VERSPREIDING VAN NITRAAT IN HET GRONDWATER IN VLAANDEREN Laboratorium voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie VERSPREIDING VAN NITRAAT IN HET GRONDWATER IN VLAANDEREN Prof. Dr. K. Walraevens Drs. R. Eppinger Drs. M. Van Camp De indeling van Vlaanderen in hydrogeologisch homogene zones t.a.v. de nitraatverspreiding in het grondwater

Fase 3: Selectie van testsites Laboratorium voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie “Onderzoek naar de verspreiding van nitraat in het grondwater in Vlaanderen” in opdracht van AMINAL : Fase 1:Kartering van de hydrogeologisch homogene zones in het ondiep reservoir Fase 2: Selectie van 5 hydrogeologisch homogene zones voor nader onderzoek Fase 3: Selectie van testsites Fase 4: Implementatie van de testsites en terreinwaarnemingen Fase 5: Laboratoriumproeven Fase 6: Hydrogeochemische modellering

2. de verspreiding van nitraat door transport met het grondwater Laboratorium voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie Het voorkomen van nitraat in grondwater hangt af van drie belangrijke factoren:  1. de aanvoer van nitraat naar de grondwatertafel, vnl. door uitspoeling van meststoffen vanuit de wortelzone van landbouwgrond  2.  de verspreiding van nitraat door transport met het grondwater  3.  chemische reacties, waarbij nitraat wordt gereduceerd, zodat de verspreiding van nitraat wordt afgeremd of gestopt  factoren 2 en 3 houden verband met de hydrogeologische kenmerken van het reservoir

Hydrogeologische kenmerken bepalend voor: Laboratorium voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie Hydrogeologische kenmerken bepalend voor:  - stromingsregime (optredende stroomsnelheden, aanwezigheid van eventuele barrières zoals kleilagen, ...)  - chemische reactiviteit t.o.v. nitraat (reductiecapaciteit of oxideerbaarheid) Nitraatgevoeligheid beperkt zich meestal tot het ondiep grondwaterreservoir  

INDELING IN HYDROGEOLOGISCH HOMOGENE EENHEDEN EN ZONES: Laboratorium voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie   INDELING IN HYDROGEOLOGISCH HOMOGENE EENHEDEN EN ZONES:  = afbakening van het voorkomen van ondiepe watervoerende systemen, waar de kenmerken t.a.v. nitraatverspreiding gelijkaardig kunnen worden gesteld

KARTERING VAN HYDROGEOLOGISCH HOMOGENE EENHEDEN EN ZONES Laboratorium voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie KARTERING VAN HYDROGEOLOGISCH HOMOGENE EENHEDEN EN ZONES    Hydrogeologisch homogene eenheden:   grote eenheden waarbinnen hoofdkenmerken ondiep grondwaterreservoir m.b.t. nitraatverspreiding homogeen gesteld worden   indeling naar dikte Quartaire afzettingen: - Q > 10 m dik: Quartaire afzettingen bepalen hydrogeologisch homogene eenheid - Q < 10 m dik: onderliggende Tertiaire (of oudere) laag wordt mee beschouwd

Indeling van de hydrogeologisch homogene eenheden

Hydrogeologisch homogene zones (HHZs):    binnen een eenheid werd een verdere indeling doorgevoerd, op basis van geologische/hydrogeologische verschillen (bv. verschillende ouderdom van Paleogene kleilaag die substraat vormt)

Indeling van de hydrogeologisch homogene eenheden en zones Hydrogeologisch homogene zones Code Beschrijving van dagzomende lagen 00 Quartaire poldergebieden (verzilt) 10 Quartaire duinafzettingen 20 Pleistocene valleien of voormalige valleigebieden met een dik quartair dek (>10m) 21 Vlaamse Vallei en aangrenzende valleizones 22 Maasvallei (Maasgrind) 23 Hoogterrasafzettingen 30 Dun quartair dek (<10m) boven tertiaire kleilagen 32 Dun quartair dek boven Ieperse klei + Lid van Kortemark 33 Dun quartair dek boven Paniseliaanklei 34 Dun quartair dek boven Bartoonklei 35 Dun quartair dek boven Rupelklei 40 Het pleistocene Complex van de Kempen 50 Overgangszone Quartair – Tertiair (Plio-Pleistocene afzettingen) 51 Zanden van Brasschaat (+ Merksplas) 52 Zanden van Mol 60 Neogene zandafzettingen onder dun quartair dek 61 Formatie van Lillo en Poederlee 62 Formatie van Kasterlee (+ Kattendijk) 63 Formatie van Diest 64 Formatie van Berchem en Bolderberg

Hydrogeologisch homogene eenheden Hydrogeologisch homogene zones Code Beschrijving van dagzomende lagen 70 Paleogene zandafzettingen onder dun quartair dek 71 Formatie van Brussel 72 Onder-Oligocene zandafzettingen (Formaties van Tongeren en Bilzen) 73 Ledo-Paniseliaan 74 Zanden van Egem 75 Zanden van Mons-en-Pevèle (+ Mont Héribu, indien zandig) 76 Landeniaan 77 Heersiaan 78 Formatie van Eigenbilzen 80 Mesozoische afzettingen onder dun quartair dek 82 Krijtafzettingen 90 Paleozoische afzettingen onder dun quartair dek Sokkelgesteenten

De afbakening is gebaseerd op: -       analoge en digitale kaarten -       boorbeschrijvingen uit archieven -       vakliteratuur

Gegevensbronnen: Digitale kaart van de tertiaire grensvlakken (digitaal, OC-GIS-Vlaanderen, 2001, niet volledig) Oude geologische kaart van Vlaanderen (analoog, BGD, 1890-1905) Digitale topografische kaart (digitaal, OC-GIS-Vlaanderen, 1996) Grondwaterkwetsbaarheidskaart van Vlaanderen (digitaal, OC-GIS-Vlaanderen, 2000) Bodemassociatiekaart van Vlaanderen (digitaal, OC-GIS-Vlaanderen, 1996) Verziltingskaart (analoog, Prof. De Breuck et al, 1973) Kaart van de dikte van het Quartair (data ANRE, onvolledig) Kaart van de quartaire afzettingen van de Vlaamse Vallei (analoog, Prof. Dr. De Moor, 1984) Geologie van de Kempen (geologische beschrijvingen en schetsen van Wouters & Vandenberghe, 1994) Boorbeschrijvingen van de Belgische Geologische Dienst Boorbeschrijvingen, archief Laboratorium voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie

REDOXZONES IN FUNCTIE VAN DE DIEPTE:    I. Oxische zone: O2 aanwezig (wordt verbruikt bij redoxprocessen)  II. Anoxische zone: 1. NO3- reductie  N2 (NH4+) 2. Mn(IV) oxiden reductie  Mn2+ 3. Fe(III) oxiden en hydroxiden reductie  Fe2+ 4. Sulfaatreductie  sulfiden 5. Methanogenese

CONCLUSIES UIT REDOXZONERING:   - zolang als O2 aanwezig is, kan nitraatreductie niet optreden - in te sterk reducerende condities (op te grote diepte), bvb. waar Fe2+ in oplossing gaat:  onmogelijk te bepalen of hier NO3- verontreiniging bestaat ter hoogte van watertafel  alleen putten in de oxische zone laten toe te besluiten tot aan- of afwezigheid van nitraatverontreiniging op die plaats

NITRAATGEVOELIGHEID VAN HHZs    gevoeligheid van HHZ voor nitraatverontreiniging hangt samen met de diepte waarop nitraat kan doordringen in de bodem Hoe dieper het nitraat doordringt, hoe gevoeliger.

In gebieden waar nitraten slechts tot op een beperkte diepte doordringen, kan dit te wijten zijn aan twee factoren: 1. grote oxideerbaarheid van de lagen, zodat nitraatreductie reeds op een beperkte diepte optreedt; in dit geval wordt nitraat uit het milieu verwijderd   2. beperkte verticale neerwaartse grondwaterstroming, bvb. door het voorkomen van een kleilaag op een beperkte diepte

hoe dieper het nitraat kan doordringen: - hoe groter de impact op de waterlagen zal zijn tot op die diepte - hoe langer de verwijdertijd is - hoe groter de afstanden zijn waarover nitraat kan worden getransporteerd.    hoe gevoeliger

Drie klassen werden onderscheiden:   <10 meter: weinig gevoelig >10 en <20 meter: matig gevoelig >20 meter: zeer gevoelig De potentiële nitraatcontaminatiediepte onder het maaiveld is het product van een aantal processen en randvoorwaarden die de uitbreiding van de nitraatcontaminatie in watervoerende lagen bepalen (concept HHZs)

Parameterevaluatie met betrekking tot de nitraatgevoeligheid van HHZs Hydraulische doorlatendheid Hydraulische gradient Sterk geoxideerd tijdens afzetting Dikte onverzadigde zone Dikte oxidatiezone (waterverzadigd) Afwezigheid van effectieve reductiecapaciteit Totaal punten 00-Polderafzettingen 1 3 10-Duingebieden 2 14 21-Vlaamse Vallei 11 22-Maas-Rijnafzettingen 23-Hoogterrasafzettingen 16 32-Quartair dek op Ieperse klei 7 33-Quartair dek op Paniseliaan klei 34-Quartair dek op Bartoon klei 35-Quartair dek op Rupeliaan klei 40-Complex van de Kempen 51-Formatie van Brasschaat 8 52-Formatie van Mol 12 61-Formatie van Lillo en Poederlee 62-Formatie van Kasterlee 62-Formatie van Kattendijk 63-Formatie van Diest 63-Formatie van Diest in heuvelgebieden 17 64-Formatie van Berchem (en Bolderberg) 64-Formatie van Bolderberg in heuvelgebieden 13

HHZ 71-Formatie van Brussel 2 1 10 Hydraulische doorlatendheid Hydraulische gradient Sterk geoxideerd tijdens afzetting Dikte onverzadigde zone Dikte oxidatiezone (waterverzadigd) Afwezigheid van effectieve reductiecapaciteit Totaal punten 71-Formatie van Brussel 2 1 10 71-Formatie van Brussel in heuvelgebieden 3 16 72-Onder-Oligoceen 12 73-Ledo-Paniseliaan 9 73-Ledo-Paniseliaan in heuvelgebieden 15 74-Zanden van Egem (Mont-Panisel) 74-Zanden van Egem in heuvelgebieden 75-Zanden van Mons-en-Pevèle 75-Zanden van Mons-en-Pevèle in heuvelgebieden 76-Landeniaan 77-Heersiaan 14 78-Formatie van Eigenbilzen 11 82-Krijtafzettingen 90-Paleozoicum

Evaluatie: 0         - verwaarloosbaar 1         - weinig/klein 2         - matig 3         - zeer goed/groot/sterk   Totaal: <9 weinig nitraatgevoelig 9-13     matig nitraatgevoelig >13 zeer nitraatgevoelig

Als zeer gevoelig werden volgende hydrogeologisch homogene zones vastgesteld: HHZ 22: Maas- en Rijnafzettingen HHZ 23: Hoogterrasafzettingen HHZ 76: Landeniaan HHZ 77: Heersiaan HHZ 82: Krijtafzettingen

Een aantal andere zones zijn zeer gevoelig, voor zover het de heuvelstreken betreft in deze zones. Het gaat om volgende zones: HHZ 63: Formatie van Diest HHZ 71: Formatie van Brussel HHZ 73: Ledo-Paniseliaan HHZ 74: Zanden van Egem HHZ 75: Zanden van Mons-en-Pévèle

Selectie van 5 hydrogeologisch homogene eenheden en zones voor nader onderzoek     Selectiecriteria: 1. Risico op nitraatvervuiling: mestdruk 2. Ruimtelijke uitbreiding: representatief voor een groot deel van Vlaanderen 3. Belang van ondiep grondwaterreservoir 4. Geografische verspreiding

De keuze viel uiteindelijk op: 1. De Vlaamse Vallei + kustvlakte en bijrivieren (HHZ21 in HHE20): testsite Adegem 2. Dun Quartair dek boven Ieperse klei (HHZ32 in HHE30): testsite Torhout 3. Zanden van Mol (HHZ52 in HHE50): testsite Mol 4. Zanden van Kasterlee (HHZ62 in HHE60): testsite Peer 5. Brusseliaan (HHZ71 in HHE70): testsite Kampenhout