In het Landelijk Meetnet effecten Mestbeleid (LMM (Landelijk Meetnet effecten Mestbeleid)) meten we op agrarische bedrijven in de Lössregio de nitraatconcentratie in het bodemvocht1. Bodemvocht vervolgt zijn weg naar het grondwater, dat in deze regio soms wel tientallen meters diep zit. Bij deze reis lijkt nitraat niet of zeer beperkt af te breken. De plek waar het grondwater in de heuvels van Zuid-Limburg uittreedt noemen we een bron. Vanaf de bron kan het een beek vormen. De reis van regen- of irrigatiewater tot grondwaterbron duurt soms wel tientallen jaren. Het RIVM heeft TNO gevraagd om voor circa 90 bronnen deze reistijden te onderzoeken. Met inzicht in deze reistijden kunnen we inschatten hoe de nitraatconcentraties zich in de toekomst gaan ontwikkelen in bronnen en beken in Zuid-Limburg.
Metingen in bronnen door RIVM en Provincie
De input voor het TNO-onderzoek zijn de nitraat- en tritiummetingen (zie kader) die het RIVM en de Provincie Limburg in verschillende jaren hebben gedaan in de bronnen op verschillende plekken in Zuid-Limburg:
- Op en rond het Centraal Plateau, grofweg ten noorden van de rivier de Geul
- In de grote beekdalen in het Mergelland
- In de uitlopers van de droge dalen van de zuidelijke kalksteenplateau’s.
Het RIVM heeft in 2001, 2009 en 2018 een groot aantal bronnen (circa 90) bemonsterd. Ongeveer 20 bronnen worden jaarlijks bemonsterd door de Provincie Limburg voor de monitoring ten behoeve van de Kaderrichtlijn Water2.
Hoge nitraatconcentraties aanleiding voor onderzoek reistijd
Het gebruik van mest op landbouwgronden in Nederland is sinds de piek rond 1985 sterk afgenomen. Omdat de resultaten van de metingen laten zien dat de nitraatconcentraties in de bronnen in Zuid-Limburg nog wel vaak hoger zijn dan de norm voor nitraat van 50 mg/l is dit onderzoek naar reistijden gedaan. Daarmee kunnen we de huidige en toekomstige ontwikkeling van de nitraatconcentraties in deze regio in de tijd beter begrijpen.
Model om reistijdverdelingen te bepalen
TNO heeft met de metingen van het RIVM en de provincie per bron onderzocht wat de verdeling van reistijden van die bron is (zie Figuur 1 voor de locatie van de bronnen). Het gebied dat ondergronds water afvoert naar een bron (het intrekgebied) kan kilometers groot zijn. Een deel van het water dat uit een bron komt is oud en heeft een lange en/of trage weg afgelegd, terwijl een ander deel van het water jong kan zijn.
Figuur 1: hoogtekaart van het studiegebied met locatie van de bronnen
De verdeling van reistijden is bepaald met een model. De geregistreerde stikstofoverschotten (tot 1995) en nitraatmetingen in het bodemvocht (1996-2021) van de Provincie Limburg en het RIVM en de historische tritiumconcentraties in het regenwater (zie kader) vormen de input van dit model. Er is dus data beschikbaar over de historie van tritium in neerslag en de historische belasting van de bodem met nitraat (de input) en over concentraties tritium en nitraat in de bronnen (de output). Met deze in- en output kan het model reistijdverdelingen berekenen met een bijbehorende onzekerheid.
Tritiummetingen om de leeftijdsverdeling van het bronwater te bepalen
Informatie over de verdeling van tritium over de jaren in de bronnen en de historische verdeling van tritium in regenwater is zeer waardevol om leeftijdsverdelingen te bepalen. Tritium (3H) is een radioactieve isotoop met een halfwaardetijd van 12.3 jaar. Dit betekent dat het meer dan twaalf jaar duurt voordat de helft van de tritiumisotopen uiteenvalt in een andere isotoop (3-helium). Tritium komt van nature weinig voor in regenwater. Bij het testen van nucleaire wapens in de jaren vijftig en zestig van de vorige eeuw kwam tritium vrij in de atmosfeer. Omdat de concentratie tritium grofweg elke 12 jaar afneemt (halfwaardetijd) waren de concentraties in regenwater toen hoger dan nu.
Leeftijdsverdeling van het bronwater van invloed op hoogte en ontwikkeling nitraatconcentratie
De nitraatconcentraties in de verschillende bronnen variëren enorm. Uit het onderzoek blijkt dat bronnen die voor het grootste deel uit jong water bestaan (gedefinieerd als water met een reistijd van minder dan 30 jaar) de hoogste nitraatconcentratie hebben, maar dat de nitraatconcentratie hier ook het snelste daalt (zie pijlen in Figuur 2). Bronnen met een grote component ouder water hebben juist lagere nitraatconcentraties en daar daalt de nitraatconcentratie langzamer. De bronnen met een grote fractie jong water en een gemiddeld kortere reistijd liggen meestal op het Centraal Plateau (Figuur 2). Hier meten we hogere nitraatconcentraties dan in de bronnen in de grote beekdalen en op de zuidelijke plateaus.
Figuur 2: Relatie tussen de nitraatconcentratie in de bronnen in 2001, 2009 en 2018 en de fractie jong water (% jong water < 30 jaar in de reistijdverdeling). De getrokken lijnen geven het typische patroon weer van de relatie tussen de fractie jong water en de nitraatconcentratie voor de jaren 2001, 2009 en 2018.
Uit Figuur 2 concluderen we dat de overschrijding van de 50 mg/l standaard uit de EU (Europese Unie) Nitraatrichtlijn vooral voorkomt in de bronnen met meer dan 50% jong water van minder dan 30 jaar oud, maar dat die concentraties sinds 2001 wel aan het dalen zijn als gevolg van het gevoerde beleid om de nitraatuitspoeling op de Lössplateau’s te verminderen.
Deel 2
In de volgende LMM (Landelijk Meetnet effecten Mestbeleid) e-nieuws gaan we verder in op trendombuiging van de nitraatconcentraties en de relaties met de geologische gesteldheid van ondergrond.
Timo Brussée (RIVM), Mariëlle van Vliet (TNO) en Hans Peter Broers (TNO)
LMM e-nieuws, september 2024
1 In het LMM meten we de nitraatconcentratie in de Lössregio in het bodemvocht onder de wortelzone op 1,5 tot 3,0 meter diepte onder maaiveld. In het Landelijk Meetnet Grondwaterkwaliteit (LMG (Landelijk Meetnet Grondwaterkwaliteit)) en de Provinciale Meetnetten Grondwaterkwaliteit (PMG) wordt nitraat in het diepere grondwater gemeten.
2 De Kaderrichtlijn Water (KRW (Kaderrichtlijn Water)) is een Europese richtlijn. De doelstelling is het realiseren en behouden van chemisch schoon en ecologisch gezond oppervlaktewater en grondwater (waaronder ook de beken en bronnen).