef aan welke opmerkingen je kunt plaatsen bij de waarde van de ph. c. Geef aan welke processen in water invloed op de ph kunnen hebben. d. Geef aan welke opmerkingen je kunt plaatsen bij de waarde van de EC. e. Geef aan welke processen in water invloed op de EC kunnen hebben. f. Geef aan welke opmerkingen je kunt plaatsen bij de waarde van de temperatuur. g. Geef aan welke processen in water invloed op de temperatuur kunnen hebben.
Zuurstofmetingen Het zuurstofgehalte in water is nauw verbonden met de temperatuur en de luchtdruk van de omgeving. Bij de meting van het gehalte moet je met de ijking van de meter hiermee rekening te houden. Een belangrijke waarde naast het zuurstofgehalte in mg/l, is het zuurstof percentage. We bedoelen hiermee de verhouding (uitgedrukt in %) van de hoeveelheid zuurstof die in het water is opgelost, ten opzichte van die hoeveelheid die bij heersende temperatuur en druk maximaal opgelost kan zijn. Voor deze laatste waarde heb je onderstaande tabel nodig. Tabel: Aantal mg O2/l oplosbaar bij heersende druk en temperatuur Indien je precies de druk en de temperatuur in de tabel kunt aflezen is er geen probleem, bijvoorbeeld bij 11 C is de maximale hoeveelheid opgeloste zuurstof onder een buitenluchtdruk van 100 kpa gelijk aan 11,12 mg O2/l. Moeilijker wordt het indien je de waarden moet omrekenen. Voorbeeld Bereken het maximale zuurstofgehalte bij een watertemperatuur van 12,3 graden en een druk van 101,0 kpa (1010 mbar). Uitwerking O2 bij 12 C = 10,72 mg/l. O2 bij 13 C = 10,49 mg/l. Het verschil bij 1 C temperatuurstijging is -0,23 mg/l. (vervolg op volgende bladzijde)
Bij 12,3 C heb je 0,3 C van het verschil overbrugd. Dat wil zeggen 0,3 0,23 mg/l = 0,069 mg/l. Voor 12,3 C geldt dus 12 C = 10,72 0,3 C = 0,069 Dit betekent 10,72-0,069 = 10,65 mg/l Vervolg opdrachten h. Bereken het zuurstofverzadigingspercentage van een water waarin je bij 8,7 C en een druk van 100,0 kpa een zuurstofgehalte van 10,92 mg O2/l hebt gemeten. i. Hoe noemen we water waarin meer zuurstof is opgelost dan volgens de tabel mogelijk is? j. Voor de minimale milieukwaliteit te behalen mag water onder de bovenvermelde omstandigheden niet minder dan 5 mg O2/l bevatten. Wat is het verzadigingspercentage van het water bij deze waarde? k. Ondanks het hoge zuurstofgehalte van een waterplas leven er toch geen vissen in die zich bij deze zuurstofconcentratie prima thuis zouden voelen. Kun je hiervoor een tweetal verklaringen geven? l. Geef aan welke opmerkingen je kunt plaatsen bij je gemeten waarde van de O2 concentratie. m. Geef aan welke processen in water invloed op de O2 concentratie kunnen hebben. Voor vergelijkingswaarden van de metingen zie bijlage 1.
BIJLAGE 1: Referentietabellen voor meetwaarden bodem & wateronderzoek ph Zuurgraad ph zeer zuur 3-4 matig zuur 4-5 licht zuur 5-6 neutraal 6-8 matig basisch 8-9 Kalkgehalte bepalen met druppel zoutzuur (5%) op de grond Mate van bruising Percentage kalk Waardering Niets te horen, niets te zien <0,5% Kalkloos Alleen hoorbaar, geen belletjes zichtbaar 0,5-1% Kalkarm Hoorbare zwakke bruising, wat belletjes zichtbaar 1-2% Matig kalkrijk Sterke bruising hoorbaar en zichtbaar, niet aanhoudend 2-5% Kalkrijk Sterke aanhoudende bruising >5% Zeer kalkrijk Grondsoort en korrelgrootte Gronddeeltjes klei leem fijn zand grofzand grind Korrelgrootte <0,002mm 0,002-0,050 mm 0,050-0,210 mm 0,210-2,000 mm >2,000mm Grondsoort bepalen in het veld Neem een beetje grond en probeer de volgende vormen te kneden. Kijk hoe de grond zich gedraagt en wat je kunt maken. Dat zegt iets over het bodemtype. Zie tabelletje hier naast.
EC (Electric Conductivity / Elektrische Geleidbaarheid) Watertypen Geleidbaarheid in microsiemens per cm gedestilleerd water (nauwelijks opgeloste stoffen) 0,05 zeer voedselarm water (oligotroof) <200 matig voedselarm water (mesotroof) 200-500 voedselrijk water (eutroof) 500-1000 brak water (oligohalien) 1000-10.000 matig zout water (mesohalien) 25.000 zout water (polyhalien) 40.000 Zuurstofgehalte Temperatuur Mg/l zuurstof bij verzadiging in zoet water Mg/l zuurstof bij verzadiging in zout water 0 C 14,6 11,3 5 C 12,8 10,0 10 C 11,3 9,0 15 C 10,2 8,1 20 C 9,2 7,4 25 C 8,4 6,7 Chloridegehaltes Type water Chloridegehalte Totaal zoutgehalte zuiver zoet water < 0,1 g/l < 0,18 g/l zoet, enigszins brak water 0,1-1 g/l 0,18-1,8 g/l leefgrens voor zoetwatervissen 0,2 g/l 0,36 g/l matig brak water (oligohalien) 1-10 g/l 1,8-18 g/l zeer brak water (mesohalien) 10-16,6 g/l 18-30 g/l zout water / zeewater (polyhalien) > 16,6 g/l > 30 g/l
Fosfaat, Nitraat, Ammonium