Effect door plaatsing van het systeem

Door verschillende onderzoekers is een tijdelijke groei van bacteriën waargenomen na plaatsing van bronnen, warmtewisselaars, buizen of monitoringsfilters (Van der Wei- den&Willemsen 1991, Heidemij 1986, Kim 2003, Dijkhuis 2002). Het stimuleren van de groei werd veroorzaakt door verstoringen in de bodemmatrix door het plaatsen van de bronnen, onder andere door het gebruik van boorspoelmiddelen. Dit laatste komt doordat er koolstofrijke boorvloeistof wordt gebruikt die door bacteriën kan worden gebruikt als voedsel. Na ongeveer een jaar wordt weer een evenwicht met het omliggende grondwa- ter bereikt (Van der Weiden&Willemsen 1991, Heidemij 1986). In een koolstofarm pakket zal dit grotere gevolgen hebben voor de bacteriële samenstelling dan in koolstofrijke pak- keten (Zhou et al. 2002, Haak 1984).

7.3

Conclusie

Deze literatuurstudie laat zien dat een toename in temperatuur zelden resulteert in een toename van het totale aantal micro-organismen in het grondwater. Belangrijkste reden hiervoor is dat in het diepe grondwater niet of nauwelijks assimileerbaar organisch kool- stof aanwezig is wat nodig is voor de groei van de bacteriën. In het geval waarin met het grondwater nutriënten worden verplaatst of aangevoerd kan wel een toename van de totale hoeveelheid bacteriën optreden. Wel wordt door een verandering in temperatuur en andere effecten van WKO (mengen van grondwater) de samenstelling van de microbiële populaties in het grondwater beïnvloedt. Wat het effect van deze veranderingen zijn, is tot op heden nog niet goed onderzocht. Dit komt doordat de microbiologische analyses die in de meeste onderzoeken zijn uitgevoerd, behalve het onderzoek van Gerritse (Gerritse et.

al. 2010), niet gericht zijn geweest op de detectie van specifieke bodemfuncties (nitraat-

reductie, ijzeroxidatie, etc) maar op het aantonen van bepaalde groepen en soorten mi- cro-organismen (coliformen, enterococcen, thermofielen, mesofielen, heterotrofen etc). Er zijn verschillende soorten bacteriën die dezelfde bodemfunctie kunnen vervullen. Het aantonen van slechts soorten bacteriën is daarom niet voldoende. Het is belangrijk om te weten of de bodemfuncties, zoals genoemd in de eerste paragraaf van dit hoofdstuk, worden verstoord. Detectie van de micro-organismen die verantwoordelijk zijn voor deze bodemfuncties, geeft veel meer informatie over het effect van de WKO installatie op het functioneren van de bodem.

7.4

Aanbevelingen voor vervolgonderzoek

Aanbevolen wordt om het vervolg onderzoek met name te richten op veranderingen in bodemfuncties en niet alleen op soorten bacteriën. Er zijn namelijk verschillende soorten bacteriën die dezelfde bodemfunctie kunnen vervullen. Deze worden in het Meer Met Bodemenergie onderzoeksproject gemeten door zowel soort- als functie-analyses. Het gaat erom om vast stellen of het in bedrijf zijn van een WKO negatieve effecten heeft op de bodemkwaliteit ter plaatse. Daarnaast dient de totale biodiversiteit ook in de beschou- wing meegenomen te worden. Dit gebeurd in het Meer Met Bodemenergie onderzoeks- project middels DGGE analyses.

Verder is nog meer onderzoek nodig om vast te stellen wat de indirecte effecten van temperatuursverandering en andere gevolgen van WKO systemen zijn op de microbiële populaties. Komen er bijvoorbeeld door een toename in temperatuur meer of andere substraten vrij die door andere bacteriën dan de dominante soorten gebruikt kunnen wor- den (selectie op basis van concurrentie). Of komen er juist meer nutriënten beschikbaar wat positief effect kan hebben op de aanwezige bacteriepopulatie waardoor een toename in biomassa plaatsvindt. Het opmengen van het grondwater waardoor de heterogeniteit van de bodem afneemt en de daarmee samenhangende niches ook verdwijnen kan lei- den tot verandering in de microbiële populatie ter plaatse. Het herstellen van evenwicht in de bodem en wat voor effect dit op de bodemecologie heeft is ook een belangrijk aspect om te onderzoeken.

Indien er op termijn meerdere WKOs in de ondergrond geplaatst gaan worden zullen deze ook in de buurt van drinkwaterwinningen geplaatst worden. Aangezien (het verwij- deren van) pathogenen een belangrijke rol speelt bij drinkwaterwinning blijft het van be- lang om het effect van WKO op pathogenen vast te stellen. In het Meer Met Bodemener- gie project wordt daarom onderzoek uitgevoerd naar de aanwezigheid en proliferatie van pathogene bacteriën ten gevolge van de toename in grondwatertemperatuur en andere effecten veroorzaakt door het in bedrijf zijn van een WKO-installatie. Er wordt geen on- derzoek uitgevoerd naar de aanwezigheid en proliferatie van virussen, dit gebeurd wel in het kader van het onderzoek uitgevoerd door KWR.

7.5

Literatuur

Adinolfi, M. and Ruck, W. Microbiological and environmental effects of aquifer thermal energy storage, studies of the Stuttgart Man-made aquifer and a large scale model sys- tem, 1992

Allison, V.J., Z. Yermakov, R.M. Miller, J.D. Jastrow, R. Matamala. Using landscape and depth gradients to decouple the impact of correlated environmental variables on soil mi- crobial community composition. Soil Biology & Biochemistry 39 (2007) 505–516

Blume E., M. Bischoff, J.M. Reichert, T. Moorman, A. Konopka, R.F. Turco. Surface and subsurface microbial biomass, community structure and metabolic activity as a function of soil depth and season. Applied Soil Ecology 20 (2002) 171–181

Brielman, H., Griebler, C., Schmidt, S.I., Michel, R. and Lueders, T. Effects of thermal energy discharge on shallow groundwater ecosystems. FEMS microbial ecology, vol 68, pg. 273-286, 2009

Brons, H.J., J. Griffioen, C.A.J. Appelo and A.J.B. Zehnder. (Bio)geochemical reactions in aquifer material from a thermal energy storage site. Water Research Volume 25, Issue 6, June 1991, Pages 729-736

Brons, H. J. and A. J. B. Zehnder, Biogeochemical aspects of aquifer thermal energy storage. In: J. C. Hooghart and C.W.S. Posthumus (eds.) Hydrochemistry and energy storage in aquifers. Proceedings and Information no. 43, Den Haag 1990, pp. 73-80

Deltares. Effecten WKO op de grondwaterkwaliteit/ecologie, rapport iov VROM, 2010

Dinkla, I., Biodiversiteit en ecosysteemdiensten als parameters voor verantwoord onder- gronds gebruik. Bodem nummer 4, augustus 2008

Dijkhuis, J.E. Evaluatie pilotproef biologische in situ sanering Uden-centrum. Bioclear, referentienummer 2000,1389, d.d. 13 november 2002

Fierer, Noah, Joshua P. Schimela, Patricia A. Holden. Variations in microbial community composition through two soil depth profiles. Soil Biology & Biochemistry 35, pg 167–176, 2003

Foppen, J.W.A., Transport of Escherichia coli in saturated porous media. Proefschrift 2007

Haak, A.M. De chemische, fysische en biologische aspecten van ATES, 1984

Hansel, C.M., Fendorf, S., Jardine, P.M. and Francis, C.A. Changes in bacterial and archaeal community and functional diversity along a geochemically variable soil profile. Applied and environmental microbiology, vol 74, no 5, pg. 1620-1633, 2008

Heidemij (A. Willemsen). Verkennend onderzoek naar hydrogeochemische gevolgen van warmte-opslag in ondiepe acquifers. Rapport Beop samenwerkingsovereenkomst nr. 54202-20.10-I.4.7, 1984

Heidemij/WUR Beheersing microbiologische activiteiten bij warmte-opslag in ondiepe acquifers. Rapport Peo samenwerkingsovereenkomst no. 23.14-021.10, 1987

Bonte, M., G. van den Berg, A. van Wezel, Bodemenergiesystemen in relatie tot grond- waterbescherming, Bodem nummer 5, oktober 2008

Heidemij, Literatuurstudie microbiologische aspecten van de toepassing van warmteop- slag in aquifers. Beop-samenwerkingsovereenkomst nr. 54202-20.8-1.4.8, 1983

Heidemij. Onderzoek naar de veranderingen in chemische en bacteriologische grondwa- tersamenstelling van de warmte-opslag Groningen. peo-samenwerkingsovereenkomst nr.54202-20.5-1.7.16, 1986

Hicks, R.J., Thompson, T.E., Brett, C.E., Allison, F.S., Neville, J.A. and Shea, C. Microbi- ological features of aquifer thermal energy storage systems. Proceedings STES research activities US, 1989

Hicks, R.J. and Stewart, D.L. Environmental assessment of the potential effects of aquifer thermal energy storage on microorganisms in the groundwater in opdracht van de US department of energy, contract no. DE-AC06-76RLo-1830, 1988

HØj, L., Olsen, R.A., Torsvik, V.L. Effects of temperature on the diversity and community structure of known methanogenic groups and other archaea in high Arctic peat. The ISME journal, 2008

International Energy Agency (C. Appelo, J. Griffioen, M. van der Weiden (ed)). (Bio)geochemical reactions - (Environmental and chemical aspects of thermal energy storage in acquifers and research and development of water treatment methods, 1990

Jollien, L., Remonnay, S. and Miserez, F. Heat storage at SPEOS (swiss ATES pilot plant): Chemical and microbiological aspects and problems, 1992

Kim, K. Long-term disturbance of ground water chemistry following well installation. Groundwater, vol 41, no 6, pg 780-789, 2008

Koenders, M.J.B., B. de Zwart, Koude-/warmteopslag in de praktijk - Meetgegevens van 67 projecten, IF Technology, 2007.

Miserez, F. Water treatment methods at SPEOS (swiss ATES pilot plant) chemical and microbiological aspects and problems. Proceedings Calorstock, 1994

Nadelhoffer, K.J., A. E. Giblin, G. R. Shaver, J. A. Laundre. Effects of Temperature and Substrate Quality on Element Mineralization in Six Arctic Soils. Ecology, Vol. 72, No. 1, pp. 242-253,1991

Norris, T.B., Wraith, J.M., Castenholz, R.W. and McDermott, T.R. Soil microbial commu- nity structure across a thermal gradient following a geothermal heating event. Applied and evironmental microbiology, vol 68, no 12, pg 6300 – 6309, 2002

Notenboom, J. en Van Beelen, P. Het grondwater als ecosysteem H2O, vol 23, nr 4, 1990

NVOE/IF Technology, Temperatuureffecten op grondwaterkwaliteit. Samenvatting be- staande kennis. Rapport in opdracht van NOVEM, 2004

Seppanen, H.T., 1994. Microbes and ATES, illusions and facts. Proceeding Calorstock ’94 - 6th international conference on thermal energy storage, Espoo, Finland.

Sowers L.S., Epstein, C., York, K.P., VanGuilder, B., Jahangir, S., Steinberg, A., Stafford L., Pierce, J. Impact of large scale geothermal project on its surface and subterranean environment Proceedings of the 7th International conference on TES MEGASTOCK: vol 1: 85-90, 1990

Sowers, L., K.P. York, L. Stiles. Impact of thermal buildup on groundwater chemistry and aquifer microbes, Ecostock proceedings 2006

Winters, A.L. Summary of research on microbiological processes. IEA subtask D, final report, 1992

Verstraete, W., T. van de Wiele, N. Boon De job-markt voor bodembacterien, Microbiele biodiversiteit in de bodem. Bodem nummer 4, augustus 2008

Velasco Ayuso, Sergio & Pablo Acebes & Ana Isabel López-Archilla & Carlos Montes & María del Carmen Guerrero. Environmental factors controlling the spatiotemporal distribu- tion of microbial communities in a coastal, sandy aquifer system (Doñana, southwest Spain), 2008

Weiden M.J.J, van der, A. Willemsen, Meetresultaten warmte-opslag Bunnik, H2O (24), 1991, nr 20

Wuijts, Susanne, Saskia Rutjes, Monique van der Aa, Ana Maria de Roda Husman. In- vloed humane en animale bronnen op de microbiologische kwaliteit van grondwaterwin- ningen, H2O 20 -2008

York, K.O., Jahangir, Z.M.G.S., Solomon, T., Stafford, L. Effects of a large scale geo- thermal heat pump installation on aquifer microbiota, Ecostock proceedings 1998

Zhou, J. Xia, B., Treves, D.S., Wu, L.-Y, Marsh, T.L., O'neil R.V., Palumbo, A.V. and Tiedje J.M. Spatial and resource factors influencing high microbial diversity in soil. Ap- plied and evironmental microbiology, vol 68, 1, pg. 326-334, 2002

Zogg, G.P., Zak, D.R., Ringelberg, D.R., MacDonald, N.W., Pregitzer, K.S. and White D.C., Compositional and functional shifts in microbial communities due to soil warming. Amercan journal Soil Science society, vol 61, pg. 475-481, 1997

8

Richtlijnen voor WKO in de praktijk