WaterSNIP staat voor Water Sensoren Nutriënten Innovatie Programma, het innovatieprogramma binnen het LMM (Landelijk Meetnet effecten Mestbeleid). RIVM onderzoekt in dit programma of bij de metingen in het LMM ook sensoren gebruikt kunnen worden. Om de sensoren te testen zijn zogenaamde WaterSNIP-proeftuinen ingericht. Dit zijn LMM-bedrijven waar we met diverse typen sensoren de waterkwaliteit hebben gemeten. Over de resultaten van de proeftuinen in de afgelopen twee jaar hebben we onlangs een rapport uitgebracht. Belangrijkste conclusie? De sensoren kunnen de metingen in het LMM niet vervangen, maar zijn wel een waardevolle aanvulling. Ze bieden gedetailleerder inzicht in de processen van uitspoeling op landbouwbedrijven.
Verrassend kleine verschillen
Sensoren zijn kleine apparaatjes die zelfstandig de waterkwaliteit meten en data via internet doorsturen naar een database. De sensoren die gebruikt zijn werken over het algemeen vrij goed. Het verschil tussen de sensoren en de laboratoriumanalyses is soms verrassend klein. Dat zien we bijvoorbeeld in Figuur 1, waarin we laboratoriumanalyses en sensormetingen voor nitraat in de Proeftuin Kleiregio vergelijken. Op de momenten dat er zowel een laboratoriummeting als een sensormeting is, blijkt dat de nitraatconcentratie maximaal 1,5 mg/l verschilt tussen beide metingen (Figuur 1, onder).
Figuur 1: Nitraatconcentratie gemeten met de Econ UV (ultraviolet)-sensor en laboratoriumanalyses van nitraat (boven). De pieken in nitraat die met de sensor zijn gemeten, zijn waarschijnlijk verstoringen van de lichtbundel in de sensor(bijvoorbeeld een vuiltje voor de lens). De figuur onder geeft het verschil met de labmetingen aan, de labmetingen staan daarom op 0.
Wel is het zo dat maar een beperkt aantal parameters met sensoren gemeten kan worden. Van de nutriënten (waar het in het LMM (Landelijk Meetnet effecten Mestbeleid) om gaat) kan alleen nitraat met een stabiele UV sensor gemeten worden. Ammonium kan wel met een Ion Selectieve Electrode (ISE) sensor gemeten worden maar deze sensor is minder stabiel dan de UV-methode. Fosfaat kan niet met een sensor gemeten worden. Fosfaat kan hoogfrequent worden gemeten met een analysekast naast de waterkant. De parameters waarvoor we sensoren getest hebben zijn nitraat, geleidbaarheid, zuurgraad, zuurstofconcentratie en troebelheid.
Sensoren kosten ook veel tijd (en geld)
Door het meten met sensoren wordt de bepaling van de waterkwaliteit geautomatiseerd. Dit betekent echter niet dat het minder tijd kost. Het werken et sensoren is een arbeidsintensief proces, dat vraagt om specialistische kennis en vaardigheden. Voor onderhoud en kalibratie van de apparatuur is geregeld bezoek op locatie nodig. Als alles eenmaal goed functioneert, is een bezoekfrequentie van één keer per maand voldoende.
Foto van de proeftuin in de Kleiregio
Geen alternatief voor grondwatermetingen
Met sensoren kan heel goed in oppervlaktewater, zoals slootwater, gemeten worden. In het slootwater varieert de waterkwaliteit sterk met het verloop van de seizoenen, na een regenbui of soms ook dagelijks. Deze variatie kunnen sensoren goed registreren omdat er hoogfrequent (bijvoorbeeld elk kwartier) gemeten wordt. Voor grondwatermetingen zoals uitgevoerd voor het LMM, zijn sensoren niet geschikt. In het LMM bemonsteren we op willekeurig gekozen monsterpunten grondwater uit tijdelijke boorgaten. Sensoren hebben een peilbuis nodig die op een vaste locatie staat. De hoge frequentie van sensormetingen heeft bij grondwater ook geen meerwaarde. De waterkwaliteit verandert in grondwater niet heel snel. Het is daarom niet mogelijk en ook niet zinvol om alle metingen in het LMM te vervangen door sensoren. Laboratoriummetingen blijven onmisbaar voor het LMM. Meten met alleen sensoren zou bovendien leiden tot een trendbreuk omdat die meetmethode verschilt van de huidige.
Meerwaarde voor inzicht in uitspoelingssprocessen
De resultaten van de proeftuinen hebben laten zien dat waterkwaliteitssensoren meerwaarde kunnen hebben in het LMM. Het LMM is opgezet om een gemiddelde over een regio te bepalen. Door de aselecte insteek kan zo een trendlijn gemaakt worden over een lange periode voor een bepaald stratum (bijvoorbeeld melkveehouderijen in de Zandregio). Maar het is moeilijk om met de gegevens uit het LMM inzicht te krijgen wat er werkelijk op perceelsniveau gebeurt als er nutriënten uitspoelen naar de sloot.
Sensoren zijn – zoals hierboven uitgelegd – geschikt om op één of meerdere plaatsen heel veel metingen te doen en zo de variatie op één plek in beeld te krijgen. Door de hoogfrequente metingen wordt een gedetailleerder inzicht verkregen in de uitspoeling van nitraat naar het slootwater. De temporele variatie in de nitraatconcentratie wordt zichtbaar. Dit levert belangrijke kennis op over het systeem van uitspoelen op een landbouwbedrijf: bijvoorbeeld wanneer de uitspoeling plaatsvindt en wanneer de uitspoeling afneemt als het zomerseizoen intreedt.
Foto van de proeftuin in de Veenregio
Vervolg proeftuinen
Uit de resultaten van twee jaar meten in proeftuinen blijkt dus dat het meten met sensoren een aanvulling kan zijn op de metingen in het LMM. Naar aanleiding van de bevindingen hebben we voor het vervolg van het onderzoek, de proeftuinen opnieuw ingericht. We hebben nu voor alle locaties dezelfde sensoren gekozen, namelijk de sensoren die het beste werkten in de eerste proeftuinen. Nu meten we bijvoorbeeld op drie LMM-bedrijven hoogfrequent de nitraatconcentratie. De eerste resultaten hiervan zijn veelbelovend. De uitspoeling naar het slootwater die in het najaar plaatsvindt kunnen we nu real-time volgen op deze bedrijven. In een vervolgartikel zullen we hier verder op ingaan.
Arno Hooijboer (RIVM)
LMM e-nieuws, december 2023