Laboratorium voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie
VERSPREIDING VAN NITRAAT IN HET GRONDWATER IN
VLAANDEREN
De indeling van Vlaanderen in hydrogeologisch homogene zones t.a.v. de
nitraatverspreiding in het grondwater
Prof. Dr. K. Walraevens
Drs. R. Eppinger
Drs. M. Van Camp
Laboratorium voor Toegepaste Geologie en HydrogeologieLaboratorium 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
Laboratorium voor Toegepaste Geologie en HydrogeologieLaboratorium 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
Laboratorium voor Toegepaste Geologie en HydrogeologieLaboratorium 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
Laboratorium voor Toegepaste Geologie en HydrogeologieLaboratorium 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
Laboratorium voor Toegepaste Geologie en HydrogeologieLaboratorium 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
Laboratorium voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie
Indeling van de hydrogeologisch homogene eenheden
Hydrogeologisch homogene eenheden
Code Beschrijving van dagzomende lagen
00 Quartaire poldergebieden (verzilt)
10 Quartaire duinafzettingen
20 Pleistocene valleien of voormalige valleigebieden met een dik quartair dek (>10m)
30 Dun quartair dek (<10m) boven tertiaire kleilagen
40 Het pleistocene Complex van de Kempen
50 Overgangszone Quartair – Tertiair (Plio-Pleistocene afzettingen)
60 Neogene zandafzettingen onder dun quartair dek
70 Paleogene zandafzettingen onder dun quartair dek
80 Mesozoische afzettingen onder dun quartair dek
90 Paleozoische afzettingen onder dun quartair dek
Laboratorium voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie
Laboratorium voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie
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)
Laboratorium voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie
Hydrogeologisch homogene eenheden Hydrogeologisch homogene zones
Code Beschrijving van dagzomende lagen Code Beschrijving van dagzomende lagen
00 Quartaire poldergebieden (verzilt)
00 Quartaire poldergebieden (verzilt)
10 Quartaire duinafzettingen 10Quartaire 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
40Het pleistocene Complex van de Kempen
50 Overgangszone Quartair – Tertiair (Plio-Pleistocene
afzettingen)
51 Zanden van Brasschaat (+ Merksplas)
52 Zanden van Mol60 Neogene zandafzettingen onder
dun quartair dek61 Formatie van Lillo en Poederlee
62 Formatie van Kasterlee (+ Kattendijk)
63 Formatie van Diest
64 Formatie van Berchem en Bolderberg
Indeling van de hydrogeologisch homogene eenheden en zones
Laboratorium voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie
Hydrogeologisch homogene eenheden Hydrogeologisch homogene zones
Code Beschrijving van dagzomende lagen 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
82Krijtafzettingen
90 Paleozoische afzettingen onder dun quartair dek
90Sokkelgesteenten
Laboratorium voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie
Laboratorium voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie
De afbakening is gebaseerd op:
- analoge en digitale kaarten
- boorbeschrijvingen uit archieven
- vakliteratuur
Laboratorium voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie
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
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
Laboratorium voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie
Laboratorium voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie
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
Laboratorium voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie
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.
Laboratorium voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie
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
Laboratorium voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie
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
Laboratorium voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie
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)
Laboratorium voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie
HHZ Hydraulische doorlatendheid
Hydraulische gradient
Sterk geoxideerd tijdens afzetting
Dikte onverzadigde zone
Dikte oxidatiezone (waterverzadigd)
Afwezigheid van effectieve reductiecapaciteit
Totaal punten
00-Polderafzettingen 1 1 1 0 0 0 3
10-Duingebieden 3 3 3 2 1 2 14
21-Vlaamse Vallei 3 2 2 1 2 1 11
22-Maas-Rijnafzettingen 3 1 3 1 3 3 14
23-Hoogterrasafzettingen 3 2 3 2 3 3 16
32-Quartair dek op Ieperse klei 2 1 2 1 0 1 7
33-Quartair dek op Paniseliaan klei 2 1 2 1 0 1 7
34-Quartair dek op Bartoon klei 2 1 2 1 0 1 7
35-Quartair dek op Rupeliaan klei 2 1 2 1 0 1 7
40-Complex van de Kempen 2 2 2 1 2 2 11
51-Formatie van Brasschaat 2 1 2 1 1 1 8
52-Formatie van Mol 3 2 3 1 2 1 12
61-Formatie van Lillo en Poederlee 2 1 1 1 1 1 7
62-Formatie van Kasterlee 2 2 3 1 3 3 14
62-Formatie van Kattendijk 2 1 2 1 1 1 8
63-Formatie van Diest 3 1 2 1 2 2 11
63-Formatie van Diest in heuvelgebieden 3 3 2 3 3 3 17
64-Formatie van Berchem (en Bolderberg) 3 1 1 1 1 1 8
64-Formatie van Bolderberg in heuvelgebieden 2 3 2 3 2 1 13
Parameterevaluatie met betrekking tot de nitraatgevoeligheid van HHZs
Laboratorium voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie
HHZ 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 2 1 2 2 1 10
71-Formatie van Brussel in heuvelgebieden 3 3 1 3 3 3 16
72-Onder-Oligoceen 2 2 2 3 2 1 12
73-Ledo-Paniseliaan 2 1 1 1 2 2 9
73-Ledo-Paniseliaan in heuvelgebieden 2 3 1 3 3 3 15
74-Zanden van Egem (Mont-Panisel) 2 1 1 1 2 2 9
74-Zanden van Egem in heuvelgebieden 2 3 1 3 3 3 15
75-Zanden van Mons-en-Pevèle 2 1 1 1 2 2 9
75-Zanden van Mons-en-Pevèle in heuvelgebieden 2 3 1 3 3 3 15
76-Landeniaan 2 3 2 3 3 2 15
77-Heersiaan 2 3 1 3 3 2 14
78-Formatie van Eigenbilzen 2 3 1 2 2 1 11
82-Krijtafzettingen 3 3 1 3 3 3 16
90-Paleozoicum 3 1 1 1 2 2 10
Laboratorium voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie
Evaluatie:
0 - verwaarloosbaar
1 - weinig/klein
2 - matig
3 - zeer goed/groot/sterk
Totaal:
<9 weinig nitraatgevoelig
9-13 matig nitraatgevoelig
>13 zeer nitraatgevoelig
Laboratorium voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie
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
Laboratorium voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie
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
Laboratorium voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie
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
Laboratorium voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie
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
Top Related