26
Monitoring van nutriënten in het oppervlaktewater
van stroomgebieden
Analyse van metingen in de gebieden Drentse Aa, Schuitenbeek, Krimpenerwaard
en Quarles van Ufford
Alterra-rapport 2222, ISSN 1566-7197 Reeks Monitoring Stroomgebieden 26
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
Monitoring van nutriënten in het
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 Alterra, Wageningen UR 2 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; info.alterra@wur.nl
– 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
Inhoud
Woord vooraf 7 Samenvatting 9 1 Inleiding 13 1.1 Aanleiding en doel 13 1.2 Projectaanpak 131.3 Monitoring: meten en modelleren 15
1.4 Leeswijzer 15
2 Meten van de waterkwaliteit 17
2.1 Huidige praktijk 17
2.1.1 Drentse Aa 17
2.1.2 Schuitenbeek 18
2.1.3 Krimpenerwaard 19
2.1.4 Quarles van Ufford 20
2.2 Aanvullende metingen 21
2.2.1 Drentse Aa 22
2.2.2 Schuitenbeek 23
2.2.3 Krimpenerwaard 24
2.2.4 Quarles van Ufford 25
2.3 Slimme database 26
3 Variatie in tijd 29
3.1 Langjarige trends 29
3.2 Toetsing aan de huidige gebiedsgerichte normen 33
3.3 Seizoenseffecten 35
3.3.1 Seizoenale variatie in totaal-N en totaal-P 35 3.3.2 Seizoenale variatie in de afzonderlijke nutriëntencomponenten 37
3.4 Neerslagoverschot 39
3.4.1 Statistische interventie 41
3.5 Meetfrequentie 42
3.5.1 Autocorrelogram 42
3.5.2 Convergentie van statistieken 44
3.6 Conclusie 48
4 Variatie in ruimte 51
4.1 Ruimtelijke patronen 51
4.1.1 Stikstof 51
4.1.2 Fosfor 55
4.2 Ruimtelijke analyse vier proefgebieden 58
4.2.1 Stratificatie 58
4.2.2 Ruimtelijke overeenkomsten 61
5 Monitoring van beleid 63
5.1 Kaderrichtlijn Water 63
5.2 Mestbeleid 64
5.3 Vijfentwintig tips voor monitoring nutriënten in het oppervlaktewater 67
Referenties 71
Bijlagen
A Databeschikbaarheid 75
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 stuur-groep 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
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 oppervlakte-waterkwaliteit 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 oppervlakte-water 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
systeem-verkenningen, bij aanvang van het onderzoek in 2004, bleek dat op basis van alle beschikbare data voor geen van de vier gebieden een sluitende water- en 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 meet-locaties maar ook door vaker te meten op bepaalde meetmeet-locaties. De algemene doelstelling voor de aan-vullende 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-totaal- con-centraties 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
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 gebie-den 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 stikstofconcen-traties 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 meet-punten zien. Opvallend hierbij is dat voor een aantal locaties juist hogere fosforconcentraties in het zomer-halfjaar 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 oppervlakte-waterkwaliteit 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 nood-zakelijk. 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 grond-waterstanden 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 boven-stroomse 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
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.
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 opper-vlaktewater. 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 transport-routes van nutriënten en in de processen die de waterkwaliteit beïnvloeden op het niveau van de stroom-gebieden.
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 stroom-gebieden met zeer verschillende kenmerken. De veenweidepolder Krimpenerwaard staat voor de veen-gebieden in Nederland, de kleipolder Quarles van Ufford voor de kleiveen-gebieden. 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).
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 onder-zoeksgebieden 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
vaker te meten aan bepaalde meetlocaties. Ieder jaar zijn de meetresultaten met de betrokken water-beheerders 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 sturings-mogelijkheden 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 oppervlakte-water 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.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 fosfor- compo-nenten
• 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 inlaatmeet-punten 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 water-beheer besproken. Daarnaast zijn de vijfentwintig belangrijkste tips beschreven voor het waterwater-beheer om zicht te krijgen op de nutriënten in het oppervlaktewater van stroomgebieden.
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 meet-frequentie 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.
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.
# S # S # S # S # S # S # S # S # S # S # S # S # S # S # S # S 1 2101 2203 2204 2205 2206 2207 2209 2210 2211 2212 2213 2216 2217 2240 2241
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).
• 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 reguliere- en 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
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 fysisch-chemische 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 para-grafen). 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 water- en 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
Monitoring Stroomgebieden betroffen een detaillering, zowel ruimtelijk als temporeel. Zo zijn er nieuwe meet-locaties 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 bemon-stering. 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 monitoring-stations 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 meet-locaties in de vier pilotgebieden over de waarnemingsperiode van het project Monitoring Stroomgebieden: 2010. In deze figuren zijn alle meetlocaties opgenomen met meer dan 50 metingen in de periode 2004-2010. 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.
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 geleid-baarheid, 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
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 Continu (wekelijks) Continu
Systeempunten 25200, 25202, 25216, 25217, 25302, 25304, 25305, 25309, 25311, 25316, 25318 Tweewekelijks Tweewekelijks Bronpunten 25004, 25218, 25293, 25300, 25306, 25307, 25310, 25312, 25314, 25319 Maandelijks -- 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 Hoogheem-raadschap 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).
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, 0868 0464, 0506, 0306, 0470, 0862, 0476, 0869, 0870, 1031, 0213 15 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 monitoring-station) 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 debiet-proportionele meetstation zijn niet geanalyseerd op elektrische geleidbaarheid, zuurstof en zuurgraad).
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 rioolwater-zuiveringsinstallaties (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 gegevens-verwerking 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 data-base. 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
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.
3
Variatie in tijd
3.1
Langjarige trends
Op een aantal meetlocaties werd de waterkwaliteit al door de waterschappen gemonitord voordat de project-metingen 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 waterkwaliteits-gegevens 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.
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.
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
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 2-zijdige 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 concen-tratie afneemt en een enkele geval geeft de helling een toename van de jaarlijkse concenconcen-tratie weer.
Tabel 3.1
Resultaten Seasonal Mann Kendall trendtest voor de gehele meetreeks (grijs= geen significante trend (p>0,01)).
Stikstof (N) Fosfor (P)
Drentse Aa
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 Schuitenbeek
SMK-tau -0.,44 -0,097
P 0,00 0,046
helling -0,13 mg/l per jaar -1,9 μg/l per jaar Krimpenerwaard
SMK-tau -0,29 0,030
P 1,1*10-13 0,43
helling -0,049 mg/l per jaar -0,71 μg/l per jaar Quarles van Ufford
SMK-tau -0,33 -0,21
p 3,1*10-11 1,6*10-5
Tabel 3.2
Resultaten Seasonal Mann Kendall trendtest voor de meetreeks vanaf 2000 (grijs= geen significante trend (p>0,01)).
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).
Stikstof (N) Fosfor (P)
Drentse Aa
SMK-tau -0,30 -3,0
p 5,2*10-5 3,2*10-5
helling -0,16 mg/l per jaar -6,6 μg/l per jaar
Schuitenbeek
SMK-tau -0,42 0,047
p 1,6*10-7 0,56
helling -0,17 mg/l per jaar +3,4 μg/l per jaar
Krimpenerwaard
SMK-tau -0,30 -0,33
p 1,9*10-5 1,9*10-6
helling -0,097 mg/l per jaar -53 μg/l per jaar
Quarles van Ufford
SMK-tau -0,085 -0,134
p 0,26 0,075
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
(mg/l) Totaal fosfor (mg/l) Drentse Aa 2,2 0,08 – 0,10 Schuitenbeek 4,0 0,14 Krimpenerwaard 2,4 0,22
Quarles van Ufford 2,8 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 zomer-gemiddelde stikstof- en fosforconcentraties in de vier gebieden worden aangetroffen. De verschillen in meet-waarden 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 zomer-gemiddelde 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.
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.
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 winterconcen-traties. 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.
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 stikstof-concentratie 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 organisch-fosforconcentraties 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
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 (ortho-fosfaat 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 fosfor-concentratie 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 ortho-fosfaatconcentraties gemeten. In Schuitenbeek zijn zowel de ortho-fosfaat- als de organisch fosfaatconcen-traties hoger dan in de Drentse Aa. Opvallend zijn de hoge uitschieters van organisch fosfaatconcenfosfaatconcen-traties 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.
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 concentratie-meting 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.
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 fosforcon-centraties 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 stroom-gebieden. 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.
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 neerslag-overschot. 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
