Monitoring van nutriënten in het oppervlaktewater van stroomgebieden

Monitoring van nutriënten in het oppervlaktewater van stroomgebieden Analyse van metingen in de gebieden Drentse Aa, Schuitenbeek, Krimpenerwaard en Quarles van Ufford

T.P. van Tol-Leenders, B. van der Grift, D.J.J. Walvoort, G.M.C.M. Janssen, J.C. Rozemeijer, A. Marsman, H.M. Mulder, F.J.E. van der Bolt en O.F. Schoumans

Alterra-rapport 2222, ISSN 1566-7197 Reeks Monitoring Stroomgebieden 26

26

Monitoring van nutriënten in het oppervlaktewater van stroomgebieden

Dit onderzoek is uitgevoerd in opdracht van de ministeries van EL&I en I&M Projectcode: BO-12.07-009-005

Monitoring van nutriënten in het oppervlaktewater van stroomgebieden Analyse van metingen in de gebieden Drentse Aa, Schuitenbeek, Krimpenerwaard en Quarles van Ufford

T.P. van Tol-Leenders¹ B. van der Grift², D.J.J. Walvoort¹, G.M.C.M. Janssen², J.C. Rozemeijer², A. Marsman², H.M. Mulder¹, F.J.E. van der Bolt¹ en O.F. Schoumans¹

1 2

Alterra, Wageningen UR Deltares

Alterra-rapport 2222 Reeks monitoring stroomgebieden 26 Alterra, onderdeel van Wageningen UR Wageningen, 2011

Referaat

Tol - Leenders van T.P., B. van der Grift, D.J.J. Walvoort, G.M.C.M. Janssen, J.C. Rozemeijer, A. Marsman, H.M. Mulder, F.J.E. van der Bolt en O.F. Schoumans. Monitoring van nutriënten in het oppervlaktewater van stroomgebieden; Analyse van metingen in de gebieden Drentse Aa, Schuitenbeek, Krimpenerwaard en Quarles van Ufford. Wageningen, Alterra, Alterra-rapport 2222. 98 blz.; 33 fig.; 16 tab.; 30 ref. Om de invloed van het mestbeleid op de oppervlaktewaterkwaliteit te kwantificeren is inzicht in de bijdrage van (diffuse) bronnen en de transportroutes naar het oppervlaktewater noodzakelijk. Om zicht te krijgen op de nutriëntenhuishouding in vier stroomgebieden is er vanaf 2004 aanvullend in het oppervlaktewater gemeten. Voor de interpretatie van deze meetgegevens en het leggen van relaties tussen bronnen en routes waren modellen en aanvullende metingen noodzakelijk. In dit rapport worden de oppervlaktewatermetingen in ruimte en tijd voor de vier gebieden beschreven. Vervolgens wordt ingegaan op monitoring van beleid. Daarnaast zijn uit alle kennis die binnen Monitoring Stroomgebieden is opgedaan, de vijfentwintig belangrijkste tips gehaald voor het waterbeheer om zicht te krijgen op de nutriënten in het oppervlaktewater van stroomgebieden zodat de kwaliteit efficiënt kan worden gestuurd.

Trefwoorden: fosfor, Kaderrichtlijn Water (KRW), meten, mestbeleid, monitoring, nutriënten, oppervlaktewater, stikstof, stroomgebied

ISSN 1566-7197

Dit rapport is gratis te downloaden van www.alterra.wur.nl (ga naar ‘Alterra-rapporten’). Alterra Wageningen UR verstrekt geen gedrukte exemplaren van rapporten. Gedrukte exemplaren zijn verkrijgbaar via een externe leverancier. Kijk hiervoor op www.rapportbestellen.nl.

© 2011

Alterra (instituut binnen de rechtspersoon Stichting Dienst Landbouwkundig Onderzoek) Postbus 47; 6700 AA Wageningen; [email protected]

–

Overname, verveelvoudiging of openbaarmaking van deze uitgave is toegestaan mits met duidelijke bronvermelding.

–

Overname, verveelvoudiging of openbaarmaking is niet toegestaan voor commerciële doeleinden en/of geldelijk gewin.

–

Overname, verveelvoudiging of openbaarmaking is niet toegestaan voor die gedeelten van deze uitgave waarvan duidelijk is dat de auteursrechten liggen bij derden en/of zijn voorbehouden.

Alterra aanvaardt geen aansprakelijkheid voor eventuele schade voortvloeiend uit het gebruik van de resultaten van dit onderzoek of de toepassing van de adviezen.

Alterra-rapport 2222 Wageningen, oktober 2011

Inhoud

Woord vooraf

7

Samenvatting

9

1

Inleiding 1.1 Aanleiding en doel 1.2 Projectaanpak 1.3 Monitoring: meten en modelleren 1.4 Leeswijzer

13 13 13 15 15

2

Meten van de waterkwaliteit 2.1 Huidige praktijk 2.1.1 Drentse Aa 2.1.2 Schuitenbeek 2.1.3 Krimpenerwaard 2.1.4 Quarles van Ufford 2.2 Aanvullende metingen 2.2.1 Drentse Aa 2.2.2 Schuitenbeek 2.2.3 Krimpenerwaard 2.2.4 Quarles van Ufford 2.3 Slimme database

17 17 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26

3

Variatie in tijd 3.1 Langjarige trends 3.2 Toetsing aan de huidige gebiedsgerichte normen 3.3 Seizoenseffecten 3.3.1 Seizoenale variatie in totaal-N en totaal-P 3.3.2 Seizoenale variatie in de afzonderlijke nutriëntencomponenten 3.4 Neerslagoverschot 3.4.1 Statistische interventie 3.5 Meetfrequentie 3.5.1 Autocorrelogram 3.5.2 Convergentie van statistieken 3.6 Conclusie

29 29 33 35 35 37 39 41 42 42 44 48

4

Variatie in ruimte 4.1 Ruimtelijke patronen 4.1.1 Stikstof 4.1.2 Fosfor 4.2 Ruimtelijke analyse vier proefgebieden 4.2.1 Stratificatie 4.2.2 Ruimtelijke overeenkomsten 4.3 Conclusie

51 51 51 55 58 58 61 62

5

Monitoring van beleid 5.1 Kaderrichtlijn Water 5.2 Mestbeleid 5.3 Vijfentwintig tips voor monitoring nutriënten in het oppervlaktewater

63 63 64 67

Referenties

71

Bijlagen A Databeschikbaarheid B Verschillen tijdreeksen

75 89

Woord vooraf

Deze rapportage ‘Monitoring van nutriënten in het oppervlaktewater van stroomgebieden, Analyse van metingen in de gebieden Drentse Aa, Schuitenbeek, Krimpenerwaard en Quarles van Ufford’‘ vormt een slotonderdeel van het project Monitoring Stroomgebieden. Het project Monitoring Stroomgebieden richt zich op de vragen wat de invloed is van het mestbeleid op de kwaliteit van het oppervlaktewater en hoe kan worden gestuurd op schoon water. Daarvoor is op het niveau van stroomgebieden onderzocht wat de bronnen van nutriënten in het oppervlaktewater zijn en via welke transportroutes de nutriënten in het oppervlaktewater terechtkomen. Voor dit project zijn vier stroomgebieden geselecteerd: Drentse Aa, Schuitenbeek, Krimpenerwaard en Quarles van Ufford. De waterbeheerders Hoogheemraadschap van Schieland en de Krimpenerwaard, Waterschap Veluwe, Waterschap Rivierenland, Waterschap Hunze en Aa’s en Waterlaboratorium Noord participeren actief in dit project. Het project wordt aangestuurd door een stuurgroep en intensief begeleid door een commissie. In de stuurgroep en de begeleidingscommissie hebben de ministeries van EL&I en I&M als opdrachtgevers en de Unie van Waterschappen/de betrokken waterbeheerders zitting. Het project wordt uitgevoerd door Alterra Research Instituut voor de Groene Ruimte, onderdeel van Wageningen University & Research centre en Deltares. Om zicht te krijgen op de nutriëntenhuishouding in de vier stroomgebieden is er vanaf 2004 aanvullend op het reguliere meetnet van de waterbeheerders in het oppervlaktewater gemeten. Voor de interpretatie van deze meetgegevens en het leggen van relaties om de bronnen en transportroutes van nutriënten in beeld te brengen waren modellen en aanvullende metingen noodzakelijk. In dit rapport worden de metingen in ruimte en tijd voor alle gebieden beschreven. Op basis van deze resultaten zijn uitspraken gedaan over veranderingen van de bestaande meetnetten. Daarnaast zijn, uit alle kennis die binnen Monitoring Stroomgebieden is opgedaan, de vijfentwintig belangrijkste tips gehaald voor het waterbeheer om zicht te krijgen op de nutriënten in het oppervlaktewater van stroomgebieden. Dank gaat uit naar collega’s Jan Roelsma, Luuk van Gerven en Christian Siderius voor hun bijdragen en het werpen van een kritische blik op deze rapportage. Voor informatie over het project Monitoring Stroomgebieden kunt u terecht op www.monitoringstroomgebieden.nl. Daarnaast kunt u terecht bij: Dorothée van Tol-Leenders Projectleider Monitoring Stroomgebieden en corresponderend auteur 0317 - 48 42 79 [email protected]

Alterra-rapport 2222

7

8


Samenvatting

De oppervlaktewaterkwaliteit is in het landelijk gebied de aflopende decennia sterk verbeterd. Enerzijds omdat puntbronnen sterk zijn gesaneerd en anderzijds omdat het mestbeleid voor het gebruik en aanwending van nutriënten sinds de jaren tachtig is aangescherpt. Om de relatie tussen het mestbeleid en oppervlaktewaterkwaliteit te kunnen leggen is goed inzicht in de bijdrage van de verschillende (diffuse) bronnen aan de belasting van het oppervlaktewater en inzicht in de transportroutes van deze bronnen naar het oppervlaktewater noodzakelijk. Juist deze vraagstelling stond in het project Monitoring Stroomgebieden centraal: wat is de invloed van het mestbeleid op de kwaliteit van het oppervlaktewater en hoe kan worden gestuurd op schoon water. Dit onderzoek is uitgevoerd in vier stroomgebieden: de veenweidepolder Krimpenerwaard staat voor de veengebieden in Nederland, de kleipolder Quarles van Ufford voor de kleigebieden. Om goed zicht te krijgen op de manier waarop nutriënten zich in zandgebieden gedragen, is gekozen voor een stroomgebied waar een hoge nutriëntenbelasting werd verwacht - de Schuitenbeek - en een stroomgebied met een lagere belasting de Drentse Aa. In deze gebieden is gekwantificeerd wat de bronnen van nutriënten in het oppervlaktewater zijn en via welke transportroutes de nutriënten in het oppervlaktewater terecht komen. Gericht monitoren van de nutriënten in het oppervlaktewater is belangrijk om vast te kunnen stellen hoe de oppervlaktewaterkwaliteit zich binnen een stroomgebied ontwikkelt. Het voorliggende rapport is een uitwerking van de monitoring van nutriënten in het oppervlaktewater van vier stroomgebieden. Hiervoor zijn de metingen in deze gebieden geanalyseerd. Met verschillende doelstellingen meten waterbeheerders de oppervlaktewaterkwaliteit. Uit de systeemverkenningen, bij aanvang van het onderzoek in 2004, bleek dat op basis van alle beschikbare data voor geen van de vier gebieden een sluitende wateren stoffenbalans opgesteld kon worden. In aanvulling op de reguliere waterkwaliteitsmetingen zijn in samenspraak met de waterbeheerders extra meetlocaties gekozen. Voor het project Monitoring Stroomgebieden zijn in de vier stroomgebieden de bestaande oppervlaktewatermeetnetten van de waterschappen in de periode 2004 tot oktober 2010 verdicht, door het toevoegen van nieuwe meetlocaties maar ook door vaker te meten op bepaalde meetlocaties. De algemene doelstelling voor de aanvullende metingen in het project was om gegevens te verzamelen om de effecten van het mestbeleid en het aandeel van de landbouw in de belasting van het oppervlaktewater te kwantificeren. Variatie in tijd Uit langjarige meetreeksen over de gehele meetperiode blijkt dat er in de vier pilotgebieden een significante daling van de stikstofconcentraties in het oppervlaktewater optreedt. De fosforconcentraties dalen niet overal. In de Schuitenbeek en in de Krimpenerwaard is geen sprake van een daling van de totaal fosforconcentratie. In de gebieden Drentse en Quarles van Ufford daalt de totaal fosforconcentratie wel significant. Uit de statistische analyse naar optimale van de meetfrequentie blijkt dat jaargemiddelde N- en P-totaalconcentraties goed gekarakteriseerd kunnen worden met maandelijkse tot tweemaandelijkse meetreeksen. Zomergemiddelde N-totaal- en P-totaal-concentraties, voor de meetpunten van de gebieden die voor een bepaalde periode zijn beschouwd, kunnen met tweewekelijkse meetreeksen voldoende nauwkeurig berekend worden. In beide gevallen levert een intensivering van een tweewekelijkse naar een wekelijkse meetfrequentie te weinig informatiewinst op om deze verdubbeling van de meetinspanning te verantwoorden. Variatie in ruimte Er zijn grote verschillen in zomergemiddelde stikstof- en fosforconcentraties in de vier gebieden aangetroffen. De verschillen in meetwaarden tussen de gebieden zijn voor de fosforconcentraties groter dan voor de


9

stikstofconcentraties. Zo zijn de waargenomen fosforconcentraties in de Krimpenerwaard (veengebied) veel hoger (factor 5-10) dan in de resterende gebieden. Deze zijn in de Drentse Aa (zandgebied) het laagst. Naast de verschillen van het verloop van de nutriëntenconcentraties tussen de gebieden is er binnen de gebieden ook een variatie in waargenomen nutriëntenconcentraties. De ruimtelijke variatie in stikstofconcentraties is groter in de Drentse Aa dan in de andere drie gebieden. Vooral de ruimtelijke variatie in de stikstofconcentraties in het winterhalfjaar is groot in de Drentse Aa (1-10 mg/l totaal-stikstof). Voor Quarles van Ufford is de ruimtelijke variatie in stikstofconcentraties het kleinst. Een ander opmerkelijk verschil tussen de gebieden is de verhouding in stikstofconcentratie tussen het winterhalfjaar en het zomerhalfjaar. De Drentse Aa heeft de grootste verschillen in verhouding. De ruimtelijke verschillen in fosfor zijn voor Drentse Aa in tegenstelling tot stikstof gering. Voor de Krimpenerwaard is dat anders, daar zijn de ruimtelijke verschillen voor fosfor groter dan voor stikstof. In de zomer wordt de gebiedsgerichte norm voor fosfor en stikstof in de Krimpenerwaard alleen in het natuurgebied Nooitgedacht gehaald. Ook Schuitenbeek laat grote verschillen tussen de meetpunten zien. Opvallend hierbij is dat voor een aantal locaties juist hogere fosforconcentraties in het zomerhalfjaar worden aangetroffen. In de Drentse Aa en Quarles van Ufford zijn de verschillen minder groot. De resultaten van de stratificatie tussen clusters van landbouw- en natuurmeetpunten binnen de gebieden bevestigen het beeld dat in de Drentse Aa, Schuitenbeek en Krimpenerwaard landbouw de oppervlaktewaterkwaliteit negatief beïnvloedt. De resultaten van Quarles van Ufford geven aan dat naast landbouw het inlaatwater een grote bron van stikstof en fosfor is in delen van het gebied. Uit de test op paarsgewijze verschillen blijkt dat het voor de vier gebieden zeker mogelijk is om het aantal meetlocaties in het kader van de kostenefficiëntie terug te brengen. Monitoring van beleid Voor de beleidsterreinen Kaderrichtlijn Water en Mestbeleid geldt dat het doel en het schaalniveau bepalen hoe de monitoring eruit moet zien. Voor monitoring van de Kaderrichtlijn Water is het feitelijk alleen relevant om naar zomerconcentraties (voor de ecologische toestandbepaling van het oppervlaktewater) te kijken. Om de relatie tussen mestbeleid en oppervlaktewater te kunnen leggen is in ieder geval inzicht in het gehele systeem noodzakelijk om de bijdrage van de verschillende bronnen te kwantificeren. De bijdrage van vooral de verschillende diffuse bronnen is niet onafhankelijk te meten. Om de bijdrage van deze verschillende bronnen, waaronder de invloed van de huidige mestgiften, te ontrafelen zijn modellen naast goede meetdata noodzakelijk. Wanneer we ons richten op de metingen blijkt dat het zomerseizoen minder relevant is, maar dat met name gekeken moet worden naar de winter, het uitspoelingseizoen van nutriënten vanuit het land- naar het oppervlaktewatersysteem. Echter voor het gebied Krimpenerwaard wordt de fosfor die in de winter uitspoelt deels opgeslagen in de waterbodem en komt dan in de zomer vrij. De fosforconcentraties in de zomer weerspiegelen in de Krimpenerwaard deels de winteruitspoeling van nutriënten uit de (veen)bodem. De invloed van het mestbeleid wordt beter inzichtelijk door specifiek door landbouw beïnvloede meetpunten te selecteren. De totale invloed hangt echter af van de bijdrage van de andere bronnen en transportroutes naar het oppervlaktewater omdat deze factoren bepalen op welke termijn effecten verwacht mogen worden. Zo zal de invloed van het mestbeleid op de fosfaatconcentraties in bovenstroomse gebieden met relatief lage grondwaterstanden pas op lange termijn waarneembaar zijn. Dit komt doordat het fosfaat sterk in de bodem ophoopt. Ook effecten van verlaging van de nitraatconcentraties in het bovenste grondwater in de bovenstroomse delen van de droge zandgronden zullen pas op termijn tot een zichtbare verbetering van de oppervlaktewaterkwaliteit leiden, omdat het grondwater via diepe stroombanen wordt afgevoerd naar het oppervlaktewater. Daarnaast moet er niet alleen naar concentraties maar ook naar hoeveelheden die vanuit het landsysteem uitspoelen naar het oppervlaktewater gekeken worden. Dit betekent dat niet alleen concentraties belangrijk zijn maar vooral vrachten. Vrachten van nutriënten, direct gemeten of berekend, zijn belangrijk voor

10


stofbalansen en bronnenanalyses en daarmee het onderscheiden van verschillende invloeden, het vaststellen wat het effect van het mestbeleid is geweest en daarmee zorgen vrachten ook voor de selectie van de meest kosteneffectieve maatregelen om de waterkwaliteit te verbeteren. Daarnaast zijn vrachten noodzakelijk om afwenteling tussen gebieden vast te stellen. Voor betrouwbare vrachtberekeningen is het belangrijk dat debietmeetlocaties goed geijkt zijn. Doordat het project Monitoring Stroomgebieden jarenlange reeksen van metingen gecombineerd heeft met modelberekeningen is er veel kennis ontwikkeld over de watersystemen van de vier stroomgebieden. Uit al deze is een lijst met de belangrijkste tips voor het waterbeheer opgesteld. Deze vijfentwintig tips zijn bedoeld voor het waterbeheer om zicht te krijgen op de nutriënten in het oppervlaktewater van stroomgebieden.


11

12


1

Inleiding

1.1

Aanleiding en doel

De oppervlaktewaterkwaliteit is in het landelijk gebied de aflopende decennia sterke verbeterd. Enerzijds omdat puntbronnen sterk zijn gesaneerd en anderzijds omdat het mestbeleid voor het gebruik en aanwending van nutriënten sinds de jaren tachtig is aangescherpt. Vanaf de jaren tachtig zijn talloze wetenschappelijke onderzoeken gedaan naar het effect van het mestbeleid op de kwaliteit van het grondwater en het oppervlaktewater. Het bleek echter niet mogelijk om op landelijk niveau de relatie tussen het mestbeleid en de kwaliteit van het oppervlaktewater aan te tonen. Er was een gebrek aan inzicht in de bronnen en de transportroutes van nutriënten en in de processen die de waterkwaliteit beïnvloeden op het niveau van de stroomgebieden. Dat was één van de redenen waarom de commissie Spiertz II in 2000 adviseerde om op het niveau van stroomgebieden gericht onderzoek uit te voeren om het beleid handvatten te bieden om de waterkwaliteit verder te verbeteren. Dit advies werd opgepakt door de toenmalige ministeries van Landbouw, Natuurbeheer en Visserij, Volkshuisvesting, Ruimtelijke Ordening en Milieubeheer en Verkeer en Waterstaat. In 2003 begon een meerjarig onderzoek onder de naam ‘Meerjarig monitoringsprogramma naar de uit- en afspoeling van nutriënten in stroomgebieden en polders’ - kortweg Monitoring Stroomgebieden. Het project Monitoring Stroomgebieden richtte zich op de vragen wat de invloed is van het mestbeleid op de kwaliteit van het oppervlaktewater en hoe kan worden gestuurd op schoon water. Daarvoor is op het niveau van stroomgebieden onderzocht wat de bronnen van nutriënten in het oppervlaktewater zijn en via welke transportroutes de nutriënten in het oppervlaktewater terechtkomen.

1.2

Projectaanpak

In het onderzoek van Monitoring Stroomgebieden zijn metingen en modelberekeningen gedaan in vier stroomgebieden met zeer verschillende kenmerken. De veenweidepolder Krimpenerwaard staat voor de veengebieden in Nederland, de kleipolder Quarles van Ufford voor de kleigebieden. Om goed zicht te krijgen op de manier waarop nutriënten zich in zandgebieden gedragen, is gekozen voor een stroomgebied waar een hoge nutriëntenbelasting werd verwacht - de Schuitenbeek - en een stroomgebied met een lagere belasting - de Drentse Aa (Figuur 1.1).


13

Figuur 1.1 Proefgebieden Drentse Aa (groen), Schuitenbeek (bruin), Krimpenerwaard (geel) en Quarles van Ufford (blauw).

Het onderzoek van Monitoring Stroomgebieden begon met een systeemverkenning, waarbij alle bestaande kennis over de vier stroomgebieden is verzameld (Figuur 1.2). Waar nodig zijn extra veldmetingen gedaan. Zo is bijvoorbeeld gemeten aan de hoeveelheid nutriënten in de veenbodem van de Krimpenerwaard en aan oppervlaktewaterprocessen in de Drentse Aa. Met de meetresultaten zijn de kennishiaten in de vier onderzoeksgebieden opgevuld. Daarna zijn de bronnen en routes van nutriënten naar het oppervlaktewater gekwantificeerd.

Figuur 1.2 Aanpak van het project Monitoring Stroomgebieden.

Naast de gerichte extra veldmetingen zijn de bestaande oppervlaktewatermeetnetten van de waterschappen in de periode 2004 tot oktober 2010 verdicht, door het toevoegen van nieuwe meetlocaties maar ook door

14


vaker te meten aan bepaalde meetlocaties. Ieder jaar zijn de meetresultaten met de betrokken waterbeheerders geëvalueerd en opnieuw vastgelegd in meetplannen. De nieuwe metingen zijn binnen Monitoring Stroomgebieden gebruikt om procesmodellen te ontwikkelen op het niveau van het stroomgebied. Deze modellen zijn afgeleid van het bestaande, landelijke model STONE, dat in fases is verfijnd en uitgebreid. Door na iedere fase in de modellering de metingen en de modelberekeningen te koppelen, ontstond binnen het project een systeem waarmee de bronnen en routes van nutriënten in en naar het oppervlaktewater te volgen en te voorspellen zijn. Deze bevindingen zijn gerapporteerd in de systeemanalyses. Op basis van alle kennis over de bronnen en routes van nutriënten in een gebied is vervolgens uitgerekend hoe effectief sturingsmogelijkheden zijn om de nutriëntenconcentraties in het oppervlaktewater te verminderen. Naast gerichte sturing van de oppervlaktewaterkwaliteit is gericht monitoren van de nutriënten in het oppervlaktewater belangrijk.

1.3

Monitoring: meten en modelleren

De definitie van monitoring is het verzamelen van informatie aan een object door herhaald of continu waar te nemen, met als doel mogelijke veranderingen in het object vast te stellen (De Gruijter et al., 2006). Een object is bijvoorbeeld het grondwater in een regio, of het oppervlaktewater in een stroomgebied. Er kan onderscheid worden gemaakt tussen drie categorieën van monitoring, met elk een eigen doel: 1. statusmonitoring voor een kwantitatieve beschrijving van de toestand van een object, en het volgen van de veranderingen in deze toestand in de tijd; 2. trend- en effectmonitoring, gericht op het kwantificeren van mogelijke effecten van een natuurlijke gebeurtenis of een menselijke activiteit op een object; 3. compliance monitoring, om te beoordelen of de toestand van een object voldoet aan een bepaalde norm. Bij toetsing aan normen wordt doorgaans geen model gebruikt. Ook bij het verkrijgen van ‘globale’ informatie, zoals een gebiedsgemiddelde, een oppervlaktefractie of een totale concentratie hoeft geen model te worden gebruikt. Bij interesse in ruimtelijke patronen en kaartjes wordt gebruik gemaakt van modellen, bijvoorbeeld geostatistische modellen. De waarnemingen worden dan gericht geselecteerd, om een zo goed mogelijke ruimtelijke spreiding (interpolatie) te bereiken. Vooral bij effectmonitoring kan het gebruik van modellen heel nuttig zijn, bijvoorbeeld om verschillende invloeden van elkaar te scheiden. In Nederland vindt er monitoring van nutriënten in het oppervlaktewater plaats. Monitoring in het huidige waterbeheer richt zich op normtoetsing en het volgen van de toestand (zie hoofdstuk 2.1). In het project Monitoring Stroomgebieden wordt onder monitoren het combineren van meten en modelleren verstaan. Het project heeft namelijk als doel om het effect van het mestbeleid op de kwaliteit van het oppervlaktewater weer te geven. Om aan de doelstelling te voldoen moeten alle bronnen en routes van nutriënten in het oppervlaktewater inzichtelijk worden gemaakt en dus worden gescheiden, vandaar dat onder monitoring de combinatie meten en modelleren wordt verstaan.

1.4

Leeswijzer

Het voorliggende rapport is een uitwerking van de monitoring van nutriënten in het oppervlaktewater van vier stroomgebieden. Dit rapport is een vervolg op het rapport ‘Meetgegevens in de gebieden Drentse Aa, Schuitenbeek, Krimpenerwaard en Quarles van Ufford, Een eerste data-analyse ten behoeve van het tussenrapport Monitoring Stroomgebieden’ dat in 2010 is verschenen.


15

Hoofdstuk 2 beschrijft kort de huidige praktijk van de monitoring van de oppervlaktewaterkwaliteit door de vier waterbeheerders. Daarnaast zijn in dit hoofdstuk voor de stroomgebieden de aanvullingen vanuit het project Monitoring Stroomgebieden beschreven. Hoofdstuk 3 beschrijft de variatie van de nutriëntenconcentraties in de tijd. De volgende aspecten komen hierbij aan de orde: • langjarige trends • toetsing aan de gebiedsgemiddelde KRW-norm • seizoenseffecten voor totaal-stikstof en totaal-fosfor en van de afzonderlijke stikstof- en fosforcomponenten • relatie met het neerslagoverschot • meetfrequentie Hoofdstuk 4 beschrijft de variatie van de nutriëntenconcentraties in de ruimte. De volgende aspecten komen hierbij aan de orde: • ruimtelijke patronen in stikstof en fosfor in de vier gebieden • analyse op verschillen tussen landbouw- en natuurmeetpunten en voor Quarles van Ufford ook inlaatmeetpunten voor wat betreft de nutriëntenconcentraties (stratificatie) binnen de vier gebieden • ruimtelijke overeenkomsten tussen locaties In hoofdstuk 5 wordt op basis van de ervaringen uit het project Monitoring Stroomgebieden de monitoring voor de beleidsterreinen Kaderrichtlijn Water en Evaluatie Mestbeleid en de consequenties voor het huidige waterbeheer besproken. Daarnaast zijn de vijfentwintig belangrijkste tips beschreven voor het waterbeheer om zicht te krijgen op de nutriënten in het oppervlaktewater van stroomgebieden.

16


2

Meten van de waterkwaliteit

Met verschillende doelstellingen meten waterbeheerders de oppervlaktewaterkwaliteit. Dit hoofdstuk beschrijft kort de huidige praktijk van meten van de waterkwaliteit door de waterbeheerders die meedoen in het project Monitoring Stroomgebieden. Binnen het project Monitoring Stroomgebieden zijn de bestaande meetnetten van de waterbeheerders uitgebreid. Het doel van deze uitbreiding was het opbouwen van systeemkennis waarna een optimaal monitoringsysteem kan worden afgeleid. Een overzicht van hoe deze uitbreidingen eruit zien en hoe we met de data in het project zijn omgegaan staat vervolgens in dit hoofdstuk beschreven.

2.1

Huidige praktijk

2.1.1

Drentse Aa

Het stroomgebied Drentse Aa bevindt zich in het beheergebied van waterschap Hunze en Aa’s. Op diverse plaatsen in het oppervlaktewater van het gebied van waterschap Hunze en Aa’s bevinden zich meetpunten. Naast het waterschap meet drinkwaterbedrijf Groningen (figuur 2.1). Hier wordt periodiek (op de meeste punten maandelijks) gemeten hoe de kwaliteit van het oppervlaktewater is. Aan de hand hiervan worden trendanalyses gemaakt, eventuele knelpunten vastgesteld en de effecten gemeten van de getroffen maatregelen. Het waterschap Hunze en Aa’s heeft een hoofdmeetnet. Hier wordt langjarige metingen met een meetfrequentie van eenmaal per maand uitgevoerd. In de Drentse Aa liggen twee meetpunten. De variabelen die in het hoofdmeetnet worden gemeten zijn: N, P, Cl-, temperatuur, zuurstof, Chl-a, BZV, pH. Naast het hoofdmeetnet beschikt waterschap Hunze en Aa’s over een stroomgebiedsmeetnet. Dit meetnet rouleert. Eenmaal in de vier jaar vinden metingen het stroomgebied van de Drentse Aa plaats met een meetfrequentie van eenmaal per maand. Het stroomgebiedsmeetnet bestaat in het gebied van de Drentse Aa uit vijftien meetpunten. De variabelen die worden gemeten zijn: N, P, Cl-, temperatuur, zuurstof, Chl-a, BZV, pH,HCO3, Ca, K, Na, Mg, SO4. Naast Waterschap Hunze en Aa’s voert het Waterbedrijf Groningen metingen uit. Dit zijn langjarige metingen in het innamepunt van het waterbedrijf. De meetfrequentie is eenmaal per week (vanaf 1999 eenmaal per maand). De variabelen die hierbij worden gemeten zijn: N, P, K.


17

1

# S S #

2101

2203 S # 2204 S #

2211 S #

2241 S 2210 # 2212 #S S # # S

2213

2206 S #

2205 S #

S 2217 #

2240

S #

S 2216 #

2209

2207

S #

S #

Figuur 2.1 Ligging van de meetpunten van het meetnet van het waterschap Hunze en Aa’s (meetpunten 2101 t/m 2241) en het drinkwaterbedrijf Groningen (meetpunt 1).

2.1.2

Schuitenbeek

In integraal meetnet beschrijft Waterschap Veluwe met welke doelen en op welke wijze wordt gemeten. Als belangrijkste monitoringsdoelen worden onderscheiden: • Toetsen of de waterkwaliteit voldoet aan de waterkwaliteitsnormen volgend uit Europees, landelijk, provinciaal en eigen beleid van het waterschap. Vanuit onder andere de volgende kaders vindt toetsing van normen plaats: • Kaderrichtlijn Water • Zwemwaterrichtlijn • Basismeetnet chemie • Basismeetnet ecologie • HEN/SED wateren • Waterkwaliteitsspoor • Projectmatige monitoring • Het evalueren van het waterkwaliteitsbeleid, waarbij het accent voor het monitoringsplan ligt op het in beeld brengen van de toestand en ontwikkelingen in de belangrijkste watertypen; • Bewaken van het watersysteem (‘vinger aan de pols’) door het uitvoeren van jaarlijkse metingen op strategische locaties in het gebied.

18


Meetlocaties (figuur 2.2), meetfrequentie en meetpakket worden voor elk van deze doelen gespecificeerd in dit plan. Zo worden voor het meetnet Basismeetnet chemie de locaties in de wateren jaarlijks elke maand bemonsterd en geanalyseerd op algemene parameters zoals N- en P-componenten zuurstof, EGV, chloride en pH. Naast het jaarlijks Basismeetnet chemie is er een roulerend meetnet Chemie van eens per drie of eens per zes jaar.

Figuur 2.2 Ligging van meetpunten van waterschap Veluwe in het stroomgebied van de Schuitenbeek.

2.1.3

Krimpenerwaard

In het monitoringsplan waterkwaliteit (2011-2013) beschrijft het Hoogheemraadschap Schieland en de Krimpenerwaard met welke doelen en op welke wijze wordt gemeten (Hoogheemraadschap van Schieland en de Krimpenerwaard, 2011). Als belangrijkste monitoringsdoelen worden onderscheiden: • Toetsen of de waterkwaliteit voldoet aan de waterkwaliteitsnormen volgend uit Europees, landelijk, provinciaal en eigen beleid van HHSK. Vanuit de volgende kaders vindt toetsing van normen plaats: • Kaderrichtlijn Water • Zwemwaterrichtlijn • Basiskwaliteit chemie • Basiskwaliteit ecologie • Agrarisch gebruik • Waterparels. • Het evalueren van het waterkwaliteitsbeleid, waarbij het accent voor het monitoringsplan ligt op het in beeld brengen van de toestand en ontwikkelingen in de belangrijkste watertypen (meren, boezem, sloten) en deelgebieden (glastuinbouw, open teelt, natuur- en recreatiegebieden en stedelijk gebied).


19

•

Bewaken van het watersysteem (‘vinger aan de pols’) door het uitvoeren van jaarlijkse metingen op strategische locaties in het gebied.

Meetlocaties, meetfrequentie en meetpakket worden voor elk van deze doelen gespecificeerd in dit plan. Zo worden voor het meetnet basiskwaliteit chemie de locaties in de plassen en de boezems jaarlijks elke maand bemonsterd en geanalyseerd op algemene parameters zoals N- en P-componenten, zuurstof, EGV, BZV, chloride en pH. De overige watergangen in het meetnet basiskwaliteit chemie worden roulerend eens per drie jaar, een jaar lang maandelijks bemonsterd. Dit roulerende meetnet kent een onderscheid naar gebruiksfunctie: open teelten, glastuinbouw, natuur en stedelijk (figuur 2.3).

Figuur 2.3 Ligging meetnet Basiskwaliteit chemie van het hoogheemraadschap van Schieland en de Krimpenerwaard.

Naast deze reguliere metingen is er vaak behoefte aan aanvullende metingen vanuit projecten. Deze reguliereen projectmetingen worden door het Hoogheemraadschap elk jaar verwerkt in een concreet meetplan. Met de uitgevoerde metingen kunnen rapportages gemaakt worden gericht op bovenstaande doelen. Daarnaast kunnen alle verzamelde metingen worden gebruikt om de kennis van de werking van het watersysteem te vergroten door van tijd tot tijd deze te analyseren zoals bijvoorbeeld is gedaan in het project ‘waterkwaliteitsbeelden’.

2.1.4

Quarles van Ufford

Het routinematig meetnet oppervlaktewaterkwaliteit van waterschap Rivierenland kent ruim 200 meetpunten. Hier wordt periodiek (op de meeste punten maandelijks) gemeten hoe de kwaliteit van het oppervlaktewater is. Aan de hand hiervan wordt aan de normen getoetst, worden trendanalyses gemaakt, eventuele knelpunten

20


vastgesteld en de effecten gemeten van de getroffen maatregelen. In het afwateringsgebied Quarles van Ufford liggen elf van dergelijke meetpunten. Op alle meetpunten wordt een basispakket van algemeen fysischchemische parameters gemeten (pH, EGC, temp, O2, BZV, Chl-a, macro-ionen en nutriënten), op een beperkt deel van de meetpunten ook zware metalen.

Figuur 2.4 Ligging van de meetpunten van waterschap Rivierenland.

2.2

Aanvullende metingen

In de afgelopen zeven jaar is er uitgebreid gemeten in de vier stroomgebieden van het project Monitoring Stroomgebieden als aanvulling op de al aanwezige meetdata bij de waterschappen (zie voorgaande paragrafen). Voor het project Monitoring Stroomgebieden zijn in de vier stroomgebieden de metingen van de oppervlaktewaterkwaliteit geïntensiveerd. Deze intensivering heeft plaats gevonden in zowel tijd als in ruimte. De algemene doelstelling voor de aanvullende metingen in het project was om gegevens te verzamelen voor de evaluatie van het mestbeleid en om het aandeel van de landbouw in de belasting van het oppervlaktewater te kwantificeren. Uit de systeemverkenningen, op basis van alle beschikbare data, bleek namelijk dat voor geen van de vier gebieden een sluitende wateren stoffenbalans opgesteld kon worden (Roelsma et al., 2004b, Jansen et al., 2004b, Arts et al., 2005 en Soppe et al., 2005). Ook kon het aandeel van de landbouw aan de belasting van het oppervlaktewater op basis van de beschikbare data niet gekwantificeerd worden. In aanvulling op de reguliere waterkwaliteitsmetingen zijn in samenspraak met de waterbeheerders extra meetlocaties gekozen. De specifieke uitgangspunten van de aanvullende metingen zijn per pilotgebied beschreven in de werkplannen (Roelsma en Wanningen, 2004a; Jansen en Sicco Smit, 2004a; Arts en Van der Bolt, 2004; Roelsma en Van der Bolt, 2004c). De bestaande waterschapsmeetnetten bestaan uit benenedenstrooms gelegen meetlocaties waar water vanuit een groot gebied met invloed van verschillende nutriëntenbronnen is gemengd. De meeste locaties uit de reguliere waterschapsmeetnetten werden maandelijks bemonsterd. De aanvullingen voor het project


21

Monitoring Stroomgebieden betroffen een detaillering, zowel ruimtelijk als temporeel. Zo zijn er nieuwe meetlocaties gekozen in deelgebieden die hoofdzakelijk door de landbouw of hoofdzakelijk door natuur beïnvloed worden. Daarnaast is er op een aantal locaties overgegaan op wekelijkse, en/of debietproportionele bemonstering. Het meetnet in de Drentse Aa en Schuitenbeek is verdicht door het toevoegen van extra meetlocaties. De gebieden Krimpenerwaard en Quarles van Ufford, welke afhankelijk zijn van het inlaatwater van elders zijn bij de inlaten frequenter bemeten. De meetnetten zijn jaarlijks, samen met de betrokken waterbeheerder, geëvalueerd en daar waar nodig aangepast. Deze evaluaties zijn samen met de betrokken waterbeheerders jaarlijks vastgelegd in zogenaamde meetplannen. De meetnetten geven informatie over de volgende variabelen: 1 Aan- en afvoer van water, stikstof en fosfor, om een waterbalans en een massabalans voor stikstof en fosfor te kunnen opstellen. Daartoe is in elk gebied één of meerdere debietproportionele monitoringstations ingericht. 2 Chemische variabelen: orthofosfaat, ammonium, nitraat, sulfaat, totaal stikstof of Kjeldahl stikstof, totaal fosfaat, zuurstof, zuurgraad, elektrische geleidbaarheid, chloride, alkaliniteit. 3 Ecologische kwaliteit van oppervlaktewater: minimaal samenstelling en abundantie van de waterplanten (incl. flab) en chlorofyl-a. De figuren 2.5 t/m 2.8 geven een overzicht van de gegevensbeschikbaarheid op de verschillende meetlocaties in de vier pilotgebieden over de waarnemingsperiode van het project Monitoring Stroomgebieden: 2004-2010. In deze figuren zijn alle meetlocaties opgenomen met meer dan 50 metingen in de periode 20042010. Uit deze figuren blijkt de relatief grote meetinspanning bij de belangrijke ‘blauwe knooppunten’; de uitstroompunten van (deel)stroomgebieden en de belangrijkste inlaatlocaties voor de polders Krimpenerwaard en Quarles van Ufford. Deze locaties zijn veelal wekelijks bemonsterd. De locaties voor de ruimtelijke detaillering zijn over het algemeen met een tweewekelijkse of maandelijkse frequentie bemonsterd. Bijlage A geeft voor alle pilotgebieden schematisch de databeschikbaarheid weer voor de stikstof- en fosforcomponenten. Elke meting wordt hierin aangegeven als symbool op een tijdlijn. In een apart schema wordt steeds ingezoomd op de tijdlijn van Monitoring Stroomgebieden (2004-2010).

2.2.1

Drentse Aa

Als aanvulling op de al aanwezige meetdata bij het waterschap is er in de Drentse Aa op diverse locaties metingen in het oppervlaktewater verricht (Roelsma et. al, 2008). Voor het stroomgebied de Drentse Aa is aanvullend in het oppervlaktewater gemeten met behulp van twee debietsproportionele meetstations, waarvan één benedenstrooms en één in een landbouwintensief deelgebied, genaamd het Zeegserloopje (meetpunt 2204, figuur 2.5). Het meetnet is jaarlijks, samen met het waterschap, geëvalueerd en daar waar nodig aangepast. Zo is het meetnet in de Drentse Aa verdicht door het toevoegen van extra meetlocaties, maar ook door vaker in de tijd (wekelijks en tweewekelijks) te gaan meten. Het aantal locaties varieert daarmee per jaar.

22


Figuur 2.5 Beschikbaarheid waterkwaliteitsgegevens (locaties en aantal bemonsteringsrondes 2004-2010) in het pilotgebieden de Drentse Aa.

2.2.2

Schuitenbeek

Als aanvulling op de al aanwezige meetdata bij het waterschap zijn er in de Schuitenbeek op diverse locaties metingen in het oppervlaktewater verricht. Het meetnet is jaarlijks, samen met het waterschap, geëvalueerd en daar waar nodig aangepast (Jansen et a, 2008). Zo is het meetnet in de Schuitenbeek verdicht door het toevoegen van extra meetlocaties, maar ook door vaker in de tijd (wekelijks en tweewekelijks) te gaan meten. In de periode 2004-2010 is op een twintigtal locaties de oppervlaktewaterkwaliteit in het stroomgebied gemeten. Hierbij wordt een onderscheid gemaakt tussen een continu meetpunt, systeemmeetpunten en bronmeetpunten (Tabel 2.1). Op het continue meetpunt wordt de afvoer continu geregistreerd. De meting van de waterkwaliteit vindt plaats door debietproportionele (volumeproportionele) bemonstering. Het continue meetpunt is al sinds 1988 operationeel en bij aanvang van dit project is besloten om deze continue metingen op dezelfde locatie voort te zetten. Hierin zijn alleen nutriënten bepaald (ortho-fosfaat, totaal fosfaat, nitraat, nitriet, ammonium, Kjeldahl stikstof). De meeste waterkwaliteitsgegevens in het gebied Schuitenbeek zijn op deze locatie beschikbaar (figuur 2.6). Op alle andere punten zijn behalve de nutriënten ook de zuurstof, zuurgraad, elektrische geleidbaarheid, temperatuur, sulfaat, chloride en alkaliniteit bepaald. De systeempunten zijn zo gekozen, dat hiermee de relatie tussen de verschillende deelstroomgebieden ten aanzien van afvoer van water en nutriëntenvrachten zo goed mogelijk kan worden gevolgd. Op deze punten wordt tweewekelijks een volledige kwaliteitsanalyse en een afvoermeting met een Ott-molen uitgevoerd. De bronpunten zijn zo gekozen, dat hier de relatie tussen de oppervlaktewaterkwaliteit en het landgebruik zo goed mogelijk kan worden gevolgd. Van deze punten wordt dus verwacht, dat de waterkwaliteit karakteristiek


23

is voor een bepaald landgebruik, zodat deze punten representatief zijn voor dit landgebruik. Deze locaties zijn maandelijks bemonsterd. Tabel 2.1 Overzicht meetpunten Schuitenbeek.

Type

Meetpunt

Frequentie Kwaliteit

Afvoer

Continu meetpunt

25210 25200, 25202, 25216, 25217, 25302, 25304, 25305, 25309, 25311, 25316, 25318 25004, 25218, 25293, 25300, 25306, 25307, 25310, 25312, 25314, 25319

Continu (wekelijks) Tweewekelijks

Continu Tweewekelijks

Maandelijks

--

Systeempunten

Bronpunten

Figuur 2.6 Beschikbaarheid waterkwaliteitsgegevens (locaties en aantal bemonsteringsrondes 2004-2010) in pilotgebied de Schuitenbeek.

2.2.3

Krimpenerwaard

In het kader van het project zijn in de Krimpenerwaard in aanvulling op de meetinspanning van het Hoogheemraadschap van Schieland en de Krimpenerwaard, vanaf 2004 tot oktober 2010 op vijftien tot twintig (per jaar verschillend) locaties in hoofdwaterlopen en sloten binnen het gebied maandelijks monsters genomen (Kroes et a, 2008). Deze zijn geanalyseerd op een 13-tal waterkwaliteitsparameters (orthofosfaat, ammonium, nitraat, sulfaat, Kjeldahl-stikstof, totaal fosfor, zuurstof, zuurgraad, elektrische geleidbaarheid, chloride, alkaliniteit, Chlorophyl-a) (Tabel 2.2 en Figuur 2.7).

24


De watermonsters van de vijf locaties langs de randen van het gebied worden wekelijks bemonsterd en geanalyseerd op Chloride, N- en P. Bij de twee inlaatlocaties zijn watermonsters genomen en analyses uitgevoerd in perioden waarin water wordt ingelaten (1 maart t/m 30 september). Tabel 2.2 Overzicht meetpunten Krimpenerwaard.

Meetlocatie

Hoofdwatergang

Sloot

Totaal aantal

Gebied

0208, 0212, 1034, 0471,

0464, 0506, 0306,

15

0868

0470, 0862, 0476, 0869, 0870, 1031, 0213

Inlaat

0427, 0801,

2

Uitlaat

1001, 0427, 0801

3

Figuur 2.7 Beschikbaarheid waterkwaliteitsgegevens (locaties en aantal bemonsteringsrondes 2004-2010) in het pilotgebied de Krimpenerwaard.

2.2.4

Quarles van Ufford

In 2004 zijn in het bemalingsgebied Quarles van Ufford, in nauw overleg met het Waterschap Rivierenland, twintig meetpunten geselecteerd. Ieder meetpunt kent een maandelijkse meetfrequentie (Siderius et al., 2008). In overleg met het waterschap is een locatie van een debietproportionele meetopstelling (continu monitoringstation) vastgesteld. Vanaf april 2005 is begonnen met debietproportionele bemonstering bij het uitlaatpunt (PMW0238). Op alle locatie zijn de monsters geanalyseerd op een veertien--tal waterkwaliteitsparameters (orthofosfaat, ammonium, nitraat, nitriet, sulfaat, Kjeldahl-stikstof, totaal stikstof, totaal fosfor, zuurstof, zuurgraad, elektrische geleidbaarheid, chloride, alkaliniteit, Chlorophyl-a). De monsters uit het debietproportionele meetstation zijn niet geanalyseerd op elektrische geleidbaarheid, zuurstof en zuurgraad).


25

Naast deze twintig meetpunten werden drie extra meetpunten (MMW0001, MMW0006 en MMW0029) door het waterschap bemonsterd in het kader van het routinematig meetnet (figuur 2.8). Een aantal meetpunten wordt niet maandelijks maar wekelijks bemonsterd. Dit zijn de vier inlaten (MMW0029, PMW0153, PMW0154 en PMW0178) en twee andere meetpunten (PMW0220 en PMW0187).

Figuur 2.8 Beschikbaarheid waterkwaliteitsgegevens (locaties en aantal bemonsteringsronden 2004-2010) in het pilotgebied Quarles van Ufford.

2.3

Slimme database

Vanaf 2004 tot oktober 2010 is er naast de reguliere metingen van de waterbeheerder in het kader van het project Monitoring Stroomgebieden aanvullend gemeten. Al deze metingen zijn gestructureerd opgeslagen in een database (Walvoort en Van Tol, 2009). In tegenstelling tot de meeste gangbare databases is deze slimme database voorzien van een filter waarmee zo veel mogelijk wordt voorkomen dat foutieve gegevens in de database terechtkomen. De meetgegevens zijn zeer heterogeen van aard. Metingen bestaan niet alleen uit een meetwaarde, maar ook uit een aantal andere zaken die van groot belang zijn bij de interpretatie van de meting. Belangrijk voor de kwantitatieve meetwaarden is bijvoorbeeld de eenheid (bijvoorbeeld mg/l, g/l, m³/s). Dit attribuut maakt het mogelijk om tijdens de gegevensverwerking de eenheden op elkaar af te stemmen. Daarnaast zijn de coördinaten van de meetlocatie belangrijk. Hieruit kan de positie worden afgeleid van de meetlocatie ten opzichte van bijvoorbeeld landbouw- en natuurgebieden, inlaten, industriële lozingspunten, of rioolwaterzuiveringsinstallaties (RWZI’s). Ook kan worden bepaald of de meetlocatie in een hoofdwaterloop ligt of in een sloot. Ook de tijdperiode waarop de meting betrekking heeft is relevant. Hieruit kan bijvoorbeeld worden afgeleid of het een momentopname is of een dag- of weekgemiddelde. Ook blijkt hieruit het seizoen waarin de meting is verricht. Dat laatste is relevant voor bijvoorbeeld normtoetsing. Voorts is de meetwaarde afhankelijk van de gehanteerde veldmethode (steekmonster, molenmeting, mengmonster, enz.) en de gebruikte laboratoriummethode (colorimetrisch, elektrochemisch, al dan niet gefilterd, enz.). Kennis van deze zaken is noodzakelijk om te voorkomen dat bijvoorbeeld gefilterde en ongefilterde fosformetingen bij de gegevensverwerking op één hoop worden geveegd. Tot slot kunnen de meetresultaten van laboratorium tot laboratorium verschillen. Daarom zijn tevens de instanties die het veld- en laboratoriumwerk hebben uitgevoerd van belang. Al deze zaken zijn gedurende de looptijd van het project voor iedere meting opgeslagen in de slimme database. Gegevens kunnen eenvoudig aan de database worden toegevoegd. Ook het opvragen van gegevens uit de database is relatief eenvoudig. De database kan ook op basis van de opgeslagen gegevens afgeleide

26


gegevens berekenen. Zo kon bijvoorbeeld het totale stikstofgehalte worden geschat op basis van afzonderlijke stikstofcomponenten. De beschikbare informatie in de database is op deze wijze optimaal binnen het project Monitoring Stroomgebieden benut.


27

28


3

Variatie in tijd

3.1

Langjarige trends

Op een aantal meetlocaties werd de waterkwaliteit al door de waterschappen gemonitord voordat de projectmetingen voor Monitoring Stroomgebieden in 2004 van start gingen (hoofdstuk 2). Dit zijn voornamelijk de benedenstroomse meetlocaties, waarin het water vanuit verschillende deelstroomgebieden (natuur, landbouw, bebouwd) samenkomt en de verschillende nutriëntenbronnen (landbouw, inlaatwater, RWZI’s) gemengd zijn. De metingen op deze locaties geven inzicht in de langjarige ontwikkeling in de waterkwaliteit in de pilotgebieden. Er zijn langjarige trends is de totaal-N en totaal-P-concentraties bepaald, zie figuur 3.1 en figuur 3.2. Hiervoor is de Sen’s slope estimator en een Lowess-smooth toegepast. De Sen’s slope estimator met als officiële naam de Theil-Sen hellingschatter (Hirsch et al., 1982) is een robuuste non-parametrische trendschatter. Robuust betekent dat de methode weinig gevoelig is voor extreme waarden en perioden zonder metingen in de meetreeks, dit in tegenstelling tot bijvoorbeeld lineaire regressie. Non-parametrisch wil zeggen dat de dataset niet normaal verdeeld hoeft te zijn, wat bij waterkwaliteitsgegevens ook vaak niet het geval is. De Theil-Sen hellingschatter bepaalt de mediane trend uit alle mogelijke trends tussen onderlinge datapunten. Dit levert de helling en het intercept van de mediane trendlijn door de meetreeks op. De Lowess-smooth, kortweg LOWESS (LOcally WEighted Scatterplot Smoothing) is een kromme trendlijn gebaseerd op ‘lopend’ fitten van polynomen (krommen) op een steeds opschuivend gedeelte van de meetreeks (Cleveland, 1979). Het principe lijkt op een lopend gemiddelde of een lopende mediaan, waarbij voor een steeds één tijdstap opschuivend deel van de meetreeks het gemiddelde of de mediaan wordt berekend. De LOWESS is wel rekenintensiever, aangezien voor elk deel van de meetreeks een lokale polynoom wordt gefit met de kleinste kwadraten methode. Bij het fitten tellen de datapunten dicht bij het centrale datapunt zwaarder mee dan de meetpunten verder weg. De zogenaamde ‘smoothing span’ parameter bepaalt de grootte van de subdataset rond het centrale datapunt dat meedoet met het fitten van de polynoom. Bij een grote spanwijdte wordt de lijn vlakker en minder gevoelig voor uitschieters in de dataset. Bij kleine spanwijdtes volgt de LOWESS trendlijn meer de kleinere variaties in de dataset. De gebruikte spanwijdte voor de LOWESS is 0.4 jaar.


29

Figuur 3.1 Trendanalyse van het totaal-stikstofgehalte voor de meest dominante uitstroompunten van de vier pilotgebieden. De groene gestippelde lijn geeft de Sen trendlijn weer, de rode lijn is een LOWESS.

30


Figuur 3.2 Trendanalyse van het totaal-fosforgehalte voor de meest dominante uitstroompunten van de vier pilotgebieden. De groene gestippelde lijn geeft de Sen trendlijn weer, de rode lijn is een LOWESS

Uit langjarige meetreeksen (Figuur 3.1en 3.2) blijkt dat er in alle vier de pilotgebieden een daling van de stikstofconcentraties in het oppervlaktewater optreedt. De fosforconcentraties dalen niet overal. In de Schuitenbeek en in de Krimpenerwaard is geen sprake van een daling van de totaal fosfor-concentratie. Opvallend is dat in de periode 1995-2003 de fosforconcentratie in de Krimpenerwaard volgens de LOWESS lijn toeneemt en na 2006 behoorlijk afneemt. In de polder Quarles van Ufford wordt er wel een lichte daling gedetecteerd, maar is de significantie van deze trend laag. In Gerven et al., 2011b, Roelsma et al., 2011a, Roelsma et al., 2011b en Siderius et al., 2011 is de trend in deze langjarige meetreeks voor de vier pilot stroomgebieden verder geanalyseerd. Uit figuur 3.1 en figuur 3.2 blijkt dat de temporele variaties op de korte termijn groot zijn, vergeleken met de langjarige gemiddelde trend in de waterkwaliteit. De lengte van de meetreeksen maken het echter mogelijk om


31

ondanks de grote variatie een gemiddelde langjarige trend te detecteren. Het is echter niet mogelijk te concluderen of de dalende trend in de nutriëntenconcentraties ook in de laatste jaren van de meetreeks nog doorzet. Voor de meeste gebieden lijkt er vanaf 2005 geen duidelijke verdere daling in de stikstof- en fosforconcentraties op te treden. Totaal-fosfor in de Krimpenerwaard is hierop mogelijk een uitzondering. De significantie van de trendanalyses is berekend met de Seasonal Mann Kendall trendtest. Dit is een robuuste, non-parametrische trendtest die speciaal bedoeld is voor meetgegevens met een seizoenspatroon (Hirsch en Slack, 1984). Robuust wil zeggen dat de test ongevoelig is voor extreme waarden in de meetreeks en goed kan omgaan met perioden zonder metingen. Non-parametrisch betekent dat het voor deze test niet nodig is dat de metingen normaal verdeeld zijn, wat bij waterkwaliteitsgegevens ook vaak niet het geval is. De test is afgeleid van de gewone Mann Kendall trendtest die de significantie en de richting van een trend aangeeft. De Seasonal Mann Kendall trendtest berekent de statistieken echter eerst per maand over de hele periode (bijvoorbeeld alle metingen in januari) en aggregeert ze vervolgens. Of een trend significant is hangt af van de grootte (steilheid) van de trend, maar ook van de lengte van de meetreeks. Het is mogelijk dat een op het oog duidelijke trend toch niet als significant uit de test komt omdat de meetreeks te kort is of doordat er te veel gaten in de meetreeks zitten. In de tabellen 3.1 en 3.2 is voor iedere trendtest de Seasonal Mann Kendall-tau (SMK-tau) gegeven en de 2zijdige p-waarde. De SMK-tau geeft de richting en sterkte van de trend aan. Negatief betekent een neerwaartse trend en positief een opwaartse trend. De p-waarde geeft de significantie van de trend. Is deze waarde lager dan 0,01, dan is de trend significant met 99% zekerheid. Daarnaast is de helling van de trend weergegeven. Deze helling geeft aan met hoeveel mg/l voor totaal stikstof en μg/l voor totaal fosfor de jaarlijkse concentratie afneemt en een enkele geval geeft de helling een toename van de jaarlijkse concentratie weer. Tabel 3.1 Resultaten Seasonal Mann Kendall trendtest voor de gehele meetreeks (grijs= geen significante trend (p>0,01)).

Stikstof (N)

Drentse Aa

Schuitenbeek

Krimpenerwaard

Quarles van Ufford

32

Fosfor (P)

SMK-tau

-0,26

-0,22

p

5,2*10-11

5,3*10-8

helling

-0,065 mg/l per jaar

-2,2 μg/l per jaar

SMK-tau

-0.,44

-0,097

P

0,00

0,046

helling

-0,13 mg/l per jaar

-1,9 μg/l per jaar

SMK-tau

-0,29

0,030

P

1,1*10-13

0,43

helling


-0,71 μg/l per jaar

SMK-tau

-0,33

-0,21

p helling


3,1*10

-11


1,6*10-5 -2,5 μg/l per jaar

Tabel 3.2 Resultaten Seasonal Mann Kendall trendtest voor de meetreeks vanaf 2000 (grijs= geen significante trend (p>0,01)).

Drentse Aa

Schuitenbeek

Krimpenerwaard

Quarles van Ufford

Stikstof (N)

Fosfor (P)

SMK-tau

-0,30

-3,0

p

5,2*10

helling

-0,16 mg/l per jaar

-6,6 μg/l per jaar

SMK-tau

-0,42

0,047

p

1,6*10-7

0,56

3,2*10-5

-5

helling

-0,17 mg/l per jaar

+3,4 μg/l per jaar

SMK-tau

-0,30

-0,33

p

1,9*10

helling


-53 μg/l per jaar

SMK-tau

-0,085

-0,134

p

0,26

0,075

helling


-4,3 μg/l per jaar

1,9*10-6

-5

De trendanalyse van de meetreeks zoals zichtbaar in de figuren 3.1 en 3.2 is in de Drentse Aa, onafhankelijk van de gekozen tijdperiode waarop de analyses zijn uitgevoerd, significant dalend. Dit geldt voor zowel stikstof als fosfor. Voor de gebieden Schuitenbeek en Krimpenerwaard is voor stikstof de trend dalend significant. Wanneer naar de gehele meetreeks voor fosfor wordt gekeken is er voor beide gebieden geen significante trend waargenomen. Echter wanneer naar een korte periode wordt gekeken is er, vanaf 2000 in de Krimpenerwaard, voor fosfor wel een significant dalende trend berekend. Voor het gebied Quarles van Ufford is de periode waarop gekeken wordt naar een trend zeer bepalend of een trend wel of niet significant is. Zo wordt er voor zowel stikstof als fosfor een significante dalende trend berekend als er wordt gekeken naar de gehele meetreeks. Wanneer er alleen wordt gekeken naar een meetreeks vanaf 2000 wordt er voor zowel stikstof als fosfor geen trend berekend. Deze resultaten maken duidelijk hoe belangrijk het is om over een lange periode meetgegevens te hebben.

3.2

Toetsing aan de huidige gebiedsgerichte normen

Een belangrijke vraag voor de waterkwaliteitsbeheerder is in hoeverre de waterkwaliteit in de stroomgebieden voldoet aan de normen. Volgens de Kaderrichtlijn Water moet al het natuurlijke oppervlaktewater een goede ecologische toestand (GET) hebben. Nederland heeft vooral kunstmatige en sterk veranderde wateren waarvoor een goed ecologisch potentieel (GEP) moet worden gehaald. De nutriëntenconcentraties in het oppervlaktewater zijn relevante kenmerken die bepalen of een water een GET of GEP heeft. Waterschappen bepalen in overleg met de provincies, de rijksoverheid en (lidstaten binnen) de Europese Unie welke normen voor bijvoorbeeld concentraties aan stikstof en fosfor worden gehanteerd. Voor de vier stroomgebieden die binnen Monitoring Stroomgebieden zijn onderzocht zijn de normen in tabel 3.3 weergegeven. De normen gelden voor de concentraties in het zomerhalfjaar (1 april - 30 september).


33

Tabel 3.3 Gebiedsgerichte normen (GEP) voor de waterlichamen uit de Kaderrichtlijn Water in de vier onderzochte gebieden. In kleinere toeleverende wateren kunnen andere doelen gelden. De normen gelden voor de gemiddelde concentratie gedurende het zomerhalfjaar (april--september).

Gebied

Totaal stikstof

Totaal fosfor

(mg/l)

(mg/l)

Drentse Aa Schuitenbeek

2,2 4,0

0,08 – 0,10 0,14

Krimpenerwaard Quarles van Ufford

2,4 2,8

0,22 0,15

In figuur 3.3 is voor de periode van 2004-2010 per jaar de zomergemiddelde stikstof- en fosforconcentratie voor alle meetlocaties in de vier pilotgebieden gepresenteerd. Hieruit blijkt dat er grote verschillen in zomergemiddelde stikstof- en fosforconcentraties in de vier gebieden worden aangetroffen. De verschillen in meetwaarden tussen de gebieden zijn voor de fosforconcentraties groter dan voor de stikstofconcentraties. Zo zijn de waargenomen fosforconcentraties in de Krimpenerwaard (veengebied) veel hoger (factor 5-10) dan in de andere gebieden. De fosforconcentraties zijn in de Drentse Aa (zandgebied) het laagst. Voor stikstof overschrijdt de zomergemiddelde concentratie alleen in de Krimpenerwaard de gebiedsgerichte norm weliswaar lichtelijk. De zomergemiddelde stikstofconcentraties in de Schuitenbeek zijn hoger, maar blijven onder de gebiedsgerichte norm van 4,0 mg/l. Ook in de Drentse Aa en in Quarles van Ufford ligt de zomergemiddelde stikstofconcentratie over het algemeen net onder de norm. Dat wil niet zeggen dat er in de gebieden op alle meetlocaties en in alle deelstroomgebieden aan de norm wordt voldaan, maar gemiddeld blijven de stikstofconcentraties er in de zomer vlak onder. Meer over de ruimtelijke verschillen in de concentraties is te vinden in hoofdstuk 4. In de Krimpenerwaard wordt ook voor fosfor de gebiedsgerichte norm overschreden. De waterbodem speelt hierbij een belangrijke rol (Gerven et al., 2011a). Wel lijkt er vanaf 2006 een dalende trend in de zomergemiddelde fosforconcentraties te zijn die verband houdt met een veranderend beleid voor inlaatwater. In de Schuitenbeek stijgt de zomergemiddelde fosforconcentraties vanaf 2005 en wordt de norm inmiddels ruimschoots overschreden. In de Drentse Aa en in Quarles van Ufford schommelen de zomergemiddelde fosforconcentraties rond de norm. Hier zijn geen grote veranderingen.

34


Figuur 3.3 Zomergemiddelde (april - september) concentraties stikstof en fosfor in het oppervlaktewater in de vier pilotgebieden voor alle meetlocaties per jaar. De rode lijnen geven de gebiedsgerichte normen weer.

3.3

Seizoenseffecten

3.3.1

Seizoenale variatie in totaal-N en totaal-P

In de figuren waarin de langjarige trends zijn weergegeven (Figuur 3.1 en Figuur 3.2) komt in alle gebieden een duidelijk seizoenspatroon in de stikstofconcentraties naar voren met hoge concentraties in de winter en lagere concentraties in de zomer. Het patroon van de fosforconcentraties (figuur 3.2) wordt gedomineerd door individuele uitschieters die een eventueel seizoenspatroon vertroebelen. De verschillen tussen de seizoenen geven een eerste indicatie van de dominante bronnen en processen die de waterkwaliteit bepalen. Voor de uitspoeling van nutriënten vanuit landbouwpercelen is een neerslagoverschot nodig, wat voornamelijk gedurende het winterhalfjaar optreedt. Bij een neerslagtekort gedurende het zomerhalfjaar is de invloed van kwel, inlaatwater en RWZI-effluent groter. Hiernaast moet rekening gehouden worden met de grotere activiteit van biochemische opname- en omzettingsprocessen bij de hogere temperaturen in het zomerhalfjaar. Voor een beter inzicht in de spreiding van de gemeten stikstof- en fosforconcentraties per maand zijn de gegevens van alle meetlocaties in figuur 3.4 en figuur 3.5 per maand samengevat met boxplots. Deze boxplots geven de mediaan, de 25- en 75-percentiel en de uitschieters van de metingen. Ondanks de grote (ruimtelijke) spreiding in de gemeten concentraties per maand zijn de verschillen tussen het zomer- en winterhalfjaar voor zowel stikstof als fosfor duidelijk waarneembaar. Zowel in de zomer als in de winter komen er uitschieters voor die ver boven de gebiedsgerichte norm liggen. In de Drentse Aa is de spreiding in de stikstofconcentraties in het winterhalfjaar groter dan in de andere gebieden. Deze spreiding hangt samen met het gevarieerde landgebruik (landbouw/natuur) in het gebied. In Quarles van Ufford zijn de winterconcentraties lager dan in de andere gebieden en is het verschil tussen zomer en winter het kleinst. Mogelijk heeft dat te maken met de doorspoeling van dit gebied met inlaatwater vanuit de Maas, wat ook doorgaat in een deel van de winter.


35

Voor fosfor is de ruimtelijke spreiding en de invloed van uitschieters groot, waardoor het verschil tussen de zomer- en winterconcentraties minder duidelijk is dan bij stikstof (figuur 3.4). Toch is dit verschil voor de Schuitenbeek, de Krimpenerwaard en Quarles van Ufford nog duidelijk waarneembaar. De stijgende trend in de zomergemiddelde fosforconcentraties in de Schuitenbeek (figuur 3.5)) is ook zichtbaar in de winterconcentraties. Ook voor Quarles van Ufford lijken de fosforconcentraties in het winterseizoen te zijn toegenomen.

Figuur 3.4 Maandstatistieken van de stikstofconcentraties in het oppervlaktewater voor de vier pilotgebieden voor de periode 2004-2008 voor alle meetlocaties opgesplitst in zomer (rood) en winter (blauw). De donkerrode lijnen geven de gebiedsgerichte norm weer.

36


Figuur3.5 Maandstatistieken van de fosforconcentraties in het oppervlaktewater voor de vier pilotgebieden voor de periode 2004-2008 voor alle meetlocaties opgesplitst in zomer (rood) en winter (blauw). De donkerrode lijnen geven de gebiedsgerichte norm weer.

3.3.2

Seizoenale variatie in de afzonderlijke nutriëntencomponenten

In figuur 3.6 zijn de gemiddelde maandelijkse concentraties van de afzonderlijke stikstofcomponenten (ammonium, nitraat, organische stikstof) in het oppervlaktewater in de vier gebieden weergegeven. Een opvallende waarneming is dat de organische stikstofconcentraties vrij constant zijn gedurende het jaar en voor drie van de vier gebieden net boven de 1 mg/l liggen. Voor de Krimpenerwaard is de organische stikstofconcentratie tweemaal hoger dan in de andere gebieden. Voornamelijk in de periode januari-april zijn de organische stikstofconcentraties hoog in de Krimpenerwaard. In dezelfde periode worden hoge organischfosforconcentraties en chlorofyl-a concentraties gemeten. Het seizoenspatroon in de nitraatfractie is in alle gebieden een belangrijke oorzaak van het seizoenspatroon voor stikstof (figuur 3.6). Vooral in de Drentse Aa is het verschil tussen de nitraatconcentraties in de zomer (ca. 0,5 mg/l) en winter (ca. 3,5 mg/l) erg groot. Ammonium heeft alleen in de Krimpenerwaard een belangrijk aandeel in het seizoenspatroon. De ammoniumconcentraties variëren in de Krimpenerwaard tussen de ca. 1,5 mg/l in de winter en de ca. 0,5 mg/l in de zomer. In Schuitenbeek is de ammoniumconcentratie in het oppervlaktewater gedurende het gehele jaar zo’n 0,75 mg/l. Dit is voor een zandgebied opvallend hoog. In


37

Roelsma et al., 2011b wordt hier nader op ingegaan. In de Drentse Aa en in Quarles van Ufford zijn de ammoniumconcentraties erg laag ten opzichte van de andere stikstofcomponenten.

Figuur 3.6 Gemiddelde maandelijkse ammonium-, nitraat- en organische stikstofconcentratie in het oppervlaktewater in de vier gebieden over de periode 2004-2010. De gestippelde rode lijnen geven de gebiedsgerichte norm voor totaal stikstof weer.

In figuur 3.7 zijn de gemiddelde maandelijkse concentraties van de afzonderlijke fosforcomponenten (orthofosfaat en organische fosfor) in het oppervlaktewater in de vier gebieden weergegeven. Hieruit blijkt dat de hoge fosforconcentraties in de Krimpenerwaard hoofdzakelijk in minerale vorm (dus ortho-fosfaat) voorkomen. De lagere ortho-fosfaatconcentraties in periode januari-maart in de Krimpenerwaard valt samen met hogere gemeten chlorofyl-a concentraties (algenbloei). In diezelfde periode wordt juist een hogere organische fosforconcentratie gemeten. Dit patroon duidt op opname van ortho-fosfaat in de biomassa van algen in deze periode. De verhoogde ortho-fosfaatconcentraties in de zomerperiode worden veroorzaakt door remobilisatie van fosfaat uit de waterbodem door zuurstofloze (gereduceerde) omstandigheden in de zomer (Gerven et al., 2011a en Gerven et al., 2011b). In de gebieden Drentse Aa (zandgebied) en Quarles van Ufford (kleigebied) worden het gehele jaar lage orthofosfaatconcentraties gemeten. In Schuitenbeek zijn zowel de ortho-fosfaat- als de organisch fosfaatconcentraties hoger dan in de Drentse Aa. Opvallend zijn de hoge uitschieters van organisch fosfaatconcentraties in Quarles van Ufford in de wintermaanden en dan vooral in februari. Deze worden hoofdzakelijk veroorzaakt door extreme uitschieters in een meetpunt (PMW0187) met meerdere pieken rond de 5 mg/l en een uitschieter van meer dan 25 mg/l. Een duidelijke oorzaak voor deze pieken is niet achterhaald.

38


Figuur 3.7 Gemiddelde maandelijkse ortho-fosfaat- en organische fosforconcentratie in het oppervlaktewater in de vier gebieden over de periode 2004-2010. De gestippelde rode lijnen geven de gebiedsgerichte norm voor totaal fosfor weer.

3.4

Neerslagoverschot

In paragraaf 3.3.1 en 3.3.2 is de variatie van nutriëntenconcentraties door het jaar duidelijk weergegeven. Een belangrijke oorzaak voor deze variatie is de hoeveelheid neerslag die in een bepaalde periode valt. Figuur 3.8 geeft een duidelijk beeld van de seizoensvariatie door het neerslagoverschot voor het jaar 2005. Het jaar 2005 kent geen extreem natte of droge periode. In figuur 3.8 worden de meetgegevens gepresenteerd van dezelfde locaties (de uitstroompunten) als in de figuren met de langjarige trends (Figuur 3.1 en Figuur 3.2). Dit zijn de belangrijkste uitstroompunten van de stroomgebieden. Voor alle gebieden komt uit figuur 3.8 de relatie tussen waterkwantiteit (neerslag en afvoer) en de nutriëntenconcentraties naar voren. Naast duidelijke seizoenspatronen reageren de concentraties ook op individuele regenbuien zoals op 25 en 26 november 2005. Het stikstofpatroon voor de Schuitenbeek in figuur 3.8 wordt gedomineerd door één zeer hoge concentratiemeting met een onduidelijke oorzaak in juni. Afgezien van deze piek is het seizoenspatroon goed zichtbaar; zodra het neerslagoverschot en de afvoer afnemen vanaf april dalen ook de stikstofconcentraties van ca. 5 mg/l naar 2-3 mg/l. De overgang van droog naar nat in het najaar is vrij abrupt als er op 25 en 26 november bijna 50 mm neerslag valt. De stikstofconcentraties nemen tegelijkertijd ook weer snel toe naar ca. 5 mg/l. Zodra de afvoer in november weer op gang komt stijgen ook de stikstofconcentraties weer. Deze overgang van droog naar nat gaat ook samen met een grote piek in de weekgemiddelde fosforconcentraties. De gedurende de droge zomer opgebouwde voorraad transporteerbaar fosfor wordt tijdens deze hevige najaarsbui opgewerveld en naar het uitstroompunt getransporteerd, daarnaast is de voorraad in de bodem bepalend. In het voorjaar zijn ook enkele pieken in de fosforconcentraties waargenomen, die ook te relateren zijn aan afvoerpieken in de beek.


39

In de Drentse Aa dalen de stikstofconcentraties gedurende het voorjaar van 4-5 mg/l naar 0-1 mg/l. De fosforconcentraties dalen ook licht en de variaties in de weekgemiddelde concentraties lijken samen te hangen met afvoerpieken. Er zijn geen duidelijke pieken in de fosforconcentratie waargenomen zoals in de Schuitenbeek. Midden in de zomer (eind juli/begin augustus) treedt er een korte vernatting op die samengaat met tijdelijk verhoogde stikstof- en fosforconcentraties. In het najaar komt de afvoer geleidelijker op gang dan in de Schuitenbeek en aan het eind van het jaar zijn zowel de afvoer als de stikstof- en fosforconcentraties nog niet terug op het niveau van het voorjaar van 2005 (Roelsma et al., 2011b). De bui van 25-26 november die in de andere gebieden gevolgen had voor de nutriëntenconcentraties, heeft in de Drentse Aa niet tot grote neerslaghoeveelheden en veranderende concentraties geleid. Voor de Krimpenerwaard valt het tegengestelde patroon in de seizoenen voor de stikstof- en de fosforconcentraties op. Stikstof vertoont tussen de seizoenen een patroon dat vergelijkbaar is met het beeld in de Schuitenbeek en de Drentse Aa. Opvallend is dat de stikstofconcentratie twee keer (in februari en eind november) binnen een week met bijna 2 mg/l toeneemt tijdens momenten met veel neerslag en veel afvoer via het gemaal. In tegenstelling tot de patronen in de andere stroomgebieden zijn de fosforconcentraties in de Krimpenerwaard 's zomers duidelijk hoger dan ’s winters. Het seizoenspatroon van fosfor komt in de Krimpenerwaard niet door het neerslagoverschot. De hoge fosforconcentraties in de zomer worden namelijk veroorzaakt door de nalevering van fosfaat vanuit de (water)bodem. Deze nalevering treedt voornamelijk bij zuurstofloze condities in de zomer op. Het patroon tussen de seizoenen komt in Quarles van Ufford minder sterk tot uiting dan in de andere stroomgebieden. Voor het voorjaar van 2005 ontbreken de nutriëntenmetingen door een defect aan de automatische monstername apparatuur. Wel zien we de concentraties bij het uitstroompunt van Quarles van Ufford duidelijk reageren op de bui van 25 en 26 november waarbij er in dit gebied 70 mm neerslag viel. Zowel de stikstof- als de fosforconcentraties vertonen een tijdelijke piek. In tegenstelling tot de Schuitenbeek en de Krimpenerwaard, waar de stikstofconcentraties na deze bui hoog blijven, nemen de stikstofconcentraties in Quarles van Ufford na de bui weer sterk af. Deze afname en het afgevlakte seizoenspatroon hebben mogelijk te maken met de continue doorspoeling van het gebied met inlaatwater vanuit de Maas.

40


Figuur 3.8 Tijdreeksen van het neerslagoverschot, de afvoer en de stikstof- en fosforconcentraties voor 2005 bij de belangrijkste uitstroompunten van de stroomgebieden. Voor de Drentse Aa, de Schuitenbeek en Quarles van Ufford zijn de concentraties gemeten op debietproportionele punten, voor de Krimpenerwaard zijn het steekmonsters.

3.4.1

Statistische interventie

Veel variatie in de metingen kan zoals in paragraaf 3.4 staat weergegeven worden verklaard door het neerslagoverschot. Echter wanneer er een verandering in de metingen aangetoond wordt dat niet kan worden verklaard door het neerslagoverschot is er een andere oorzaak voor de verandering. Een mogelijke verklaring kan zijn dat het zichtbare effect wordt veroorzaakt door de werking van het mestbeleid. Binnen het kader van het project Monitoring Stroomgebieden is hier ook naar gekeken (Knotters et al., 2007). Het effect van het mestbeleid op vrachten van N-totaal, N-mineraal, P-totaal en ortho-fosfaat werd geanalyseerd voor drie stroomgebieden: de Drentse Aa, de Schuitenbeek en de Krimpenerwaard. Door het ontbreken van historische waterinlaat- en uitlaat meetgegevens is deze analyse niet voor Quarles van Ufford uitgevoerd. Met


41

statistische interventieanalyse werd beoordeeld of de dynamiek van nutriëntenvrachten bij de invoering (1984) of wijziging (1992) van het mestbeleid een verandering te zien geeft die niet kan worden verklaard uit het neerslagoverschot. De analyses geven aan dat in de Drentse Aa de vrachten van alle beschouwde stikstof- en fosforcomponenten significant daalden sinds de invoering van het mestbeleid in 1984. Deze trends kunnen niet worden verklaard door het neerslagoverschot. Voor de Schuitenbeek konden op basis van de beschikbare gegevens geen trends worden aangetoond. Bij de Krimpenerwaard werden op één van de drie locaties voor totaal fosfor en orthofosfaat stijgende lineaire trends aangetoond die niet door het neerslagoverschot konden worden verklaard. Deze trends zijn echter slechts zwak significant en gebaseerd op relatief korte tijdreeksen. Voor mineraal stikstof werd op deze locatie echter een afnemende lineaire trend gevonden die niet door het neerslagoverschot kon worden verklaard.

3.5

Meetfrequentie

In deze paragraaf wordt ingegaan op de vraag met welke frequentie gemeten moet worden om de waterkwaliteit goed in beeld te krijgen. In het project Monitoring Stroomgebieden is op bepaalde punten en in bepaalde perioden bijvoorbeeld wekelijks de waterkwaliteit gemeten. De vraag is of een dergelijke hoge meetfrequentie noodzakelijk is, of dat er kan worden volstaan met een lagere frequentie. Of is zelfs wekelijks meten nog niet voldoende? Hierbij moet voorop gesteld worden dat de benodigde meetfrequentie uiteraard afhangt van het doel van de meetcampagne. Als men bijvoorbeeld geïnteresseerd is in de dagelijkse variatie van de waterkwaliteit, dan is wekelijks meten niet voldoende. Vanuit het beleid bezien gaat de interesse echter meestal vooral uit naar over een langere periode gemiddelde waterkwaliteit. Zo betreffen de gebiedsgerichte normen gemiddelde concentraties voor het zomerhalfjaar. De meetfrequentie die nodig is om een tijdsgemiddelde concentratie met voldoende zekerheid te kunnen inschatten hangt af van zowel de totale variatie als de snelheid van de variatie. Als er variatie op meerdere tijdsschalen plaatsvindt, dan is de tijdsschaal met de grootste variatie bepalend voor de benodigde meetfrequentie. De methode die in deze paragraaf wordt beschreven test de convergentie van statistieken bij toenemende meetfrequentie.

3.5.1

Autocorrelogram

In een eerdere (niet officieel uitgebrachte) rapportage binnen Monitoring Stroomgebieden is het autocorrelogram gebruikt als mogelijk hulpmiddel om meer te zeggen over de meetfrequentie. Het autocorrelogram geeft informatie over of er vaker of minder vaak bemonsterd zou moeten worden. De autocorrelatie geeft simpel gezegd aan in hoeverre een op t=t gemeten waterkwaliteit (als afwijking van het gemiddelde) voorspellende waarde heeft voor de waterkwaliteit op t = t+∆t. Een autocorrelatiefunctie geeft de correlatie weer voor een range van ∆t. Voorbeelden van autocorrelogrammen worden gegeven in figuur 3.9, voor N-totaal en P-totaal in meetpunt 2211 in de Drentse Aa. Alle metingen van 2211 zijn meegenomen bij de berekening van figuur 3.9. Beide figuren zijn redelijk representatief voor de autocorrelaties die voor N-totaal en P-totaal gevonden zijn in de andere meetpunten in de Drentse Aa, en ook in de overige pilotgebieden, al zijn er zeker ook enkele uitzonderingen.

42


Wat opvalt in figuur 3.9 is ten eerste de relatief grote autocorrelaties voor N-totaal, zowel positief als negatief. Veel meetmomenten geven informatie over elkaar. Het is duidelijk dat de autocorrelatiefunctie van N-totaal gedomineerd wordt door het seizoenseffect: hogere concentraties in de winter en lagere in de zomer. De grootste negatieve correlaties doen zich dan ook voor bij een 'time lag' (∆t) van een half jaar. Het seizoenseffect domineert over de concentratiefluctuaties op kleinere tijdsschalen, zodat, ondanks dat bekend is dat er op deze kleinere tijdschalen eveneens grote fluctuaties optreden, concentraties over lange perioden gecorreleerd blijven. Het is duidelijk dat, indien met het autocorrelogram beoogd wordt informatie te krijgen over de meetfrequentie ter bepaling van bijvoorbeeld seizoensgemiddelden, voor dit seizoenseffect gecorrigeerd moet worden en dat een correlogram berekend moet worden uit alleen de metingen van het betreffende seizoen. Voor P-totaal is er geen seizoenseffect zichtbaar in de autocorrelaties. In paragraaf 3.3.2 was al gemeld dat bij fosfor het verschil tussen de zomer- en winterconcentraties minder duidelijk is dan bij stikstof, vooral in de Drentse Aa (figuur 3.4). Bij afwezigheid van een seizoenseffect zijn de autocorrelaties erg klein; metingen hebben slechts een beperkte voorspellende waarde, doordat P-totaal snelle fluctuaties rondom het gemiddelde vertoont. Ook zijn er maar weinig meetmomenten (λ= 5) die iets over elkaar zeggen.

Figuur 3.9 Autocorrelatiefuncties voor meetpunt 2211 uit de Drentse Aa. Links: N-totaal. Rechts: P-totaal. De rode lijn geeft een fit weer met een standaard autocorrelatiemodel.

Uit het autocorrelogram kan niet de conclusie worden getrokken dat de meetfrequentie voor fosfor lager zou moeten zijn. Echter wil een gebrek aan correlatie niet per definitie zeggen dat er veel gemeten moet worden. Voor stikstof laat het autocorrelogram zien dat de meetfrequentie verminderd zou kunnen worden. De optimale meetfrequentie kan niet direct uit een autocorrelogram worden afgeleid. Daar is ook nog een model voor nodig (statistisch model, of de combinatie van een procesmodel en een statistisch model). De optimale meetfrequentie kan dan worden berekend gegeven: 1 het gewenste aggregatieniveau van de metingen: zijn we geïnteresseerd in dagwaarden, week-, maand- of seizoensgemiddelden? 2 de minimale nauwkeurigheid waarmee de (geaggregeerde) waarden moeten worden berekend. 3 het beschikbare budget.


43

Figuur 3.10 Een voorbeeld om een berekende uitkomst om de optimale meetfrequentie vast te stellen.

Een voorbeeld van een berekening van de optimale meetfrequentie is in figuur 3.10 weergegeven. Daaruit blijkt dat, om te voldoen aan de eis, de voorspelfout niet groter mag zijn dan 1, voor het voorspellen van maandgemiddelden moet worden gewerkt met een meetfrequentie van twintig dagen, maar voor weekgemiddelden met een meetfrequentie van acht dagen. Ook blijkt dat aan deze nauwkeurigheidseis nooit kan worden voldaan als men geïnteresseerd is in daggemiddelden. Als men dat wel wil, dan moet meer worden geïnvesteerd in bijvoorbeeld (proces)modellen en/of in het verkrijgen van nauwkeuriger metingen.

3.5.2

Convergentie van statistieken

Een andere manier om naar de meetfrequentie te kijken is gevonden in een methode die hier 'convergentie van statistieken' genoemd wordt. In deze methode wordt bekeken of en hoe snel bij toenemende meetfrequentie de basisstatistieken van een meetreeks convergeren naar min of meer constante waarden. Per pilotgebied is steeds dezelfde procedure gevolgd, voor zowel N-totaal als P-totaal. Er zijn drie meetreeksen van zogenaamde steekmonsters (of 'grab samples' of 'point samples', i.e. geen debietsproportionele metingen) geselecteerd uit de database. Voorwaarde voor de selectie was dat er een homogene meetreeks van tenminste één jaar van wekelijkse metingen beschikbaar was. De gekozen meetreeksen staan, samen met hun basisstatistieken, vermeld in tabel 3.4. De gekozen perioden verschillen tussen de meetreeksen, omdat anders niet aan bovengenoemde voorwaarde kon worden voldaan. Voor de huidige analyse is dit echter geen bezwaar.

44


Tabel 3.4 De meetreeksen die zijn gebruikt bij de convergentie van statistieken.

Meetpunt

2204 2211 2213

Jaarreeks

Zomerreeks

Gemiddelde

Variantie

conc. mg/l Jaar/Zomer

Jaar/Zomer

Startdatum

Eind datum

Startdatum

Eind datum

Ntotaal

Ptotaal

Ntotaal

Ptotaal

5-1-2005

28-12-2005

15-6-2005

26-9-2005

5,10/

0,097/

5,10/

0,002/

2,17

0,067

0,76

0,001

4,10/

0,051/

8,47/

0,001/

1,37

0,040

2,02

0,001

1,84/

0,128/

2,69/

0,011/

0,44

0,209

0,69

0,023

5-1-2005 5-1-2005

28-12-2005 28-12-2005

15-6-2005 15-6-2005

26-9-2005 26-9-2005

KOP-0427

6-1-2005

28-12-2005

13-6-2005

29-9-2005

4,11/ 3,16

0,544/ 0,400

1,05/ 0,38

0,090/ 0,066

KOP-1001

6-1-2005

28-12-2005

13-6-2005

29-9-2005

3,38/ 2,24

1,128/ 1,381

1,42/ 0,15

0,201/ 0,041

KOP-0801

6-1-2005

28-12-2005

13-6-2005

29-9-2005

2,18/ 1,71

0,345/ 0,370

0,66/ 0,16

0,022/ 0,047

PMW0220

7-3-2006

26-2-2007

13-6-2006

26-9-2006

2,16/

0,174/

1,84/

0,123/

2,28

1,120

1,82

0,003

PMW0187

4-4-2006

27-3-2007

13-6-2006

26-9-2006

2,20/

0,926/

3,94/

4,575/

2,03

0,264

0,48

0,029

PMW0178

6-1-2009

28-12-2009

18-6-2009

23-9-2009

2,10/

0,169/

0,99/

0,012/

1,28

0,220

0,07

0,026

De gekozen meetreeksen zijn steeds stapsgewijs uitgedund van wekelijkse metingen naar negenwekelijkse metingen. Van elke meetreeks is vervolgens het gemiddelde en de variantie bepaald. Bij de uitgedunde meetreeksen zijn het gemiddelde en de variantie uiteraard afhankelijk van welke metingen er precies zijn weggelaten. Daarom zijn per meetfrequentie steeds alle mogelijke equidistante reeksen geëvalueerd (voor een x-wekelijkse meetreeks geldt dat er x unieke equidistante meetreeksen mogelijk zijn). Uit alle mogelijke equidistante meetreeksen is vervolgens de gemiddelde procentuele afwijking van het 'werkelijke' gemiddelde en de 'werkelijke' variantie bepaald. Als 'werkelijke' gemiddelde en 'werkelijke' variantie worden hier het gemiddelde en de variantie van de wekelijkse meetreeks genomen. Tenslotte zijn de procentuele afwijkingen per pilotgebied gemiddeld over de drie gekozen meetreeksen. De procedure is uitgevoerd voor zowel de meetreeks van een jaar, als voor een subset van deze meetreeks die alleen de zomermetingen betreft (Tabel 3.5). De hierboven beschreven procedure is niet uitgevoerd voor de Schuitenbeek, omdat er voor de Schuitenbeek geen reeksen van wekelijkse metingen (grad-samples) beschikbaar zijn. Figuur 3.11en figuur 3.12 geven per gebied de resultaten weer, respectievelijk voor de jaarreeksen en de zomerreeksen. De afwijkingen van het 'werkelijke' gemiddelde en de 'werkelijke' variantie worden hier gegeven als functie van het aantal metingen dat nodig is in een x-wekelijkse meetcampagne.


45

N-totaal

P-totaal

Gem. afwijking van het "werkelijke" gemiddelde (%)

35 30 25 20 15 10 5 0

12 10 8 6 4 2 0 0

10

20

30

40

50

5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0

30 25 20 15 10 5 0 0

60

10

20

30

40

50

Gem. afwijking van de "werkelijke" variantie (%)

14


45 40

16


Drentse Aa

60

Aantal metingen

Aantal metingen

10

10

8

8

6

6

4

4 2

2

0

0 0

10

20

30

40

50


12

12

30

7

25

6 5

20

4

15

3

10

2

5

1

0

0 0

60


14



Krimpenerwaard

10

20

30

40

50

60

Aantal metingen

Aantal metingen

100

25

80

20

60

15

40

10 5

20

0

0 0

10

20

30

40

Aantal metingen

50

60


120

30

180 160 140 120 100 80 60 40 20 0

1400 1200 1000 800 600 400 200


35



Quarles van Ufford

0 0

10

20

30

40

50

60

Aantal metingen

Figuur 3.11 Resultaten van de 'convergentie van statistieken' methode voor de jaarreeksen (blauwe lijn is afwijking tot gemiddelde, roze is afwijking tot variantie).

De resultaten voor de jaarreeksen (Figuur 3.11) laten een exponentiële afname zien van de informatiewinst bij toenemende meetinspanning. Bovendien laat het figuur zien dat een tweewekelijkse meetinspanning (overeenkomend met 26 metingen) al vrij 'laag in de asymptoot' zit, d.w.z. lage informatiewinst per extra toegevoegde meting. Bij het bestuderen van de figuren moet bovendien bedacht worden dat de nulwaarden voor de gemiddelde afwijkingen bij de wekelijkse meetreeks (52 metingen) kunstmatig zijn: deze nulwaarden volgen uit de definitie van de 'werkelijke' statistieken, maar uiteraard kunnen de uit de wekelijkse reeks berekende statistieken de werkelijke statistieken ook alleen maar benaderen. In de figuren wordt dus de informatiewinst die te behalen valt door een tweewekelijkse meetreeks te vervangen door een wekelijkse overschat. Vooral de gemiddelde N-totaalconcentratie is op een relatief extensieve meetwijze goed vast te stellen; in de Drentse Aa en in de Krimpenerwaard wordt met een acht-wekelijkse meetcampagne het werkelijke jaargemiddelde al tot minder dan 10% benaderd. Hetzelfde geldt voor P-totaal in de Krimpenerwaard, en ook in de Drentse Aa wordt de 10% grens snel gehaald. In Quarles van Ufford is daar een veel hogere meetfrequentie

46


voor nodig, wat veroorzaakt wordt door één overduidelijke uitschieter in de meetreeks, welke de hoge waarden veroorzaakt in vooral de figuur van P-totaal van Quarles van Ufford. Als we ervan uitgaan dat in termen van beleid de variantie een minder belangrijke statistiek is dan het gemiddelde en het gemiddelde daarom leidend laten zijn in de bepaling van de optimale meetfrequentie, zou uit figuur 3.11voorzichtig de conclusie getrokken kunnen worden dat voor het bepalen van jaargemiddelde Ntotaal-concentraties een tweemaandelijkse tot maandelijkse meetfrequentie kan volstaan. Het resultaat van Quarles van Ufford laat echter ook zien dat een uitschieter de convergentie van de statistieken ernstig kan verstoren. Bij beslissingen over de te hanteren meetfrequentie moet daarom rekening gehouden worden met de mogelijkheid van uitschieters en met het feit dat voldoende meetgegevens verkregen moeten worden om uitschieters ook als zodanig te kunnen herkennen. Daarnaast speelt de trefkans op het meten van een uitschieter. Dit speelt vooral voor fosfor dat vooral bij kortdurende afvoerpieken hoge concentraties kan bereiken. De trefkans is niet in de statistische analyse meegenomen. Een conservatieve, veilige conclusie die uit figuur 3.11getrokken kan worden is in ieder geval dat een wekelijkse meetfrequentie weinig meerwaarde biedt ten opzichte van een tweewekelijkse meetfrequentie, en dat de verdubbeling van de meetinspanning die een wekelijkse frequentie inhoudt ten opzichte van een tweewekelijkse niet verantwoord kan worden met informatiewinst. Figuur 3.12 geeft de resultaten voor de zomerreeksen. In de reeksen van Quarles van Ufford zit nu geen uitschieter meer; deze vond plaats in de winter. De figuur laat hetzelfde asymptotische verloop zien van de afname van de afwijkingen bij toenemende meetfrequentie, met lage informatiewinst per extra meting bij een tweewekelijkse meetcampagne. Op het eerste gezicht zou men kunnen verwachten dat in geval van de zomerreeksen een grotere meetfrequentie nodig is om een goed beeld te krijgen van de gemiddelde waterkwaliteit en de variatie hierin, omdat de periode korter is en er dus minder tijd beschikbaar is om voldoende metingen te nemen. Dit effect van de kortere periode wordt echter getemperd doordat de varianties van de zomerreeksen over het algemeen kleiner zijn dan die van de jaarreeksen (vooral voor N-totaal, Tabel 3.4). Toch blijkt uit figuur 3.12 dat pas bij een tweewekelijkse meetinspanning de basisstatistieken in de meeste figuren tot 10% benaderd worden. Hoewel zelfs dan deze 10%-grens nog niet altijd gehaald wordt (zie P-totaal) kan ook nu uit de figuren de conclusie getrokken worden dat nog meer meten te weinig informatiewinst oplevert om een verdubbeling van de meetfrequentie te verantwoorden. Resumerend blijkt uit het bovenstaande dat jaargemiddelde N- en P-totaal-concentraties goed gekarakteriseerd kunnen worden met maandelijkse tot tweemaandelijkse meetreeksen. Zomergemiddelde N- en P-totaalconcentraties kunnen met tweewekelijkse meetreeksen voldoende nauwkeurig berekend worden. In beide gevallen levert een intensivering van een tweewekelijkse naar een wekelijkse meetfrequentie te weinig informatiewinst op om deze verdubbeling van de meetinspanning te verantwoorden. De kanttekening die bij deze analyse moet worden gemaakt is de trefkans op het meten van een uitschieter. Dit geld vooral voor fosfor. Wanneer men nog tijdsintensiever gaat meten dan eens per week wordt de kans op het meten van een uitschieter groter. Deze uitschieter heeft een groter effect op de nutriëntenvracht dan de seizoen- of jaargemiddelde concentratie. Omdat binnen Monitoring Stroomgebieden geen steekmonsters met een interval kleiner dan een week zijn genomen kan dit niet worden gekwantificeerd.


47

P-Totaal


25 20 15 10 5 0 0

5

10

90 80

14 12

70 60

10 8

50 40

6

30 20

4 2

10 0

0 0

15


30


50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0

35


N-Totaal

Drentse Aa

Gem. aantal metingen

5

10

15


6

10

5

8

4

6

3

4

2

2

1

0

0 0

5

10


7

12

60

12

50

10

40

8

30

6

20

4

10

2

0

15


14



Krimpenerwaard

0 0


5

10

15


35

25

30 25

20

20

15

15

10

10

5

5 0

0 0

5

10


15


40

30

18 16 14 12 10 8 6 4 2 0

90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0

5

10


35



Quarles van Ufford

15


Figuur 3.12 Resultaten van de 'convergentie van statistieken' methode voor de zomerreeksen jaarreeksen (blauwe lijn is afwijking tot gemiddelde, roze is afwijking tot variantie).

3.6

Conclusie

Er zijn grote verschillen in zomergemiddelde stikstof- en fosforconcentraties in de vier gebieden aangetroffen. De verschillen in meetwaarden tussen de gebieden zijn voor de fosforconcentraties groter dan voor de stikstofconcentraties. Zo zijn de waargenomen fosforconcentraties in de Krimpenerwaard (veengebied) veel hoger (factor 5-10) dan in de resterende gebieden. Deze zijn in de Drentse Aa (zandgebied) het laagst. Uit langjarige meetreeksen over de gehele meetperiode blijkt dat er in alle vier de pilotgebieden een significante daling van de stikstofconcentraties in het oppervlaktewater optreedt. De fosforconcentraties dalen niet overal. In de Schuitenbeek en in de Krimpenerwaard is geen sprake van een daling van de totaalfosforconcentratie. In de polder Quarles van Ufford, wordt er wel een lichte daling gedetecteerd, maar is de significantie van deze trend laag.

48


Variatie in tijd De temporele variaties op de korte termijn zijn groot vergeleken met de langjarige gemiddelde trend in de waterkwaliteit. De lengte van de meetreeksen maken het echter mogelijk om ondanks de grote seizoensvariatie een gemiddelde langjarige trend te detecteren. Het is echter niet mogelijk te concluderen of de dalende trend in de nutriëntenconcentraties ook in de laatste jaren van de meetreeks nog doorzet. Voor de meeste gebieden lijkt er vanaf 2005 geen duidelijke verdere daling in de stikstof- en fosforconcentraties op te treden. Totaal-fosfor in de Krimpenerwaard is hierop mogelijk een uitzondering. In de Krimpenerwaard lijkt er ook een dalende trend in de gebiedsgemiddelde zomergemiddelde fosforconcentraties te zijn. Dit in tegenstelling tot de Schuitenbeek, waar de zomergemiddelde fosforconcentraties vanaf 2005 toenemen en inmiddels de norm ruimschoots overschrijden. Uit de statische analyse op optimalisatie van de meetfrequentie blijkt dat jaargemiddelde N- en P-totaalconcentraties goed gekarakteriseerd kunnen worden met maandelijkse tot tweemaandelijkse meetreeksen. Zomergemiddelde N- en P-totaal-concentraties kunnen met tweewekelijkse meetreeksen voldoende nauwkeurig berekend worden. In beide gevallen levert een intensivering van een tweewekelijkse naar een wekelijkse meetfrequentie te weinig informatiewinst op om deze verdubbeling van de meetinspanning te verantwoorden. In termen van beleid zijn tot slot niet zozeer de zomergemiddelde (drie maanden) concentraties interessant, maar de gemiddelden over het zomerhalfjaar (zes maanden). Uit het bovenstaande blijkt dat voor het berekenen van nauwkeurige zomerhalfjaargemiddelden tweewekelijkse meetreeksen over het algemeen voldoende moeten zijn. De kanttekening die bij deze analyse moet worden gemaakt is de trefkans op het meten van een uitschieter. Dit geldt vooral voor fosfor. Wanneer men nog tijdsintensiever gaat meten dan eens per week wordt de kans op het meten van een uitschieter groter. Deze uitschieter heeft een groter effect op de nutriëntenvracht dan de seizoen- of jaargemiddelde concentratie. Omdat binnen Monitoring Stroomgebieden geen steekmonsters met een interval kleiner dan een week zijn genomen kan dit niet worden gekwantificeerd.


49

4

Variatie in ruimte

De gebieden die in het kader van Monitoring Stroomgebieden zijn onderzocht zijn om hun verschillen in bodem en landgebruik geselecteerd. In hoofdstuk 3 wordt het verschil in de kwaliteit van het oppervlaktewater tussen de gebieden duidelijk zichtbaar. Naast de verschillen tussen de gebieden is er binnen de gebieden ook een variatie in waargenomen nutriëntenconcentraties. In dit hoofdstuk wordt deze variatie in ruimte beschreven.

4.1

Ruimtelijke patronen

4.1.1

Stikstof

Voor de Drentse Aa blijft de gemiddelde waargenomen stikstofconcentratie voor het zomerhalfjaar vlak onder de norm van 2,2 mg/l (Figuur 3.3). Toch zijn er enkele locaties waar deze norm wel wordt overschreden (Figuur 4.1). Dit geldt voor het Zeegserloopje (meetlocatie 2204 en 100702) en het Anloërdiepje (meetlocatie 2211 en 2246). In het winterhalfjaar lopen de gemiddelde stikstofconcentraties voor deze deelstroomgebieden op tot circa 8,0 mg/l voor het Zeegserloopje en 10,0 mg/l voor het Anloërdiepje. De relatief hoge stikstofconcentraties en het grote verschil tussen zomer- en winterconcentraties zijn kenmerkend voor deelstroomgebieden met veel landbouw. Akkerbouw is het dominerende landgebruik in het deelstroomgebied van het Anloërdiepje. Rond het Zeegserloopje ligt voornamelijk grasland met verspreid wat akkerbouw en maïs (Roelsma et al., 2011a). Het gemiddelde voor de gehele Drentse Aa blijft onder de norm omdat er ook meetlocaties zijn waar de stikstofconcentraties ver onder de norm blijven. De laagste concentraties (ca. 1,0 mg/l) worden gemeten in het zuidelijkste deel van het stroomgebied, waar het Amerdiep een natuurgebied ontwatert (meetlocaties 2235 en 2250). Voor deze natuurlocaties zijn de winterconcentraties ook nauwelijks hoger dan de zomerconcentraties. Dit duidt erop dat er geen extra nutriënten vrijkomen wanneer er ’s winters uitspoeling uit de bovengrond optreedt. De meeste andere locaties liggen in deelstroomgebieden waar zowel landbouw als natuur en/of stedelijk gebied voorkomt. Op deze locaties liggen de zomerconcentraties rond de norm. ’s Winters zijn de concentraties wel verhoogd, maar het verschil is kleiner dan bij het Anloërdiepje en het Zeegserloopje, waar landbouw dominant is. In de Schuitenbeek blijft de zomergemiddelde stikstofconcentratie in de meeste meetjaren vlak onder de norm van 4,0 mg/l (Figuur 3.3). Slechts op één meetlocatie wordt de norm overschreden (meetlocatie 25318; Figuur 4.2). In 2004, 2009 en 2010 zijn op deze locatie een aantal extreem hoge waarnemingen in ammoniumconcentraties aangetroffen van boven de 3 mg/l. Voor de uitschieters in 2004 is bekend dat deze zijn veroorzaakt door een illegale lozing van mest uit een giertank. Het is hier opvallend dat het nog een jaar duurt voordat de ammoniumconcentraties weer op hun basisniveau tussen de 0,2 en 0,5 mg/l N liggen. De oorzaak van de hoge concentraties in 2009 en 2010 is niet bekend (Roelsma et al., 2011b). In de winter liggen de totaal stikstofconcentraties bij de meeste meetpunten wel boven de 4,0 mg/l. De ruimtelijke variatie is in de Schuitenbeek duidelijk minder groot dan in de Drentse Aa. De locaties met zomergemiddelde stikstofconcentraties onder de 2,0 mg/l (locaties 25300, 25306, 25393 en 25312) liggen in bovenstrooms gelegen deelstroomgebieden met een groot aandeel bos. Voor de andere meetlocaties in de Schuitenbeek is het landgebruik in het bovenstroomse gebied relatief homogeen met een groot aandeel aan grasland.


51

Voor de Krimpenerwaard overschrijdt de gemiddelde waargenomen stikstofconcentratie voor het zomerhalfjaar in alle meetjaren de norm van 2,4 mg/l totaal-stikstof met 5 tot 30% Figuur 3.3). Slechts een kwart van de meetlocaties in de Krimpenerwaard heeft een gemiddelde stikstofconcentratie in het zomerhalfjaar onder de norm van 2,4 mg/l (Figuur 4.3). Voor de meeste meetlocaties zijn de winterconcentraties nog tweemaal hoger dan de zomerconcentraties. De locaties in de Krimpenerwaard waar de norm voor de zomergemiddelde concentraties niet overschreden wordt liggen vooal in het zuidelijke deel van de polder. De hoogste stikstof-concentraties (tot 9.5 mg/l in het winterhalfjaar in KOP0475) worden gemeten in het centrale deel van de Krimpenerwaard. Het landgebruik is erg homogeen (80% grasland en verspreid wat bebouwing) en kan deze ruimtelijke verschillen niet verklaren. De globale stromingsrichting is van zuidoost naar noordwest; het water in het zuidelijke deel is dus nog relatief kort in de polder aanwezig en minder verrijkt met nutriënten vanuit de landbouw en de veenbodem. Daarnaast is het inlaatwater iets armer aan stikstof dan het gebiedseigen water. Voor het gebied Quarles van Ufford blijft de gemiddelde waargenomen stikstofconcentratie voor het zomerhalfjaar onder de norm van 2,8 mg/l (Figuur 3.3). Slechts één meetlocatie (PMW 0154) laat een overschrijding van de norm voor stikstof in het zomerhalfjaar zien (Figuur 4.4). Opvallend is dat de winterconcentratie voor dit meetpunt lager is dan de zomerconcentraties. Hetzelfde is het geval bij een aantal nabijgelegen meetlocaties (PMW 0153 en PMW 0220). Dit duidt op invloed van een lozing die ‘s zomers minder verdund wordt dan ’s winters. Mogelijk worden de stikstofconcentraties beïnvloed door de kleine RWZI die tussen deze locaties ligt. Bij alle andere meetlocaties zijn de winterconcentraties hoger dan de zomerconcentraties. In het noorden van Quarles van Ufford zijn wat lagere stikstofconcentraties aangetroffen dan in de rest van de polder. Dit staat mogelijk in verband met een groter aandeel bebouwd gebied in het noordelijke deel. De grotere kernen zoals Druten, Afferden en Ewijk liggen allemaal in het noorden tegen de Waaldijk aan. Over het algemeen is de ruimtelijke variatie in de stikstofconcentraties in Quarles van Ufford relatief klein, wat gerelateerd is aan de grote invloed van inlaatwater.

52


Figuur 4.1 Gemiddelde gemeten winterhalfjaar (blauw) en zomerhalfjaar (rood) totaal-stikstofconcentraties in het oppervlaktewater van de Drentse Aa. De normwaarde voor het zomerhalfjaar is als een cirkel weergegeven.

Figuur 4.2 Gemiddelde gemeten winterhalfjaar (blauw) en zomerhalfjaar (rood) totaal-stikstofconcentraties in het oppervlaktewater van de Schuitenbeek. De normwaarde voor het zomerhalfjaar is als een cirkel weergegeven.


53

Figuur 4.3 Gemiddelde gemeten winterhalfjaar (blauw) en zomerhalfjaar (rood) totaal-stikstofconcentraties in het oppervlaktewater van de Krimpenerwaard. De normwaarde voor het zomerhalfjaar is als een cirkel weergegeven.

Figuur 4.4 Gemiddelde gemeten winterhalfjaar (blauw) en zomerhalfjaar (rood) totaal-stikstofconcentraties in het oppervlaktewater van Quarles van Ufford. De normwaarde voor het zomerhalfjaar is als een cirkel weergegeven.

54


4.1.2

Fosfor

Voor de Drentse Aa komt de gemiddelde waargenomen fosforconcentratie voor het zomerhalfjaar overeen met de norm van 0,10 mg/l totaal-fosfor (Figuur 3.3). Ook ruimtelijk gezien is dit beeld, in tegenstelling tot stikstof, constant (Figuur 4.5). In de Schuitenbeek is ruimtelijk wel variatie in de gemeten fosforconcentraties (Figuur 4.6). Opvallend hierbij is dat voor een aantal locaties juist hogere fosforconcentraties in het zomerhalfjaar worden aangetroffen. Voor de Krimpenerwaard komt de gemiddelde waargenomen fosforconcentratie voor het zomerhalfjaar lang niet overeen met de norm van 0,22 mg.l-1 totaal-fosfor (Figuur 3.3). Ook ruimtelijk gezien is dit beeld van overschrijding van de norm constant (Figuur 4.7). Alleen de locatie ‘Nooitgedacht’ (meetlocatie KOP 0435 en KOP 0433), die de laatste jaren niet is bemest, en de locaties (KOP 0801 en KOP 0427), waar fosforarm rivierwater wordt ingelaten, laten geen overschrijding van de norm zien. Ook in de winter zijn de concentraties in Nooitgedacht lager dan in het landbouwgebied. De lage fosforconcentraties in Nooitgedacht gaan gepaard met lage sulfaatconcentraties, zeker vanaf het jaar 2000 met sulfaatconcentraties die met ongeveer 20 mg/l twee tot zes keer lager zijn dan elders in de Krimpenerwaard en redelijk constant zijn gedurende het jaar. De fosforconcentraties in Nooitgedacht waren begin jaren ’90 hoger en zijn vanaf 1994 sterk gedaald. Deze daling gaat samen met een daling in de sulfaatconcentraties. De daling is onder andere te wijten aan het hydrologisch isoleren van Nooitgedacht in 1994. Het gebiedseigen water van Nooitgedacht wordt hierdoor nauwelijks meer vermengd met het omringende, minder schone, water (Gerven et al., 2011b). In Quarles van Ufford is er één meetlocatie die een duidelijke overschrijding van de fosforconcentraties in het zomerhalfjaar laat zien, meetlocatie PMW01. Dit is een van de vier meetlocaties in een B-watergang in Quarles van Ufford. De overige drie (PMW0186, PMW0187, PMW0220) zitten onder de norm maar laten wel in het winterhalfjaar hogere fosforconcentraties zien dan de overige meetpunten in de A-watergangen. De meetpunten op inlaatlocaties (MMW0029 vanuit Bloemers en PMW0153 en PWM0154 vanuit de Maas) zijn voor fosfor aan de lage kant. Opvallend is verder dat één van de meetlocaties bij een inlaatpunt (PMW0154) lagere fosforconcentraties heeft dan de andere inlaatpunten. Mogelijk speelt retentie in de recreatieplas waar het Maaswater doorheen moet voordat het de polder in stroomt hier een rol. Op dit moment lopen aanvullende metingen door Waterschap Rivierenland om dit te verifiëren.


55

Figuur 4.5 Gemiddelde gemeten winterhalfjaar (blauw) en zomerhalfjaar (rood) totaal-fosforconcentraties in het oppervlaktewater van de Drentse Aa. De normwaarde voor het zomerhalfjaar is als een cirkel weergegeven.

Figuur 4.6 Gemiddelde gemeten winterhalfjaar (blauw) en zomerhalfjaar (rood) totaal-fosforconcentraties in het oppervlaktewater van de Schuitenbeek. De normwaarde voor het zomerhalfjaar is als een cirkel weergegeven.

56


Figuur 4.7 Gemiddelde gemeten winterhalfjaar (blauw) en zomerhalfjaar (rood) totaal-fosforconcentraties in het oppervlaktewater van de Krimpenerwaard. De normwaarde voor het zomerhalfjaar is als een cirkel weergegeven.

Figuur 4.8 Gemiddelde gemeten winterhalfjaar (blauw) en zomerhalfjaar (rood) totaal--fosforconcentraties in het oppervlaktewater van Quarles van Ufford. De normwaarde voor het zomerhalfjaar is als een cirkel weergegeven.


57

4.2

Ruimtelijke analyse vier proefgebieden

4.2.1

Stratificatie

Om effecten van het mestbeleid op de kwaliteit van het oppervlaktewater inzichtelijk te maken zijn bij de start van het project Monitoring Stroomgebieden zogenaamde natuur en door landbouw beïnvloede meetpunten aangewezen. Voor de Krimpenerwaard bleek in eerder uitgevoerde analyses naar strata dat deze meetpunten allemaal beïnvloed werden door de landbouw. Op basis van de opgedane systeemkennis zijn nieuwe natuurmeetlocaties geselecteerd. In Quarles van Ufford zijn geen natuurmeetpunten aan te wijzen. In Quarles van Ufford is het onderscheid tussen gebiedseigen en inlaat-gedomineerd water relevanter (Siderius et al., 2011). Voor alle vier gebieden zijn clusters (natuur, landbouw of gebiedseigen en inlaatgedomineerd water) van meetpunten in de ruimte geselecteerd die vergelijkbaar zijn. Tabel 4.1 geeft aan welke stratificaties zijn toegepast in de vier pilotgebieden en welke meetpunten zijn geselecteerd als zijnde representatief voor de strata. Tabel 4.1 Toegepaste stratificatie in de pilotgebieden en de bijbehorende meetpunten.

Drentse Aa Landbouw

2204

CSM3

Natuur

2235

2250

2211

2246

Landbouw

KOP 0212

KOP 0213

KOP 0208

KOP 0470

Natuur

KOP 0433

KOP 0435

KOP 0480

Landbouw

25307

25312

Natuur

25306

25293

Gebiedseigen water

PMW0186

PMW0190

Inlaat-gedomineerd water

PMW0289

PMW0153

Krimpenerwaard

Schuitenbeek 25291

25300

Quarles van Ufford PMW0287

In Quarles van Ufford is het onderscheid tussen gebiedseigen en inlaat-gedomineerd water gemaakt met behulp van gemeten gadoliniumconcentraties (Rozemeijer et al., 2011). De meeste locaties in Quarles van Ufford hebben een menging van gebiedseigen en inlaatwater. Voor een duidelijk beeld zijn hier alleen de uitersten gebruikt (alleen gebiedseigen water versus alleen inlaatwater). De bijbehorende gadoliniumconcentraties zijn: • •

gebiedseigen water: PMW0186 (Gd =1.3 ng/L) en PMW0190 (Gd 1.3 ng/L) inlaatwater Maas: PMW0289 (Gd = 8.6 ng/L) PMW0153 (Gd = 9.3 ng/L) PMW0287(Gd =9.5 ng/L)

Figuur 4.9 geeft de naar stratum opgesplitste boxplots van waargenomen concentraties. Uit de resultaten van de Drentse Aa, Schuitenbeek en Krimpenerwaard, waarin onderscheid gemaakt is tussen landbouw en natuur, blijkt dat de landbouwsignatuur, met verhoogd organisch-N, NH4 en nitraat duidelijk herkenbaar is in de oppervlaktewaterkwaliteit. Uit deze analyses van de metingen blijkt dat er een duidelijke relatie is tussen landbouw en de hoeveelheid nitraat die wordt gemeten in het oppervlaktewater. Ook voor de landbouwsloten in andere gebieden geldt dat nitraat de enige nutriëntencomponent is waarvan met zekerheid kan worden gezegd dat landbouw de enige bron is.

58


Voor fosfor is het beeld minder eenduidig. In de Drentse Aa is het verschil tussen de twee strata met betrekking tot fosfor zeer klein, in de Schuitenbeek ook gering, maar in de Krimpenerwaard erg groot. In de Drentse Aa en Schuitenbeek zijn de ruimtelijke verschillen voor fosfor niet groot (Figuren 4.5 en 4.6). In figuur 4.7 zijn de verschillen ruimtelijk wel voor de Krimpenerwaard aanwezig. Bijvoorbeeld in de locatie ‘Nooitgedacht’ (meetlocatie KOP 0435 en KOP 0433) zijn de fosforconcentraties laag en laten geen overschrijding van de norm zien. Ook in de winter zijn de concentraties in Nooitgedacht lager dan in de landbouwgebieden. Dit komt ondermeer doordat Nooitgedacht de laatste jaren niet is bemest. In Quarles van Ufford springen vooral de hoge nitraatconcentraties in het door inlaatwater beïnvloede oppervlaktewater eruit. Deze hoge nitraatconcentraties zorgen ervoor dat, ondanks dat het door het Maaswater beïnvloede water minder organisch-N en NH4 bevat, dit water toch hogere N-totaalconcentraties laat zien. De verschillen voor fosfor zijn minder uitgesproken. Voor ortho-fosfaat is er geen verschil, voor totaal-fosfor wel. Hier zijn de concentraties in het gebiedseigen water hoger dan in het inlaatwater. De resultaten van de Drentse Aa, Schuitenbeek en Krimpenerwaard bevestigen het beeld dat landbouw de oppervlaktewaterkwaliteit negatief beïnvloedt. De resultaten van Quarles van Ufford geven aan dat naast landbouw het inlaatwater een grote bron van NO3 is in delen van het gebied.


59

Drentse Aa

Krimpenerwaard

Schuitenbeek

Quarles van Ufford

Figuur 4.9 Stratificatie per pilotgebied.

60


4.2.2

Ruimtelijke overeenkomsten

Om mogelijk kostenbesparingen te kunnen behalen is het interessant om te bezien of reeksen van waarnemingen erg op elkaar lijken. Als dat het geval is, zouden namelijk meetlocaties kunnen vervallen. Om inzicht te krijgen in hoeverre meetlocaties gelijkenis vertonen, wordt hier voor totaal–N en totaal–P getoetst of de paarsgewijze verschillen tussen waarnemingen die op dezelfde dag zijn genomen significant afwijken van nul. Voor deze analyse is gebruik gemaakt van de Wilcoxon gepaarde waarnemingen toets (Hollander en Wolfe, 1999). Deze toets staat ook wel bekend als de ‘Mann-Whitney’ toets en is een nietparametrische tegenhanger van de paarsgewijze Student t-toets (zie bijvoorbeeld Davis, 1986). De toets is alleen uitgevoerd als het aantal paren groter is dan of gelijk is aan tien. Vooral interessant zijn die paren van meetlocaties waarvan niet aangetoond kan worden dat de metingen significant van elkaar verschillen. Meetlocaties die tot dergelijke paren behoren zouden, na verdere analyse en onder bepaalde voorwaarden, in aanmerking kunnen komen voor uitdunning. De resultaten van deze analyse worden gegeven in bijlage B. Een punt (·) geeft in de tabellen aan dat op grond van de beschikbare gegevens geen significant verschil kan worden aangetoond. Een ster (*) geeft aan dat het verschil significant afwijkt van nul. Een hekje (#) geeft aan dat het verschil zeer significant afwijkt van nul. Er is uitgegaan van ten minste overlap met vier andere meetlocaties voor zowel de meting van stikstof als fosfor. De meetpunten die geen significant verschil geven kunnen nader worden bekeken of deze eventueel overbodig zijn. Totaal stikstof heeft minder locaties in de Drentse Aa waarbij geen significant verschil kan worden aangetoond. Voor selectie van meetlocaties gaan we dus uit van totaal stikstof. Locaties 1112, 2101, 2209, 2228 hebben een sterke overeenkomst met vier of meer andere locaties en zouden nader bekeken kunnen worden of ze eventueel overbodig zijn. De locaties in het stroomgebied Schuitenbeek die voor zowel totaal stikstof als totaal fosfor minimaal met vier andere locaties geen significant verschil geven zijn: 25003, 25200,25202. In de Krimpenerwaard heeft stikstof meer locaties waarbij geen significant verschil kan worden aangetoond dan fosfor. De locaties die voor zowel stikstof als fosfor minimaal met vier andere locaties geen significant verschil geven zijn: KOP211, KOP212, KOP401, KOP402, KOP427, KOP437, KOP463, KOP471, KOP479, KOP807, KOP810, KOP813, KOP824 en KOP830. De locaties in Quarles van Ufford die voor zowel stikstof als fosfor minimaal met vier andere locaties geen significant verschil geven zijn: MMW0001, MMW0006, MMW0007, MMW0027, MMW0037. Geconcludeerd kan worden dat voor alle vier gebieden er ruimtelijke overeenkomsten zijn. Uit de uitgevoerde Wilcoxon gepaarde waarnemingen toets blijken in alle gebieden meetpunten aan te wijzen te zijn die niet significant van elkaar verschillen. In alle gebieden is het dus zeker mogelijk om een aantal meetlocaties in kader van de kostenefficiëntie niet meer te bemonsteren. Wanneer er geen significante verschillen tussen meetlocaties zijn kan er dus voor worden gekozen, na een zorgvuldige analyse, om meetlocaties niet meer te bemonsteren. Maar niet alleen overeenkomsten tussen meetreeksen maar ook zorgvuldig gebruik van modellen kunnen voor een kostenbesparing in meetnetten zorgen. Dit kan gebeuren door optimaal gebruik te maken van de bestaande modellen die mogelijk al bij waterbeheerders aanwezig zijn. De bestaande modellen kunnen worden gebruikt om informatie te geven in tijd en ruimte waar meetinformatie ontbreekt. Daarnaast geven modellen aanvullende systeeminformatie over bronnen, routes en maken het mogelijk om veranderingen in het oppervlaktewater hieraan te koppelen.


61

4.3

Conclusie

Naast de verschillen tussen de gebieden is er binnen de gebieden ook een variatie in waargenomen nutriëntenconcentraties. Stikstof De ruimtelijke variatie in stikstofconcentraties is groter in de Drentse Aa dan in de andere drie gebieden. Vooral de ruimtelijk variatie in de stikstofconcentraties in het winterhalfjaar is groot in de Drentse Aa (1-10 mg/l totaal-stikstof). Voor Quarles van Ufford is de ruimtelijke variatie in stikstofconcentraties het kleinst. De uniformiteit van het landgebruik (hoofdzakelijk grasland) en de grote invloed van inlaatwater op de nutriëntenconcentraties in het bemalingsgebied zijn hiervoor mogelijke verklaringen (Siderius et al., 2011). Een ander opmerkelijk verschil tussen de gebieden is de verhouding in stikstofconcentratie tussen het winterhalfjaar en het zomerhalfjaar. Ook hier heeft de Drentse Aa de grootste verhouding gemiddelde winterconcentratie/zomerconcentratie (2,51). Voor de gebieden Schuitenbeek, Quarles van Ufford en Krimpenerwaard ligt deze verhouding lager (respectievelijk 1,55, 1,54 en 1,75). De lagere concentraties in de zomer worden deels veroorzaakt door de lage uitspoeling uit landbouwgronden; de waterlopen voeren ’s zomers voornamelijk het wat diepere grondwater af. Daarnaast worden er in de zomer meer nutriënten vastgelegd en omgezet door biochemische processen. Fosfor De ruimtelijke verschillen in fosfor zijn voor Drentse Aa in tegenstelling tot stikstof gering. Voor de Krimpenerwaard is dat anders, daar zijn de ruimtelijke verschillen voor fosfor groter dan voor stikstof. In de zomer wordt de gebiedsgerichte norm voor beide nutriënten nergens in het gebied gehaald. Ook Schuitenbeek laat grote verschillen tussen de meetpunten zien. Opvallend hierbij is dat voor een aantal locaties juist hogere fosforconcentraties in het zomerhalfjaar worden aangetroffen. In de Drentse Aa en Quarles van Ufford zijn de verschillen minder groot. Stratificatie en ruimtelijke overeenkomsten De resultaten van de stratificatie binnen de gebieden bevestigen het beeld dat in de Drentse Aa, Schuitenbeek en Krimpenerwaard landbouw de oppervlaktewaterkwaliteit negatief beïnvloedt. De resultaten van Quarles van Ufford geven aan dat naast landbouw het inlaatwater een grote bron van nitraat en fosfor is in delen van het gebied. Uit de test op paarsgewijze verschillen blijkt dat voor de vier gebieden het zeker mogelijk is om een aantal meetlocaties in kader van de kostenefficiëntie niet meer te bemonsteren. Er is uitgegaan van ten minste overlap met vier andere meetlocaties voor zowel de meting van stikstof als fosfor.

62


5

Monitoring van beleid

De wijze van monitoring hangt af van het doel. Bij interesse in bijvoorbeeld de dagelijkse variatie van de waterkwaliteit is wekelijks meten niet voldoende. Vanuit het beleid bezien gaat de interesse vaak uit een gemiddelde waterkwaliteit over een langere periode. Naast de Kaderrichtlijn Water is het mestbeleid bepalend als het gaat om monitoring van nutriënten in het oppervlaktewater. De doelen en schaalniveaus voor monitoring kunnen afwijken. In dit hoofdstuk wordt op basis van de ervaringen uit het project Monitoring Stroomgebieden de monitoring voor beide beleidsterreinen en de consequenties voor het huidige waterbeheer besproken.

5.1

Kaderrichtlijn Water

In de Kaderrichtlijn wordt onder monitoring het meten van de toestand van het systeem verstaan. Daarbij wordt onderscheid gemaakt tussen drie typen monitoring: de toestand- en trendmonitoring, operationele monitoring en monitoring voor nader onderzoek (Bron: www.helpdeskwater.nl). Toestand- en trendmonitoring De monitoring van de toestand en de trend in de Kaderrichtlijn Water wordt met het oog op toezicht uitgevoerd. Het gaat hier over beoordeling en beschrijving van de toestand over langere periode. De gebiedsgerichte normen die voor de Kaderrichtlijn Water zijn vastgesteld betreffen gemiddelde concentraties voor het zomerhalfjaar. Deze periode start op 1 april en eindigt op 31 september. Achtergrond hiervan is uiteraard dat er in de zomerperiode ecologische doelen zijn voor het oppervlaktewater. Vanuit oogpunt van de (ecologische) kwaliteit van het oppervlaktewater in het stroomgebied waar de metingen plaatsvinden is het dus logisch om met de zomerconcentraties te werken. Volgens voorschrift moet hiervoor een representatief meetpunt worden gekozen. In het project Monitoring Stroomgebieden hebben we gezien dat de toestand van een watersysteem op verschillende manieren kan worden beschreven. Voor de beeksystemen, zoals Drentse Aa en Schuitenbeek, is het volgen van de concentratie in een benedenstrooms meetpunt voor de hand liggend. Voor de poldersystemen zoals Krimpenerwaard en het bemalingsgebied Quarles van Ufford is het lastiger om een representatief meetpunt te selecteren. Op de randen van een gebied bevinden zich in- en uitlaten waarvan het de vraag is in hoeverre deze representatief zijn. Voor de toetsing aan de huidige gebiedsgerichte normen (paragraaf 3.2) hebben we er in het project Monitoring Stroomgebieden dan ook voor gekozen om ieder meetpunt even zwaar mee te laten tellen en de gebiedsgemiddelde in de zomerperiode gemeten stikstof- en fosforconcentratie te laten zien. Wanneer het gaat om trendmonitoring is in paragraaf 3.1 te zien dat het wel of niet vinden van een trend in een concentratieverloop mede afhankelijk is van de meetperiode en daarmee het aantal metingen. Daarnaast is er ook een verschil in het bepalen van een trend. Voor de Kaderrichtlijn Water dient de trend op basis van gemiddelde concentraties te worden weergegeven. Een trend bepaald op basis van gemiddelde concentraties (hierin worden extremen waarden dus meegenomen) geeft een ander resultaat dan een trend gebaseerd op de mediaan. In figuur 5.1 is de verhouding tussen de maandgemiddelde concentratie en de maandmediaan voor fosfor in het meetpunt Zeegserloopje in de Drentse Aa weergegeven. Deze verhouding is bij een normale verdeling ongeveer 1. Voor dit meetpunt blijkt dit niet het geval. Vooral later in de tijdreeks is het verschil groot. De trend op basis van maandgemiddelde concentraties is duidelijk hoger dan een trend op basis van de maandmediaan. Dit komt doordat in de latere periode van de meetreeks hoge fosforconcentraties zijn gemeten in het oppervlaktewater van het Zeegserloopje.


63

Figuur 5.1 De verhouding tussen de maandgemiddelde en mediaan fosforconcentratie in het meetpunt Zeegserloopje in de Drentse Aa over de periode 2006 – 2011.

Operationele monitoring en monitoring voor nader onderzoek Onderdeel van operationele monitoring volgens de Kaderrichtlijn Water is de toetsing of maatregelen die genomen zijn effect hebben oftewel effect monitoring. Naast monitoring van bijvoorbeeld herinrichtingsmaatregelen valt ook monitoring van het mestbeleid hieronder (zie paragraaf 5.2). Bij dit type monitoring kan het gebruik van modellen heel nuttig. Modellen zijn zelfs noodzakelijk om verschillende invloeden van elkaar te kunnen scheiden. De laatste type monitoring dat de Kaderrichtlijn Water onderscheidt is monitoring van nader onderzoek. Dit gebeurt wanneer de goede toestand niet wordt gehaald en onduidelijk is waardoor het niet behalen van de doelstelling wordt veroorzaakt. Hierbij gaat het om gericht onderzoek naar oorzaken en gevolgen van maatregelen en dergelijke. Hierbij kan bijvoorbeeld worden gedacht aan de metingen in de Krimpenerwaard die zijn uitgevoerd om de bijdrage vanuit de waterbodem in beeld te brengen (Gerven et al., 2011a) of de metingen naar de nutriëntenbeschikbaarheid in de veenbodem van de Krimpenerwaard om daarmee de bijdrage vanuit de bodem met behulp van modellen goed te kwantificeren (Gerven et al., 2011b). Dit type monitoring is zeer specifiek en afhankelijk van de vraag die dient te worden beantwoord.

5.2

Mestbeleid

Als het gaat om het monitoren van het mestbeleid in het oppervlaktewater dan gaat het over monitoring van effecten (hoofdstuk 1). Om de relatie tussen mestbeleid en oppervlaktewater te kunnen leggen is inzicht in het gehele systeem en daarin de bronnen noodzakelijk. De bijdrage van bronnen is niet altijd te meten, denk hierbij aan de bijdrage van de veenbodem als belangrijke bron van nutriëntenuitspoeling in de Krimpenerwaard (Gerven et al., 2011b). Deze bijdrage is zonder het systeem ruw te verstoren niet te meten. Daarnaast is het al belangrijk om het effect van het neerslagoverschot uit de data te filteren (paragraaf 3.4.1). Om de bijdrage

64


van de verschillende bronnen, waaronder de landbouw, te ontrafelen zijn modellen naast goede meetdata noodzakelijk. Wanneer we ons richten op de metingen dan zien we dat het zomerseizoen minder relevant is, maar dat met name gekeken moet worden naar de winter, het uitspoelingseizoen van nutriënten vanuit het land- naar het oppervlaktewatersysteem. Voor alle gebieden worden hogere stikstofconcentraties in de winter waargenomen. Voor fosfor geldt dit ook met uitzondering voor de Krimpenerwaard. In dit gebied wordt de fosfor die in de winter uitspoelt deels opgeslagen in de waterbodem en komt dan in de zomer vrij. De fosforconcentraties in de zomer weerspiegelen in de Krimpenerwaard deels de winteruitspoeling van nutriënten uit de (veen)bodem. In de zomer spelen er veel zaken in het oppervlaktewater waardoor de relatie tussen effecten van mestbeleid op de oppervlaktewaterconcentraties nauwelijks te leggen zijn. In de zomer zorgt de nalevering van fosfor uit de waterbodem voor hoge waargenomen concentraties in het oppervlaktewater van de Krimpenerwaard. In Quarles van Ufford wordt een groot deel van het waterstelsel in de zomer gedomineerd door inlaatwater. In de winter wordt daar wel gebiedseigenwater, vooral invloed door landbouw, gemeten. In tegenstelling tot de effecten van het mestbeleid is voor de ecologie de aanwezige nutriëntenconcentraties in de zomer belangrijk. Uit de literatuurstudie naar biotische indicatoren (Arts en Leenders, 2006) blijkt ook dat de chlorofyl die in de zomer aanwezig is wordt bepaald door meer factoren dan alleen de effecten van het mestbeleid. De term 'uitspoelingseizoen' geeft eigenlijk al aan dat, om naar de effecten van het mestbeleid te kijken, gekeken moet worden naar dat seizoen, maar niet alleen naar concentraties maar ook naar hoeveelheden die vanuit het landsysteem uitspoelen naar het oppervlaktewater. Dit betekent dat niet alleen concentraties belangrijk zijn maar met name vrachten. Vrachten van nutriënten, direct gemeten of berekend, zijn belangrijk voor stofbalansen en bronnenanalyses en daarmee het onderscheiden van verschillende invloeden, het vaststellen wat het effect van het mestbeleid is geweest en daarmee zorgen vrachten ook voor de selectie van de meest kosteneffectieve maatregelen om de waterkwaliteit te verbeteren. Daarnaast zijn vrachten noodzakelijk om afwenteling tussen gebieden of naar benedenstrooms zoet oppervlaktewater en uiteindelijke de Noordzee en Waddenzee vast te stellen. Een ontoereikende ecologische waterkwaliteit in benedenstrooms oppervlaktewater kan immers veroorzaakt worden door een belasting in de winterperiode uit bovenstrooms oppervlaktewater. Om te weten wat het nutriëntentransport in een watersysteem is, zijn op dezelfde locatie naast concentratiemetingen ook afvoermetingen noodzakelijk. In de vier binnen het project Monitoring Stroomgebieden onderzochte gebieden blijkt dit vaak niet het geval. Het combineren van afvoer- en kwaliteitsmeetpunten levert inzicht in de transportroutes van nutriënten en biedt de mogelijkheid om vrachten te berekenen en een nutriëntenbalans voor een gebied op te stellen. Als voorbeeld zijn weergegeven de berekende bijdrage aan vrachten stikstof en fosfor in de Drentse Aa (Roelsma et al., 2011a).


65

Figuur 5.2 Berekende stikstof- en fosforvracht (in kg/ha N of P) in het stroomgebied van de Drentse Aa gemiddeld over de periode 2001 – 2010.

Voor betrouwbare vrachtberekeningen is het belangrijk dat debietmeetlocaties goed geijkt zijn. Uit een inventarisatie in de vier proefgebieden bleek dat slechts enkele debietmeetlocaties ISO-gecertificeerd zijn, en dat een aantal meetlocaties beperkt geijkt zijn (Mulder et al., 2009). Om de effecten van het mestbeleid te volgen is het vooral voor stikstof goed om specifiek door landbouw beïnvloede meetpunten te selecteren. Maar ook voor het volgende van de effecten van het mestbeleid voor de fosforconcentraties in het oppervlakte is het goed om specifiek door landbouw beïnvloede meetpunten te selecteren. De totale invloed hangt echter af van de bijdrage van de andere bronnen en transportroutes naar het oppervlaktewater omdat deze factoren bepalen op welke termijn effecten verwacht mogen worden. Zo zal de invloed van het mestbeleid op de fosfaatconcentraties in bovenstroomse gebieden met relatief lage grondwaterstanden pas op lange termijn waarneembaar zijn. Dit komt doordat het fosfaat sterk in de bodem ophoopt. Ook effecten van verlaging van de nitraatconcentraties in het bovenste grondwater in de bovenstroomse delen van de droge zandgronden zullen pas op termijn tot een zichtbare verbetering van de oppervlaktewaterkwaliteit leiden, omdat het grondwater via diepe stroombanen wordt afgevoerd naar het oppervlaktewater. Uit analyse van bijvoorbeeld het landbouwmeetpunt het Zeegserloopje in de Drentse Aa zijn de effecten van veranderingen in de landbouw terug te zien in het oppervlaktewater (Roelsma et al., 2011a). Om adequaat op de normen in het oppervlaktewater te kunnen sturen is het van belang om het gehele systeem te bezien. Naast metingen in het oppervlaktewater is het zeer gewenst om te kunnen beschikken over actuele waarnemingen in het bodemsysteem (Roelsma et al., 2011a). Meetgegevens in het oppervlaktewater geven namelijk een vertraagd beeld van de toestand van het bodemsysteem weer. Veranderingen in de bodemvoorraad van met name fosfor zijn pas na verloop van tijd zichtbaar in het oppervlaktewater. Bij fosfor in het bodemsysteem is daarnaast nog van belang dat pas boven een bepaalde drempelwaarde fosfor in verhoogde

66


concentraties uitspoelt naar grond- en oppervlaktewater. Uit de metingen van het bodemkwaliteitsmeetnet de Drentse Aa (meetnet provincie Drenthe) blijkt dat op de meetlocaties op landbouwpercelen op zandgronden hoge fosforgehaltes worden gevonden. De fosfaatverzadiging van de bodem op deze meetlocaties ligt boven de streefwaarde van 25%. Verder is er een duidelijke stijging van de fosfaatverzadiging waar te nemen voor vooral de bouwlandgronden. De toestand van het bodemsysteem reageert in het algemeen relatief snel op veranderingen in aanvoer en afvoer van nutriënten. Veranderingen in de bedrijfsvoering van de landbouwbedrijven, bijvoorbeeld aanpassingen in het kader van de mestwetgeving, zijn relatief snel waarneembaar in de bodem en het ondiepe grondwater. De meetresultaten van het bodemkwaliteitsmeetnet kunnen worden gezien als een vroeg waarschuwingssignaal (early warning system) voor de oppervlaktewaterkwaliteit in het stroomgebied van de Drentse Aa. Op die manier vormt het bodemkwaliteitsmeetnet een nuttig instrument voor de sturing van specifieke doelen met betrekking tot de Europese Kaderrichtlijn Water. In deze paragraaf zijn de ervaringen uit het project Monitoring Stroomgebieden voor het huidige waterbeheer besproken ten aanzien van monitoring en mestbeleid. Hoe effecten van het mestbeleid landelijk gemeten dienen te worden is door Deltares in het Meetnet Nutriënten Landbouw Specifiek Oppervlaktewater (MNLSO) (Klein et al., 2011a en Klein et al., 2011b) in opdracht van het ministerie van I&M uitgewerkt.

5.3

Vijfentwintig tips voor monitoring nutriënten in het oppervlaktewater

In de vorige paragraaf zijn de consequenties voor het beleid rond monitoring besproken. Doordat het project Monitoring Stroomgebieden jarenlange reeksen van metingen gecombineerd heeft met modelberekeningen is er veel kennis ontwikkeld over de watersystemen van de vier stroomgebieden. Uit alle kennis die binnen Monitoring Stroomgebieden is opgedaan, zijn hieronder de vijfentwintig belangrijkste tips gehaald voor het waterbeheer om zicht te krijgen op de nutriënten in het oppervlaktewater van stroomgebieden. 1.

2.

3.

4.

5.

Weet wat je meet. Dit lijkt een open deur na zeven jaar onderzoek van Monitoring Stroomgebieden, maar het is nog steeds actueel. Zo bleek in de Drentse Aa een op voorhand geselecteerd natuurmeetpunt meer een landbouwmeetpunt te zijn. Qua omvang was het areaal landbouw niet groot, maar het areaal akkerbouw dat aanwezig was, had enorme impact op de waterkwaliteit. Ook was het lang onduidelijk of er bij bepaalde meetpunten in Quarles van Ufford en de Krimpenerwaard gemeten werd aan inlaatwater of water uit het gebied. Zorg voor een lange meetreeks. De commissie Spiertz, aanleiding van het project Monitoring Stroomgebieden, heeft het al aangegeven. Uit de resultaten van het project Monitoring Stroomgebieden is dit wederom gebleken. Veel variatie in metingen wordt bijvoorbeeld bepaald door het verschil in de neerslag door de jaren heen. Om trends te kunnen bepalen en om effecten van maatregelen te kunnen beoordelen, is een lange meetreeks essentieel. Analyseer regelmatig de meetgegevens. Om veranderingen in meetgegevens te kunnen verklaren, is het noodzakelijk om regelmatig de meetgegevens te analyseren. In het project Monitoring Stroomgebieden werd er naar gestreefd om ieder kwartaal de metingen te analyseren. Zo kon meestal snel worden achterhaald waardoor er afwijkende waarnemingen waren. Een plotselinge stijging van de ammoniumconcentraties in de Schuitenbeek bleek bijvoorbeeld te zijn veroorzaakt door een illegale lozing van mest. Bewaar ruwe data. Na metingen vindt er vaak een bewerkingsslag plaats, maar het is belangrijk om de ruwe data te bewaren. Die gegevens kunnen het beste worden opgeslagen in een slimme database, zodat bij grondige analyse van de metingen altijd teruggevallen kan worden op de oorspronkelijke metingen. Maak gebruik van een slimme database om de meetdata op te slaan. Gemeten nutriëntenconcentraties en waterafvoeren zijn gedurende de looptijd van het project Monitoring Stroomgebieden


67

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

14.

68

opgeslagen in een database. Deze database is voorzien van een functionaliteit die de invoer controleert op een groot aantal potentiële fouten. Hierdoor is veel foutieve invoer voorkomen. Ook kan de database op basis van de opgeslagen gegevens afgeleide gegevens berekenen. Zo kon bijvoorbeeld het totale stikstofgehalte worden geschat op basis van afzonderlijke stikstofcomponenten. Maak gebruik van modellen naast de metingen voor extra inzicht. Om inzicht te krijgen in tijd en ruimte, waarover geen metingen beschikbaar zijn, kunnen modellen goed van pas komen. Zo bleken er over enkele jaren geen waterafvoergegevens van Quarles van Ufford en de Krimpenerwaard beschikbaar, maar konden er dankzij modelberekeningen toch uitspraken worden gedaan over het nutriëntentransport in die jaren. Daarnaast bleek dat modelinformatie noodzakelijk is om de bijdrage van diverse bronnen en routes aan de oppervlaktewaterkwaliteit vast te stellen. Combineer kwantiteits- en kwaliteitsmeetpunten. Om te weten wat het nutriëntentransport in een watersysteem is, zijn op dezelfde locatie naast concentratiemetingen ook kwantiteitsmetingen noodzakelijk. In de vier binnen het project Monitoring Stroomgebieden onderzochte gebieden blijkt deze combinatie vaak niet het geval. Het combineren van kwantiteits- en kwaliteitsmeetpunten levert inzicht in de transportroutes van nutriënten, en biedt de mogelijkheid om vrachten te berekenen en een nutriëntenbalans voor een gebied op te stellen. Gebruik vrachten. Vrachten van nutriënten, direct gemeten (zie tip 7) of berekend, zijn belangrijk voor stofbalansen en bronnenanalyses en daarmee voor de selectie van de meest kosteneffectieve maatregelen om de waterkwaliteit te verbeteren. Daarnaast zijn vrachten noodzakelijk om afwenteling tussen gebieden of naar benedenstrooms oppervlaktewater vast te stellen. Zo heeft de Schuitenbeek te maken met droogval. Dan worden er hoge concentraties gemeten, maar vindt er nauwelijks watertransport plaats. In situaties met hoge neerslag is het net andersom, want dan wordt er vanuit Schuitenbeek afgewenteld op de randmeren. IJk en controleer regelmatig debietmeters. In het project Monitoring Stroomgebieden is onderzocht wat de onzekerheden in debietmetingen zijn. Uit de inventarisatie in de vier proefgebieden bleek dat slechts enkele debietmeetlocaties ISO-gecertificeerd zijn, en dat een aantal meetlocaties beperkt geijkt zijn. Om betrouwbare vrachtberekeningen te maken, is deze informatie belangrijk. Meet frequent in de tijd voor fosfor. De Schuitenbeek is een voorbeeld van een snel reagerend systeem met soms hoge pieken in fosforconcentraties. In snel reagerende systemen dient continu op fosfor gemeten te worden om te weten wat het effect van een hevige regenbui is op de oppervlaktewaterkwaliteit. Voor een goede vrachtbepaling moeten de nutriëntenhoeveelheden tijdens deze piekafvoeren gemeten worden. Meet maandelijks aan stikstof, dat is voldoende. Uit statistische analyse van de metingen voor de vier gebieden blijkt dat voor stikstof kan worden volstaan met een lagere waarnemingsfrequentie dan voor fosfor. Voor stikstof is de variatie tussen zomer en winter veel bepalender dan de concentratieverandering door neerslag. Uit de analyse blijkt dat maandelijkse metingen voldoende zijn voor betrouwbare waarnemingen voor stikstof. Meet chlorofyl alleen in het voorjaar. Om het moment van algenbloei te kunnen bepalen, is in het project Monitoring Stroomgebieden in een aantal jaren jaarrond aan chlorofyl-A gemeten in plaats van alleen in het zomerseizoen. Uit deze metingen bleek dat met vooral voor de zandgebieden Drentse Aa en Schuitenbeek de piek in chlorofyl-A in een korte periode werd waargenomen. Bemonstering van chlorofylA is zinvol in de maanden maart, april, mei en juni. Meet winterconcentraties voor de bijdragen van bronnen van het landsysteem. Voor de gebieden Schuitenbeek, Quarles van Ufford en Drentse Aa blijkt dat de zomerconcentraties van nutriënten weinig zeggen over de bijdrage vanuit het landsysteem aan de oppervlaktewaterkwaliteit. In de winter spoelt namelijk het water van het landsysteem af en uit. In de zomer is er een neerslagtekort en zijn andere bronnen en processen belangrijker voor de oppervlaktewaterkwaliteit. Meet nitraat om inzicht te krijgen in de bijdrage van de landbouw. Uit analyses van de metingen in de Drentse Aa blijkt dat er een duidelijke relatie is tussen landbouw en de hoeveelheid nitraat die wordt


15.

16.

17.

18.

19.

20.

21.

22.

23.

24.

25.

gemeten in het oppervlaktewater. Ook voor de landbouwsloten in de andere gebieden geldt dat nitraat de enige nutriëntencomponent is waarvan met zekerheid kan worden gezegd dat landbouw de enige bron is. Gebruik gadolinium om te weten tot hoever het inlaatwater het gebied binnendringt. Gadolinium is voor het gebied Quarles van Ufford gebruikt om te bepalen tot hoever inlaatwater in het watersysteem doordring. Dit kan ook in andere gebieden worden gebruikt om de invloed van het inlaatwater op het oppervlaktewater te bepalen. Gebruik het bodemmeetnet als early warning system . Veel nutriënten in de bodem spoelen via ondiepe stromingsroutes uit naar het oppervlaktewater. Beschikbare bodemmeetnetten kunnen daarom nuttige informatie opleveren over nutriëntenbijdragen die vanuit het landsysteem naar het oppervlaktewatersysteem spoelen. Zorg voor uniforme monstername. Om metingen met elkaar te kunnen vergelijken dient de monstername en de monsteranalyse uniform te gebeuren. Bij analyse van meetdata in de Drentse Aa werden er verschillen in hoeveelheid ortho-fosfaat waargenomen in de meetreeksen van het laboratorium van waterschap Hunze en Aa’s en het Waterlaboratorium Noord. Uit onderzoek bleek dat dit verschil werd veroorzaakt door aanzuring van het monster in het laboratorium of in het veld. Het waterschap gebruikt de metingen om de kwaliteit van het oppervlaktewater vast te stellen, terwijl Waterlaboratorium Noord ze gebruikt voor de controle van de innamekwaliteit van het drinkwater. Meet sulfaat als mogelijke indicator voor fosfor en landbouwinvloed. Voor de Krimpenerwaard is aangetoond dat sulfaat een goede indicator is voor de mate van nalevering van fosfor uit de waterbodem. Stijgende fosforconcentraties in het oppervlaktewater gingen gepaard met dalende sulfaatconcentraties. In gebieden met minerale bodems en pyriet in de ondergrond duiden verhoogde sulfaatconcentraties op nitraatafbraak door pyrietoxidatie. Dan is sulfaat een indicatie voor landbouwinvloed. Meet bicarbonaat in het oppervlaktewater voor invloed grondwater. Door in vrij afstromende gebieden bicarbonaat te meten, wordt inzichtelijk wat de invloed van het grondwater is op de kwaliteit van het oppervlaktewater. In droge perioden voeren beken relatief schoon diep grondwater af met hoge bicarbonaatconcentraties. Meet ook in de haarvaten en bovenlopen. Uit het project Monitoring Stroomgebieden blijkt dat metingen in kleinere watergangen erg relevante informatie opleveren over de relatie tussen landgebruik en oppervlaktewaterkwaliteit. De kleinere sloten en de bovenlopen van beken worden immers het minste beïnvloed door andere bronnen van verontreiniging. De invloed van landbouw is het duidelijkst in kleinere landbouwsloten, omdat daar geen andere bronnen van nutriënten zijn. Meet drain- en greppelwater. Water dat via drains en greppels wordt afgevoerd naar het oppervlaktewater wordt zowel door de provincie als de waterschappen niet systematisch onderzocht. Toch zorgen juist deze snelle transportroutes voor de grootste belasting van het oppervlaktewater met meststoffen. Maatregelen aan het greppel- en drainwater zullen ook het eerst merkbaar zijn. Meet alle belangrijke hoeveelheden. Voor een sluitende wateren stoffenbalans is het van belang dat alle relevante posten voor water en nutriënten bekend zijn. Daarvoor moeten stofvrachten worden bepaald op strategisch gekozen locaties, zoals uitstroompunten en inlaten. Ook de bijdrage van de belangrijkste puntbronnen (lozingen) van verontreiniging moeten bekend zijn. Hiernaast zijn de hoeveelheden en concentraties vanuit neerslag en kwel belangrijk om uiteindelijk te kunnen bepalen welke maatregelen het meest effectief zullen zijn. Meet gemiddelde concentraties. Steekmonsters geven slechts een momentopname van de veelal zeer variabele nutriëntenconcentraties in het oppervlaktewater. Gemiddelde concentratiemetingen leveren betere vrachtschattingen op. Gemiddelde concentraties kunnen gemeten worden met bijvoorbeeld automatische monstername-apparatuur. Krijg inzicht in veranderingen in het landgebruik. De uitspoeling van nutriënten is gerelateerd aan de teelt. Zo spoelen er meer nutriënten uit een maïsakker dan uit grasland. Veranderingen in het teeltplan kunnen gevolgen hebben voor de waterkwaliteit. Gebruik geen biotische parameters als indicatoren voor het mestbeleid. Veranderingen in biotische parameters, zoals algen en waterplanten, worden door veel factoren beïnvloed, blijkt uit een


69

literatuurstudie in het kader van het project Monitoring Stroomgebieden. Daarom kunnen die parameters niet gebruikt worden om iets te zeggen over de nutriëntentoestand. Veranderingen in de biotische parameters leveren namelijk niet voor elke nutriënt dezelfde reactie op.

70


Referenties

Arts, G.H.P. en F.J.E. van der Bolt, 2004. Gedetailleerd werkplan Krimpenerwaard voor het project 'Monitoring nutriënten in stroomgebieden en polders'. Alterra, Wageningen. Reeks Monitoring Stroomgebieden 3-III. Arts, G.H.P., M. Groenendijk en F.J.E. van der Bolt, 2005. Systeemverkenning Krimpenerwaard, Alterrarapportnummer 969. Alterra, Wageningen. Reeks Monitoring Stroomgebieden 2-III. Arts, G.H.P. en T.P. Leenders, 2006. Biotische indicatoren voor veranderingen in nutriëntenbelasting in sloten en beken, Een literatuurstudie. Wageningen: Alterra, rapportnummer 1324. Reeks Monitoring Stroomgebieden 6. Cleveland, W.S., 1979. Robust locally weighted regression and smoothing scatterplots. J. Am. Stat. Ass. 74, 829–836. Davis, J.C., 1986. Statistics and data analysis in geology. John Wiley & sons, New York, second edition, 1986. Gerven, L.P.A. van, R.F.A. Hendriks, J. Harmsen, V. Beumer en P. Bogaart, 2011a. Nalevering van fosfor naar het oppervlaktewater vanuit de waterbodem in een veengebied. Metingen in de Krimpenerwaard. Reeks Monitoring Stroomgebieden 23. Wageningen, Alterra, rapportnummer 2217. Gerven, L.P.A. van, B. van der Grift, R.F.A. Hendriks, H.M. Mulder en T.P. van Tol – Leenders, 2011. Nutriëntenhuishouding in de bodem en het oppervlaktewater van de Krimpenerwaard. Bronnen, routes en sturingsmogelijkheden. Reeks Monitoring Stroomgebieden 25-III. Wageningen, Alterra, rapportnummer 2220. Gruijter, J.J. de, D.J. Brus, M.F.P. Bierkens en M. Knotters, 2006. Sampling for natural resource monitoring. Berlijn, Springer, 332 blz. Hirsch, R.M., J.R. Slack en R.A. Smith, 1982. Techniques of trend analysis for monthly water quality data. Water Re-sour. Res.18 (1), 107–121. Hirsch, R. M. and J.R. Slack, 1984. A Nonparametric Trend Test for Seasonal Data With Serial Dependence, Water Resour. Res., 20(6), 727–732. Hollander, M. and D.A. Wolfe, 1999. Nonparametric statistical inference for the behavioural sciences. John Wiley & Sons, New York, USA. Hoogheemraadschap van Schieland en Krimpenerwaard, 2011. Monitoringsplan waterkwaliteit (2011-2013). Jansen, H.C., J. Roelsma en F.J.E. van der Bolt 2004a. Gedetailleerd werkplan voor het stroomgebied van de Schuitenbeek voor het project 'Monitoring nutriënten in stroomgebieden en polders'. Alterra, Wageningen. Reeks Monitoring Stroomgebieden 3-II. Jansen, H.C, M.E. Sicco Smit en F.J. van der Bolt, 2004b. Systeemverkenning Schuitenbeek. Alterrarapportnummer 968, Alterra, Wageningen. Reeks Monitoring stroomgebieden 2-II.


71

Jansen, H., R. Wolleswinkel en J.S. Smit, 2008. Meetplan 2008 voor het stroomgebied van de Schuitenbeek ten behoeve van het project “Monitoring nutriënten in stroomgebieden en polders”. Alterra, Wageningen. Reeks Monitoring stroomgebieden 12-II. Klein, J., J.C. Rozemeijer en H.P. Broers, 2011a. Meetnet Nutriënten t.b.v. evaluatie van het mestbeleid; deelrapport A opzet meetnet. Deltares concept rapport 1204085-001. Klein, J., J.C. Rozemeijer en H.P. Broers, 2011b. Meetnet Nutriënten t.b.v. evaluatie van het mestbeleid; deelrapport B toetsen aan normen en bepaling van trends. Deltares concept rapport 1204085-002. Knotters, M., D.J.J. Walvoort en T.P. Leenders, 2007. Een statistische analyse van de invloed van het mestbeleid op de oppervlaktewaterkwaliteit. Reeks Monitoring stroomgebieden 11. Wageningen, Alterra, rapportnummer 1540. Kroes, J., W. Twisk, M. van Cappellen en R. Wolleswinkel, 2008. Meetplan 2008 Krimpenerwaard voor het project “Monitoring nutriënten in stroomgebieden en polders”. Alterra, Wageningen. Reeks Monitoring stroomgebieden 12-III. Mulder, H.M., T.P. van Tol- Leenders, C. Siderius, D.J.J. Walvoort en F.J.E. van der Bolt, 2009. Onzekerheden in debietmetingen. Reeks Monitoring stroomgebieden 20. Wageningen, Alterra, rapportnummer 1956. Roelsma, J. en F.J.E. van der Bolt, 2004c) Gedetailleerd werkplan Quarles van Ufford voor het project “Monitoring nutriënten in stroomgebieden en polders”. Alterra, Wageningen. Reeks Monitoring stroomgebieden 3-IV. Roelsma, J. en F.J.E. van der Bolt (2004b. Gedetailleerd werkplan stroomgebied de Drentse Aa voor het project 'Monitoring nutriënten in stroomgebieden en polders'. Alterra, Wageningen. Reeks Monitoring stroomgebieden 3-I. Roelsma, J., H. Wanningen en F.J.E. van der Bolt, 2004a. Systeemverkenning de Drentse Aa. Alterrarapportnummer 967, Alterra, Wageningen. Reeks Monitoring Stroomgebieden 2-I. Roelsma, J. , I. de Vries, K. van der Molen en R. Wolleswinkel, 2008. Meetplan stroomgebied de Drentse Aa voor het project“Monitoring nutriënten in stroomgebieden en polders” voor het meetjaar 2008 Aanvulling op het Gedetaillerde werkplan stroomgebied de Drentse Aa voor het project “Monitoring nutriënten in stroomgebieden en polders”. Alterra, Wageningen. Reeks Monitoring stroomgebieden 12-I. Roelsma, J., B. van der Grift, H.M. Mulder en T.P. van Tol-Leenders, 2011a. Nutriëntenhuishouding in de bodem en het oppervlaktewater van de Drentse Aa. Bronnen, routes en sturingsmogelijkheden. Reeks Monitoring Stroomgebieden 25-I. Wageningen, Alterra, rapportnummer 2218. Roelsma, J., B. van der Grift, H.M. Mulder en T.P. van Tol-Leenders, 2011b. Nutriëntenhuishouding in de bodem en het oppervlaktewater van de Schuitenbeek. Bronnen, routes en sturingsmogelijkheden. Reeks Monitoring Stroomgebieden 25-II. Wageningen, Alterra, rapportnummer 2219. Rozemeijer, J., C. Siderius, M. Verheul en H. Pommarius, 2011. Verspreiding inlaatwater in beeld met nieuwe tracer. H20 2011(2), pp. 35-37.

72


Siderius, C., H. de Ruiter en R. Wolleswinkel, 2008. Meetplan bemalingsgebied Quarles van Ufford voor het project 'Monitoring nutriënten in stroomgebieden en polders' voor het meetjaar 2008. Alterra, Wageningen. Reeks Monitoring stroomgebieden 12-IV. Siderius, C., J. Rozemeijer, H.M. Mulder, R. Smit en T.P van Tol-Leenders, 2011. Nutriëntenhuishouding in de bodem en het oppervlaktewater van de Quarles van Ufford. Bronnen, routes en sturingsmogelijkheden. Reeks Monitoring Stroomgebieden 25-IV. Wageningen, Alterra, rapportnummer 2221. Soppe, R., J. Roelsma, E. bergersen en F.J.E. van der Bolt, 2005. Systeemverkenning Quarles van Ufford. Reeks Monitoring Stroomgebieden 2-IV. Wageningen, Alterra, rapportnummer 970. Walvoort, D.J.J. en T.P. van Tol-Leenders, 2009. Database ‘Monitoring Stroomgebieden’: Een slimme database voor het beheren van monitoringsgegevens. Reeks Monitoring stroomgebieden 17. Wageningen, Alterra, rapportnummer 1955.


73

74


Bijlage A Databeschikbaarheid

Drentse Aa

Figuur A.1 Databeschikbaarheid van een aantal waterkwaliteitsparameters voor elk meetpunt in de Drentse Aa. Periode: 1980 – 2010.


75

Vervolg Figuur A.1

76


Figuur A.2 Databeschikbaarheid van een aantal waterkwaliteitsparameters voor elk meetpunt in de Drentse Aa. Periode: 2004 – 2010.


77

Vervolg Figuur A.2

78


Krimpenerwaard

Figuur A.3 Databeschikbaarheid van een aantal waterkwaliteitsparameters voor elk meetpunt in de Krimpenerwaard. Periode: 1980 – 2010.


79

Vervolg van figuur A3

80


Vervolg van figuur A3


81

Figuur A.4 Databeschikbaarheid van een aantal waterkwaliteitsparameters voor elk meetpunt in de Krimpenerwaard. Periode: 2004 – 2010.

82


Vervolg van figuur A.4.


83

Vervolg van figuur A.4.

84


Schuitenbeek

Figuur A.5 Databeschikbaarheid van een aantal waterkwaliteitsparameters voor elk meetpunt in de Schuitenbeek. Periode:1980 – 2010.


85

Figuur A.6 Databeschikbaarheid van een aantal waterkwaliteitsparameters voor elk meetpunt in de Schuitenbeek. Periode:2004 – 2010.

86


Quarles van Ufford

Figuur A.7 Databeschikbaarheid van een aantal waterkwaliteitsparameters voor elk meetpunt in Quarles van Ufford. Periode:1990 – 2010.


87

Figuur A.8 Databeschikbaarheid van een aantal waterkwaliteitsparameters voor elk meetpunt in Quarles van Ufford. Periode:1990 – 2010.

88


Bijlage B Verschillen tijdreeksen

Drentse Aa Tabel B.1 Significantie van het paarsgewijze verschil tussen tijdreeksen voor N-totaal volgens de paired Wilcoxon toets (0 # 0.01 * 0.05).


89

Tabel B.2 Significantie van het paarsgewijze verschil tussen tijdreeksen voor P_totaal volgens de paired Wilcoxon toets (0 # 0.01 * 0.05).

90


Schuitenbeek Tabel B.3 Significantie van het paarsgewijze verschil tussen tijdreeksen voor N_ total volgens de paired Wilcoxon toets (0 # 0.01 * 0.05).


91

Tabel B.4 Significantie van het paarsgewijze verschil tussen tijdreeksen voor P_total volgens de paired Wilcoxon toets (0 # 0.01 * 0.05).

92


Krimpenerwaard Tabel .B.5 Significantie van het paarsgewijze verschil tussen tijdreeksen voor N_ total volgens de paired Wilcoxon toets (0 # 0.01 * 0.05).


93

94


Tabel B.6 Significantie van het paarsgewijze verschil tussen tijdreeksen voor P_ total volgens de paired Wilcoxon toets (0 # 0.01 * 0.05)


95

96


Quarles van Ufford Tabel B.7 Significantie van het paarsgewijze verschil tussen tijdreeksen voor N_ total volgens de paired Wilcoxon toets (0 ** 0.01 * 0.05).


97

Tabel B.8 Significantie van het paarsgewijze verschil tussen tijdreeksen voor P_total volgens de paired Wilcoxon toets (0 ** 0.01 * 0.05).

98


Monitoring van nutriënten in het oppervlaktewater van stroomgebieden

Recommend Documents