Water Matters - december 2023

Uitgave

WATER

MATTERS KENNISMAGAZINE VOOR WATERPROFESSIONALS December 2023

BAKF-ozon: nieuwe technologie medicijn­ resten­verwijdering Licht vervuild water schonen met drijvende helofytenfilters Risicobeoordeling blauwalgen: snel, nauwkeurig of beide?

Rioolwatermeting helpt GGD bij monitoren hepatitis A op een basisschool Inundatie remt veenoxidatie Stimuleert zandtransplantatie verwijdering organische microverontreinigingen?

Asbestcementleidingen vervangen? Misschien niet nodig Graskruidenmengsels voor heringerichte sloten klimaatrobuust?

Standaardisatie dataverwerking waterkwaliteitssensoren

2I

VOORWOORD

Onderzoek met zicht op praktische toepassing

Van verwijderen microverontreinigingen tot inundatieproef om veenbodemdaling tegen te gaan Voor u ligt de zeventiende editie van Water Matters, het kennismagazine van vakblad H2O. U treft negen artikelen aan over uiteenlopende onderwerpen, geschreven door waterprofessionals op basis van gedegen onderzoek.

Bij de beoordeling heeft de redactieraad bestaande uit deskundigen uit de sector, een selectie gemaakt waarbij is ­gekeken naar een duidelijke relatie met de dagelijkse praktijk in de watersector, de opzet van Water Matters.

Onderzoek, resultaten en bevindingen vormen de basis voor artikelen die nieuwe kennis, inzichten en technologieën beschrijven met zicht op praktische toepassing.

In deze editie van Water Matters leest u dat de BAKF-ozon technologie een serieuze optie is om aan de eisen van de nieuwe Europese Richtlijn Stedelijk Afvalwater te voldoen en dat ze klaar is voor de praktijk.

Voorts vindt u artikelen over verwijderen nutriënten en microverontreinigingen met drijvende helofytenfilters, een studie naar de nauwkeurigheid van methodes die de gezondheidsrisico’s van blauwalgen bepalen, riool­water­ metingen om v­ erspreiding van het hepatitis A-virus op een school te monitoren, een inundatieproef die laat zien hoe veen snel, goedkoop en doelmatig kan worden vernat, een proef die aantoont dat met zandtransplantatie en biostimulatie organische microverontreinigingen effectief kunnen worden verwijderd, een onderzoek waaruit blijkt dat in-line inspectie loont om de degradatie van asbestcementleidingen in het drinkwaterdistributienet in kaart te brengen, een studie die laat zien dat graskruidenmengsels in aflopende oevers bijdragen aan een klimaatrobuust watersysteem en een initiatief om een eerste stap te zetten naar standaardi­satie van dataverwerking uit waterkwaliteitssensoren.

Water Matters is, net als het vakblad H2O, een initiatief van Koninklijk Nederlands Waternetwerk (KNW), het ­onafhankelijke kennisnetwerk voor en door Nederlandse waterprofessionals. Leden van KNW krijgen Water Matters twee keer per jaar gratis als bijlage bij hun vakblad H2O. De uitgave van Water Matters wordt mogelijk gemaakt door vooraanstaande spelers in de Nederlandse watersector.

Deze Founding Partners zijn Deltares, KWR Watercycle Research Institute, Royal HaskoningDHV en Stichting Toegepast Onderzoek Waterbeheer (STOWA). Met de uitgave van Water Matters willen de participerende instellingen nieuwe, toepasbare waterkennis toegankelijk maken.

U kunt Water Matters ook digitaal lezen op H2O-online (www.h2owaternetwerk.nl). Daarnaast is deze uitgave als ­digitaal magazine ook in het Engels beschikbaar via dezelfde website of via www.h2o-watermatters.com.

De Engelstalige artikelen kunnen vanuit het digitale magazine op H2O-online worden gedeeld. Voorts zijn artikelen uit eerdere edities terug te vinden op de site.

Veel leesplezier met deze editie. Wilt u reageren? Laat het ons weten via redactie@h2o-media.nl Monique Bekkenutte Uitgever (Koninklijk Nederlands Waternetwerk) Huib de Vriend Voorzitter redactieraad Water Matters

I3

COLOFON Water Matters is een uitgave van Koninklijk Nederlands Waternetwerk (KNW) en wordt mogelijk gemaakt door Deltares, KWR Watercycle Research Institute, Royal HaskoningDHV en de Stichting Toegepast Onderzoek Waterbeheer (STOWA).

UITGEVER Monique Bekkenutte (KNW) HOOFDREDACTEUR Bert Westenbrink Eindredactie Nico van der Wel, Mirjam Jochemsen REDACTIEADRES Koningskade 40 2596 AA Den Haag redactie@h2o-media.nl REDACTIERAAD Huib de Vriend (voorzitter), Thomas ter Laak, Joachim Rozemeijer, Sigrid Scherrenberg, Michelle Talsma, Jeroen Veraart VORMGEVER Onno de Haan, Ronald Koopmans DRUK Veldhuis Media, Raalte

INHOUD Medicijnrestenverwijdering

4

Eutrofiëring

8

Blauwalgen

12

Rioolsurveillance

16

Veenweide

20

Drinkwaterzuivering

24

Drinkwater

28

Overstroming

32

Waterkwaliteit

36

Nieuwe BAKF-ozon technologie is klaar voor de praktijk

Drijvende helofytenfilters verwijderen nutriënten en microverontreinigingen uit oppervlaktewater

Hoe goed schatten toxinemetingen gezondheidsrisico’s voor recreanten in?

Viruscirculatie hepatitis A op basisschool volgen met behulp van rioolwatermeting

Inundatie: effectieve en goedkope vernattingsmaatregel om veenoxidatie af te remmen

Stimuleert zandtransplantatie verwijdering van organische microverontreinigingen?

Asbestcementleidingen vervangen? Misschien is dat nog lang niet nodig

Welke graskruidenmengsels op oevers heringerichte sloten en beken zijn klimaatrobuust?

Eerste stap naar standaardisatie van dataverwerkings­ methodes waterkwaliteitssensoren

WATER MATTERS NO.17 DECEMBER 2023

4I

WATER MATTERS

De pilotinstallatie BAKF-Ozon op rwzi Horstermeer AUTEURS

Manon Bechger (Waterschap Amstel, Gooi en Vecht)

Alette Langenhoff (Wageningen Universiteit)

Laura Piai (Royal HaskoningDHV)

Koen van Gijn (Wageningen Universiteit/Waterschap Rijn en IJssel)

Huub Rijnaarts (Wageningen Universiteit)

Arnoud de Wilt (Royal HaskoningDHV)

NIEUWE TECHNOLOGIE VOOR VERGAANDE VERWIJDERING MEDICIJNRESTEN PRAKTIJKKLAAR Door de aanstaande herziening van de Europese Richtlijn stedelijk afval­ water ontstaat een grote vraag naar nieuwe technologieën voor verwijdering van microverontreinigingen uit afvalwater. Die moeten niet alleen effectief zijn, maar ook duurzaam (zonder gebruik van chemicaliën, en energiearm dus een lage CO2-footprint). De nieuwe BAKF-ozon technologie, ook wel BO3-technologie genoemd, lijkt een goede kandidaat te zijn. Op riool­waterzuivering Horstermeer van waterschap Amstel, Gooi en Vecht is hij op pilotschaal getest. Is deze technologie, ontwikkeld door de Wageningen Universiteit en Royal HaskoningDHV, nu klaar voor de praktijk?

Het voorstel van de Europese Unie voor de herziening van de Richtlijn Stedelijk Afvalwater scherpt de eisen aan voor de verwijdering van organische microverontreinigingen uit afvalwater, zoals medicijnresten. Naar verwachting worden deze eisen al in de nabije toekomst van kracht, in de periode 2030-2040. Dezelfde Richtlijn schrijft ook onder andere energieneutraliteit voor op de rioolwaterzuiveringen (rwzi’s). De huidige technologieën voor de verwijdering van organische microverontreinigingen, zoals actief-

NIEUWE TECHNOLOGIE VERWIJDERING MEDICIJNRESTEN PRAKTIJKKLAAR

Afbeelding 1. Schematische weergave van de BAKF-ozon pilot­installatie. De getallen 1, 2 en 3 betreffen de drie monsternamepunten. Afloop NBT = afloop nabezinktank, BAKF = biologisch actiefkoolfiltratie, AT = aeratie-tank en O3 = ozonreactor.

koolbehandeling of ozonisatie, verbruiken veel energie: steenkool en aardgas voor de productie en regeneratie van actiefkool en (veel) elektriciteit voor de productie van ozon. Daarnaast zijn ze gebaseerd op slechts één verwijderingsmechanisme: óf adsorptie aan actiefkool, óf oxidatie door ozon. Microverontreinigingen die voor een van deze twee mechanismen minder vatbaar zijn, worden niet of nauwelijks verwijderd. De breedte van het palet van verwijderde stoffen is daardoor beperkt.

Combinatietechnologie De vakgroep Milieutechnologie van Wageningen Universiteit en Royal HaskoningDHV hebben samen een nieuwe duurzame technologie voor het verwijderen van microverontreinigingen uit afvalwater ontwikkeld, de BAKF-ozon technologie, ook wel BO3-technologie genoemd. Deze methode is gebaseerd op een combinatie van meerdere verwijderingsmechanismen. Door ze te combineren wordt een breed palet aan microverontreinigingen verwijderd. Dit sluit aan bij de doelstelling van de ‘Ketenaanpak Medicijnresten uit water’ van de rijksoverheid, het verminderen van de hoeveelheid medicijnresten in water.

Mede gefinancierd uit de TKI-regeling Watertechnologie is de BAKF-Ozon technologie ruim zes jaar op laboratoriumschaal onderzocht [1]. Binnen het STOWA Innovatieprogramma Medicijnresten Verwijdering (IPMV) is in 2022 een haalbaarheidsstudie van de BAKF-ozon technologie uitgevoerd [2]. De uitkomsten van deze studie gaven aanleiding voor pilottesten. Dit artikel beschrijft die pilot, uitgevoerd op rwzi Horstermeer van waterschap Amstel, Gooi en Vecht (oktober 2022 - april 2023).

Hoe werkt BAKF-ozon?

De technologie bestaat uit twee processtappen (afbeelding 1). De eerste stap is behandeling van het water in een biologisch actiefkoolfilter (BAKF), een aeroob biologisch zuiveringsproces met granulair actiefkool. In de WATER MATTERS NO.17 DECEMBER 2023

tweede stap wordt ozon gedoseerd. Bij conventionele actiefkoolbehandeling wordt het koolfilter geregeld gereactiveerd. In de BAKF-ozon technologie gebeurt dit niet.

Vanaf de start van de pilottesten was de actiefkool in het BAKF al volledig verzadigd en functioneerde het als dragermateriaal voor micro-organismen in de BAKF. Deze gespecialiseerde micro-organismen breken organische stof (gemeten als DOC, CZV of UVA254), nitriet, ammonium en een groot deel van de microverontreinigingen af.

De laboratoriumproeven hadden al laten zien dat hierdoor in de ozonisatiestap een zeer lage ozondosis van ca.

2-2,5 mg O3 /L volstaat om de overgebleven (bio-recalcitrante) microverontreinigingen grotendeels te verwijderen. Het energieverbruik van deze ozonisatiestap is daardoor een factor 3 tot 4 lager dan van een conventionele ozoninstallatie.

Opzet van het pilotonderzoek De pilotinstallatie op rwzi Horstermeer werd gevoed met de uitstroom (‘afloop’) van de nabezinktanks van de rwzi, met een debiet tot 2,5 m3/uur. De BAKF-pilotinstallatie (Nijhuis Saur Industries) was uitgerust met een filterbed van ca. 800 L. Als filtermateriaal is gekozen voor granulair actiefkool uit de BODAC-reactoren van de NieuWater UltraPuurWaterfabriek in Emmen. Dit materiaal was al meer dan twaalf jaar in bedrijf en nog nooit gereactiveerd. Derhalve is het verzadigd en dient het voornamelijk als dragermateriaal voor micro-organismen. Het BAKF is bedreven bij een ‘empty bed contact time’ (EBCT) van 22, 30 en 60 minuten. De EBCT is een maat voor de hydraulische verblijftijd in het filterbed; een hogere EBCT betekent meer tijd voor biologische afbraak. In de instroom (‘oploop’) van het BAKF werd pure zuurstof gedoseerd, tot een concentratie opgeloste zuurstof in de instroom van ca. 10 tot 45 mg/L. Wanneer het filterbed vervuild raakte (hoge weerstand in de reactor) werd de BAKF-installatie teruggespoeld met eigen filtraat. De terugspoelfrequentie was eenmaal in de 3 tot 7 dagen.

I5

6I

WATER MATTERS

Afbeelding 2. Verwijderingsrendement van BAKF-ozon technologie op water uit de rwzi-nabezinktank.

Verwijderingsrendementen voor gidsstoffen bij verschillende verblijftijden (EBCT in minuten) in het BAKF en bij ozondoseringen (0,1, 0,2 en 0,4 g O3 /g DOC). Het verwijderingsrendement betreft de som van de verwijderingsrendementen voor de 7 best verwijderde (links) en alle 11 (rechts) gidsstoffen gemiddeld over de meetdagen. Foutbalken geven de variatie tussen meetdagen.

Van januari tot maart 2023 hebben vijf ozontestdagen plaatsgevonden om de BAKF-ozon configuratie te onderzoeken. Voorafgaand aan een ozontestdag werd het filtraat van het BAKF gedurende 48 uur opgeslagen in een 30 m3 buffertank. Op een ozontestdag deden we met een mobiele ozoninstallatie van PureBlue ozonisatietesten bij een debiet van 6-7 m3/uur. Ozon werd ingebracht met een diffusorsysteem in ozondoseringen van 0,1, 0,2 en 0,4 g O3 /g DOC (in de afloop van het BAKF).

Uitkomsten van het pilotonderzoek BAKF Het BAKF is gedurende 6 maanden continue in bedrijf geweest. Na een adaptatieperiode van enkele dagen was de verwijdering van organisch materiaal (DOC en UVA254) hetzelfde als in de BODAC-reactoren in Emmen, namelijk 15-30%. Hetzelfde geldt voor ammonium- en nitrietverwijdering: vanaf de opstart zagen we een vrijwel volledige verwijdering (nitrificatie). De ammoniumconcentratie daalde daardoor van 1,0 naar <0,015 mg N/L, die van nitriet van 0,3 naar <0,015 mg N/L. Na de adaptatieperiode is de verwijdering van microverontreinigingen onderzocht over het BAKF. Bij EBCT’s van 22, 30 en 60 minuten werd voor de gemiddelde verwijdering van de 7 beste van de 11 gidsstoffen een rendement van respectievelijk ca. 75%, 80% en 90% behaald, zie afbeelding 2 (links). Kijkend naar een breder palet stoffen (alle 11 gidsstoffen en 8 kandidaat-gidsstoffen) was de verwijdering beduidend lager (afbeelding 2, rechts): 4555%. Voor meerdere stoffen, waaronder enkele Europese gidsstoffen, nam de concentratie zelfs toe over het BAKF,

een fenomeen dat ook vanuit actiefslibsystemen bekend is. Een gemetaboliseerde vorm van de microverontreiniging (bijvoorbeeld het door het lichaam uitgescheiden) wordt dan in de zuivering omgezet tot de originele stof (carbamazepine), waardoor het lijkt of er een productie van carbamazepine optreedt.

BAKF-ozon De toevoeging van de ozonstap aan BAKF verbetert het verwijderingsrendement. Dit effect is het duidelijkst wanneer we kijken naar de 11 gidsstoffen (afbeelding 2, rechts) en de 8 kandidaat-gidsstoffen (niet weergegeven).

Bij een EBCT van 30 minuten en ozondosering van 0,3 g O3 /g DOC was zowel voor de 11 gidsstoffen als de 8 kandidaat-gidsstoffen het gemiddelde verwijderingsrendement ca. 80%. Afbeelding 2 (links) laat zien dat het verwijderingsrendement van de 7 beste van de 11 gidsstoffen bij een ozondosis van 0,4 g O3 /g DOC en EBCT’s van 22, 30 en 60 minuten verbetert tot ca. 95%. Dit terwijl het maximaal te bepalen rendement ca. 97% is (omdat meerdere stoffen na zuivering onder de rapportagegrens vallen).

Aanvullend is een zogenaamde biologische effectmeting gedaan met diverse bioassays (microtox, daphniatox, en CALUX testen ERa, GR, P53, PAH en PXR). Hieruit blijkt dat de ecotoxiciteit van het water meer dan 50% afnam door behandeling met de BO3-technologie.

Een aandachtspunt is eventuele vorming van bromaat tijdens de ozonisatie. Tot een ozondosis van ca. 0,3 g O3 /g DOC bleef de concentratie bromaat onder de huidige kwaliteitseis voor oppervlaktewater van 1 µg/L. Bij hogere

NIEUWE TECHNOLOGIE VERWIJDERING MEDICIJNRESTEN PRAKTIJKKLAAR

ozondoses kwam de bromaatconcentratie boven 1 µg/L. De bromaatvorming hangt vooral af van de lokale watermatrix, de verandering van de watermatrix in het BAKF, het ozoninbrengsysteem en de concentratie bromide.

Doorkijk naar de praktijk De pilottesten met de BAKF-ozon technologie kunnen als succesvol bestempeld worden, in die zin dat een hoge verwijdering van een breed palet microverontreinigingen wordt bereikt waarbij de concentratie bromaat onder de oppervlaktewaternorm van 1 µg/L blijft. Ook zijn de testen verlopen zonder technische of technologische problemen.

Bovendien gebruikt de BAKF-ozon technologie geen continue actiefkooldosering of -reactivatie, en zeer lage ozondoses. Met een CO2-footprint van 49 tot 56 g CO2 /m3 rwzi-debiet is de BAKF-ozon technologie daardoor bijna een factor 2 tot 4 duurzamer dan de IPMV-referentietechnologieën (ozon met zandfiltratie, PACAS en GAK-filtratie), die een CO2-footprint hebben van respectievelijk 90, 122 en 228 g CO2 /m3 rwzi-debiet.

De kosten van de BAKF-ozon technologie per kuub ­rwzi-debiet zijn vergelijkbaar met die van de referentietechnologie ozon met zandfiltratie. Door de lage verbruiken (elektriciteit en zuurstof) zijn de operationele kosten laag en daarmee is de impact van stijgende energie- en grondstofprijzen beperkt.

BRONNEN 1. van Gijn, K. (2023). The BO3 process for removal of micropollutants from wastewater treatment plant effluent: exploring the synergies between biological treatment and ozonation. PhD-thesis, Wageningen University. https://doi.org/10.18174/580733 2. STOWA 2022-41. Haalbaarheidsstudie BO3-technologie

WATER MATTERS NO.17 DECEMBER 2023

Vooruitlopend op de herziening van de Europese Richtlijn Stedelijk Afvalwater is de BAKF-ozon technologie daarom een zeer geschikte optie, met een hoog verwijderings­ rendement voor een breed palet microverontreinigingen, een lage CO2-footprint en kosten die vergelijkbaar zijn met die van referentietechnologieën. Wel blijft, net als bij andere ozontechnologieën, aandacht voor eventuele bromaat­vorming nodig.

Manon Bechger (Waterschap Amstel, Gooi en Vecht), Koen van Gijn (Wageningen Universiteit/Waterschap Rijn en IJssel), Alette Langenhoff, Huub Rijnaarts (­Wageningen Universiteit), Laura Piai en Arnoud de Wilt (Royal ­HaskoningDHV)

SAMENVATTING De BAKF-ozon technologie is ontwikkeld voor de verwijdering van microverontreinigingen op ­rwzi’s. Na succesvolle lab-testen aan de Wageningen Universiteit is de technologie afgelopen jaar op pilotschaal onderzocht op rwzi Horstermeer van waterschap Amstel, Gooi en Vecht.

In het pilotonderzoek is een hoog verwijderingsrendement van ca. 80% gemeten voor een breed palet microverontreinigingen (11 gidsstoffen).

Hierbij bleef de concentratie bromaat onder de 1 µg/L, de kwaliteitsnorm voor oppervlakte­ water. De CO2-footprint van de BAKF-ozon technologie is een factor 2 tot 4 lager dan die van de referentietechnologieën (PACAS, ozon met zandfiltratie, en GAK-filtratie), de kosten per kuub zijn vergelijkbaar. De BAKF-ozon technologie is een serieuze optie voor het halen van de eisen in de voorgenomen herziening van de Europese Richtlijn Stedelijk Afvalwater, en is klaar om in te zetten op praktijkschaal.

I7

8I

WATER MATTERS

Foto Richard Huinink

Veldproef met drijvend helofytenfilter in de Zijdewetering AUTEURS

Hazel van Waijjen (Waterschap Vallei en Veluwe)

Anita Buschgens (Waterschap Vallei en Veluwe)

Frans de Bles (Waterschap Vallei en Veluwe)

Katarzyna Kujawa-Roeleveld (Wageningen ­Universiteit)

DRIJVENDE HELOFYTENFILTERS VERWIJDEREN NUTRIËNTEN EN MICROVERONTREINIGINGEN UIT OPPERVLAKTEWATER Veel wateren hebben te kampen met eutrofiëring, een slechte ecologische toestand en vervuiling door pesticiden en medicijnresten. Waterschap Vallei en Veluwe onderzocht samen met Wageningen Universiteit drijvende helofytenfilters als mogelijke oplossing. Die bleken met name geschikt voor licht verontreinigd water.

Helofytenfilters ofwel zuiveringsmoerassen zijn ‘nature based’ systemen die onder meer worden gebruikt voor het verwijderen van nutriënten en microverontreinigingen uit gezuiverd rioolwater (rwzi-effluent). Ze verminderen de ecotoxiciteit van het water en staan bekend als duurzaam, milieubewust, goedkoop en zuinig [1, 4]. Naast het zuiveren van water dragen ze bij aan veel van de actuele klimaat-, energie- en biodiversiteitsuitdagingen.

Zijdewetering De Zijdewetering in Veenendaal, een langzaam stromend afwateringskanaal op zand, wordt voor het overgrote deel gevoed door effluent van rioolwaterzuivering Ede. Ondanks het hoge zuiveringsrendement van deze rwzi voor stikstof is het water te voedselrijk, wat overmatige plantengroei veroorzaakt. De nachtelijk zuurstofconcentraties zijn hierdoor laag en de ecologische status is niet goed. Helofytenfilters zouden hier ideaal zijn om gelijktijdig water te zuiveren en de ecologie te verbeteren [4]. Hiervoor is echter te weinig ruimte.

Drijvende helofytenfilters Dit tekort aan land speelt in heel Nederland, waardoor drijvende helofytenfilters aantrekkelijk zijn. De keuze van het substraat bepaalt de zuiveringsprestaties van het filter,

DRIJVENDE HELOFYTENFILTERS Foto Hazel van Waijjen

Afbeelding 1. Proefbak met myceliumsubstraat beplant met liesgras

terwijl het gebruik van een bio-based substraat bijdraagt aan de duurzaamheid. Er is echter nog weinig onderzoek gedaan naar het effect van helofytenfilters met bio-based substraten op de water­kwaliteit.

In dit onderzoek zijn drijvende helofytenfilters onderzocht met jute of mycelium als substraat. We deden dat in een gecontroleerde bakkenopstelling met water uit de Zijdewetering, waarbij de zuurstofdynamiek en de verwijdering van nutriënten en microverontreinigingen zijn gevolgd.

De resultaten zijn theoretisch opgeschaald voor de hele Zijdewetering. Ook deden we een veldtest met drijvende helofytenfilters in de wetering, om te kijken hoe de filters zich hielden (denk o.a. aan stroming en het weer).

Methode De onderzoeksopstelling bestond uit 39 bakken van 48 liter met elk een miniatuur drijvend helofytenfilter en drie plantensoorten (riet, liesgras en gele lis) in verschillende combinaties. De substraten waren mycelium, jute of ‘geen substraat’ (controle). Het mycelium was gemaakt van Ganoderma-schimmel gekweekt op houtafval. Elke 5 dagen werd de helft van het water vervangen.

Tijdens de proef werd 24 uur na het vervangen van het water het zuiveringsrendement bepaald (gelijk aan de verblijftijd van water in de Zijdewetering). Ammonium, stikstof en fosfor zijn gemeten met Hach Lange-testen; nitriet, nitraat, fosfaat en sulfaat met een ionenchromatograaf. Voor het meten van microverontreinigingen gebruikten we een vloeistofchromatograaf. Bij iedere monstername werden pH, temperatuur, de elektrische geleidbaarheid en de zuurstofconcentratie bepaald.

Nutriënten Als we het 24 uurs-zuiveringsrendement van filters met jute, met mycelium en ‘geen substraat’ voor nutriënten WATER MATTERS NO.17 DECEMBER 2023

Afbeelding 2. Verwijdering van nutriënten en microverontreinigingen door drijvende helofytenfilters

bekijken, valt op dat mycelium een lager zuiveringsrendement heeft voor fosfaat, ammonium en totaal stikstof.

Sterker nog, voor de helft van de myceliumfilters zien we een toename van fosfaat (afbeelding 3). Dat kwam door de langzame afbraak van het mycelium, waarbij nutriënten vrijkwamen. Deze afbraak beïnvloedt ook de stikstofverwijdering negatief: de myceliumfilters verwijderden stikstof significant slechter dan jutefilters en de controlesystemen.

Jutefilters bleken het fosfaat juist goed te verwijderen (vergeleken met de controlebakken). Fosfaat bond binnen 8 uur aan jute, waardoor het zuiveringsrendement toenam van 70 (controle) naar 100 procent.

Microverontreinigingen Van de twintig onderzochte microverontreinigingen werden er zestien aangetroffen boven de detectielimiet van 50 nanogram per liter. De verwijdering daarvan was beter dan verwacht: van tien stoffen werd meer dan 70 procent verwijderd (afbeelding 3). Het zuiverings­rendement van myceliumfilters was relatief laag. De oorzaak is waarschijnlijk de aanwezigheid van makkelijk afbreekbare ­organisch materiaal in deze filters. Bacteriën die

I9

10 I WATER MATTERS

Afbeelding 3. Verwijdering van fosfaat, ammonium, totaal stikstof en microverontreinigingen door drijvende helofyten­ filters in bakken na 24 uur behandeling (23 augustus). Zuiveringsrendement van nutriënten weergegeven per bak (njute= 14, nmycelium= 10, ncontrole= 15) . Zuiveringsrendement van 16 microverontreinigingen per bak (njute= 224, nmycelium= 160, ncontrole= 240).

­ rganische microverontreinigingen afbreken, breken bij o voorkeur eerst het mycelium af.

Het zuiveringsrendement met jute was vergelijkbaar met de controlebehandeling.

Zuurstof De afbraak van mycelium en jute in de bakken bleek veel zuurstof te vragen. Alle bakken bevatte minder dan 1 milligram zuurstof per liter, wat bovendien tot een lagere ammonium verwijdering bij jute en mycelium leidde.

Bij weinig zuurstof is volledige nitrificatie namelijk niet mogelijk.

Een gezonde zuurstofdynamiek is essentieel voor goede waterecologie én voor het verwijderen van ammonium.

Waterplanten gebruiken ’s nachts zuurstof, wat bij teveel begroeiing voor bijna anaerobe omstandigheden kan zorgen. Oeverplanten, zoals riet, geven juist zuurstof af via hun wortels [1], ook in de nacht. De hypothese is dat drijvende wetlands met oeverplanten een deel van de waterplanten wegconcurreren en daarmee een robuustere zuurstofdynamiek bewerkstelligen. Dit wordt nader onderzocht.

Seizoensafhankelijkheid Het zuiveringsrendement voor microverontreinigingen was tegen het einde van de zomer gehalveerd vergeleken met midden-zomer. In het groeiseizoen dragen de planten bij aan de verwijdering door directe opname en door de bacterieflora te stimuleren, o.a. door zuurstof en signaalstoffen uit te scheiden. Veroudering van planten ver-

mindert deze bijdragen. Daarnaast zorgt de afbraak van planten aan het einde van de zomer voor een overvloed aan makkelijk verteerbare plantenresten. Zodra er teveel organisch materiaal is, daalt de afbraak van microverontreinigingen. Net als bij het myceliumsubstraat hebben de bacteriën dan een voorkeur voor de plantenresten.

Toevoeging van actief kool of biochar aan de filters kan dit lagere zuiveringsrendement compenseren. Biochar en actief kool hebben een groot adsorberend vermogen [2, 4], waardoor microverontreinigingen in de winter worden vastgehouden en in het groeiseizoen worden afgebroken.

Hierdoor ontstaat een natuurlijke versie van een BODAC-systeem: een biologisch versterkt actief koolfilter dat vervuiling opneemt die vervolgens aeroob door microben wordt afgebroken [4].

Ook op de verwijdering van nutriënten hebben de seizoenen veel invloed. In het voorjaar nemen planten de meeste nutriënten op, terwijl ze in het najaar weer vrijkomen.

Om een hoog zuiveringsrendement te garanderen, moet biomassa tweemaal per jaar worden geoogst: begin zomer en begin herfst. Het grote voordeel van drijvende filters is dat ook de wortels, waarin de meeste nutriënten worden opgeslagen, kunnen worden geoogst [1, 3].

Overigens zijn ook problemen met waterkwaliteit seizoenafhankelijk. De meeste problemen doen zich voor in de zomer door hoge biologische activiteit en giftige algenbloei.

Stabiliteit van drijvende helofytenfilters Bij de veldtest met beplante jute en mycelium in de Zijde­ wetering bleek het mycelium binnen een maand af te

DRIJVENDE HELOFYTENFILTERS

breken. Ook de jute, die om een drijvend PVC-frame was bevestigd, scheurde na een maand. Bij een latere proef van zes maanden gebruikten we drijvende pvc-frames, bekleed met gaas en gevuld met jute. Dit bleek steviger en ondersteunde de plantengroei uitstekend.

Toegevoegde waarde Drijvende helofytenfilters zijn multifunctioneel: niet alleen verwijderen ze nutriënten en microverontreinigingen, ze verwijderen ook ziekteverwekkers, verlagen ecotoxiciteit en werken als ecologische buffer. Bovendien zijn ze adaptief (aanpassingsvermogen), robuust en esthetisch, waardoor ze geschikt zijn voor toepassing in stedelijk gebied.

Daar dragen ze zoals alle groenvoorzieningen bovendien bij aan de geestelijke gezondheid, werken ze verkoelend en creëren ze natuurlijke habitats [5]. Kortom drijvende helofytenfilters zijn een integrale ‘no regret’-oplossing voor meerdere problemen [1, 4].

Conclusies en adviezen Drijvende zuiveringsvlotten kunnen een verrijking zijn van (stedelijke) vijvers vanwege hun positieve effect op de waterkwaliteit en de ecologie. Het zuiveringsrendement voor nutriënten is echter te laag voor sterk eutroof water of voor de bestrijding van (blauw)alg overlast. Er zijn dan te veel vlotten nodig voor een adequaat effect. Ze zijn

uitstekend geschikt voor de behandeling van licht vervuild water, voor het ecologiseren of revitaliseren van stadswateren, of als toevoeging van ecosysteemdiensten en aanvullende natuurwaarde.

Het advies is om een robuust en duurzaam ontwerp te kiezen van hergebruikte materialen (zoals tweedehands PVC of gaas), opgevuld met bio-based substraten jute en biochar (dat in de winter microverontreinigingen bindt).

Uit ons onderzoek bleek dat de soort planten minder effect heeft op de waterkwaliteit (data hier niet gepresenteerd). Daarom raden we snelgroeiende bloeiende planten aan, vanwege hun positieve effect op insecten. De vegetatie moet tweemaal per jaar worden geoogst voor efficiënte nutriëntverwijdering, waarbij het geoogste materiaal kan dienen voor de productie van energie of materialen (biogas, vezels, rieten daken enz.).

Dank Dit onderzoek is uitgevoerd als een stageproject bij W ­ aterschap Vallei en Veluwe, mogelijk gemaakt door SIGN (dank aan Peter Oei, Laila Kestem en Dewi ­Hartkamp), en WUR-milieutechnologie.

Hazel van Waijjen, Frans de Bles en Anita Buschgens ­(Waterschap Vallei en Veluwe), Katarzyna Kujawa-Roeleveld (Wageningen Universiteit)

BRONNEN 1. Shen, S., X. Li, and X. Lu, (2021). Recent developments and applications of floating treatment wetlands for treating different source waters: a review. Environ Sci Pollut Res Int, 28(44): p. 62061-62084. https://doi.org/10.1007/s11356-021-16663-8 26 2. Lei, Y., et al., (2021). Sorption of micropollutants on selected constructed wetland support matrices. Chemosphere, 275: p. 130050 3. Kadlec, R., J. Vymazal, (2005). Vegetation effect on ammonia reduction in treatment wetlands, in Natural and Constructed wetlands: Nutrients, Metals and Management. Leiden. p. 233-260 4. van de Beuk, J. et al., (2022). Verkenning natuurlijke zuiverings­systemen voor verwijdering van organische microverontreinigingen. STOWA: Amersfoort 5. Semeraro, T. et al., (2021). Planning of Urban Green Spaces: An Ecological Perspective on Human Benefits. Land, 10(2) https://doi.org/10.3390/land10020105

WATER MATTERS NO.17 DECEMBER 2023

SAMENVATTING In deze studie onderzochten we het effect van drijvende helofytenfilters op de kwaliteit van oppervlaktewater. Er werden twee bio-based substraten toegepast, mycelium (gemaakt van houtresten) en jute. Mycelium bleek snel af te breken, waarbij juist nutriënten vrijkwamen.

Jute als substraat gaf een uitstekende fosfaatverwijdering en een goede stikstofverwijdering.

In de zomer waren de drijvende jutefilters erg effectief in het verwijderen van microverontreinigingen, maar dat daalde sterk tegen de herfst.

Dit is te verhelpen door biochar of actief kool toe te voegen om de contaminanten vast te houden voor afbraak in de volgende zomer. Drijvende helofytenfilters zijn al met al robuust en zeer geschikt voor het opschonen en revitaliseren van licht vervuilde (stads)wateren.

I 11

12 I WATER MATTERS

Foto Annemieke Drost

Drijflaag van een blauwalg in de Grote Plas bij de Delftse Hout (Delft) AUTEURS

Dedmer van de Waal (Nederlands Instituut voor Ecologie; Universiteit van Amsterdam)

Quirijn Schürmann (Waardenburg Ecology; Universiteit van ­Amsterdam)

Edwin Kardinaal (Waardenburg Ecology)

Susan Sollie (TAUW)

Petra Visser (Universiteit van ­Amsterdam)

RISICOBEOORDELING VAN BLAUWALGEN: SNEL, NAUWKEURIG OF BEIDE? Waterschappen en provincies willen graag weten wat het gezondheidsrisico is van giftige blauwalgen in hun zwemwateren. De ideale methode hiervoor is nauwkeurig, snel én betaalbaar. Het aanbod varieert van weinig specifieke maar snelle biomassabepalingen tot precieze maar dure toxinemetingen. Hoe goed schatten deze methodes het gezondheidsrisico voor recreanten in, en is er een optimale methode of combinatie van methodes?

Iedere zomer maken vele recreanten dankbaar gebruik van de verschillende zwemwaterlocaties in Nederland, precies in de periode dat blauwalgen in hoge dichtheden kunnen voorkomen. Een aantal blauwalgsoorten kunnen gifstoffen (toxines) aanmaken.

Dit vormt een risico voor de gezondheid van mens en dier, omdat bij veel blauwalg ook concentraties toxines sterk kunnen toenemen. Niet alle blauwalgsoorten maken toxines, en zelfs binnen een soort bestaan er toxische en niet-toxische stammen. De niet-toxische stammen missen een gen voor het maken van toxines.

Methoden In 2018 hebben we in het zwemseizoen (1 mei tot 1 oktober) verschillende methodes voor de bepaling van gezondheidsrisico’s van blauwalgen uitgevoerd bij zwemwaterloca-

RISICOBEOORDELING VAN BLAUWALGEN

Afbeelding 1. De onderzochte zwemwaterlocaties.

ties in elf Nederlandse meren, Ze liggen verspreid over het land en in het verleden zijn er blauwalgen aangetroffen (zie kaartje). Het ging daarbij om het bepalen van 1. dichtheden van alle blauwalgen (fluorescentie); 2. het volume aan potentieel toxische blauwalgsoorten (microscopie); 3. toxinegenen (DNA-test, kwantitatieve PCR); 4. toxineconcentraties (immunologische test (ELISA) of chemische analyse (LC-MS/MS)).

Zie [1] en [2] voor details, betrokken partijen en een volledig overzicht van de resultaten.

per liter. Deze waardes liggen boven de norm van 10 microgram per liter voor het eerste risiconiveau (ofwel een ‘Waarschuwing’) van het Blauwalgenprotocol 2020 [3].

De toxines cylindrospermopsine en anatoxine kwamen in enkele monsters voor en slechts in concentraties onder 0.25 microgram per liter. Voor deze toxines is momenteel geen norm opgenomen in het Blauwalgenprotocol maar de gevonden concentraties liggen ver onder de indicatieve norm van 3 en 60 microgram per liter voor respectievelijk cylindrospermopsine en anatoxine die is aangegeven door de Wereldgezondheidsorganisatie.

Overal blauwalgen In alle zwemwaterlocaties troffen we blauwalgen aan. De hoeveelheden varieerden sterk, zowel tussen de locaties als gedurende het zwemseizoen. Op basis van de microscopische analyses konden we in alle meren ook potentieel toxische blauwalgen aantonen; de aangetroffen hoeveelheden toxinegenen en concentraties toxines waren vaak laag. Dit is een eerste indicatie dat niet-toxische genotypen aanwezig zijn.

Vergelijking van methodes Om te testen hoe goed de verschillende meetmethodes het gezondheidsrisico van blauwalgen bepalen, hebben we gekeken naar de relatie tussen de meetmethoden en toxineconcentraties. Als ‘gouden standaard’ gebruiken we de microcystineconcentratie op basis van de chemische analyse (d.m.v. LC-MS/MS).

De fluorescentie methode richt zich op de totale hoeveel­ heid blauwalgen en laat dan ook een zwakke relatie zien met de concentratie microcystines. Immers, niet alle blauwalgen produceren toxines. Het biovolume van potentieel microcystineproducerende blauwalgen geeft al een betere relatie met deze gifstof. Deze methode neemt andere blauwalgen niet mee. De concentratie microcystine­genen en concentratie microcystines gemeten met de laboratoriumtest (ELISA) laten een zeer sterke

Toxine De meest voorkomende toxine was microcystine, dat daarom de focus is voor dit verdere onderzoek. Dit toxine werd vooral aangetroffen op de zwemwaterlocaties Oudegaasterbrekken en Plas Ter Werve, met uitschieters in concentraties van respectievelijk 10.6 en 15.3 microgram WATER MATTERS NO.17 DECEMBER 2023

I 13

14 I WATER MATTERS

Tabel 1. Overzicht van risicogroepen op basis van verschillende methodes voor Oudegaasterbrekken in het zwemseizoen 2018, met geen risico (0; groen), waarschuwing (1; geel) en negatief zwemadvies (2; rood). Risicobepaling op basis van microcystinegenen is niet toegevoegd wegens ontbrekende normen. Relatieve snelheid, kosten en specificiteit van de verschillende methodes ten opzichte van elkaar variëren van laag (+) naar hoog (+++).

Methode

Wat wordt gemeten?

Snelheid

Kosten

Specialiteit

Mei

Jun

Jul

Aug

Sep

Fluorescentie

Alle blauwalgen

+++

+

+

1

1

2

2

2

Microscopie

Potentieel toxine producerende blauwalgen

++

++

++

0

0

0

1

2

ELISA

Toxines

+

++

+++

0

0

0

0

1

LC-MS/MS

Toxines

+

+++

+++

0

0

0

0

1

relatie zien met de chemische analyse (LC-MS/MS).

Uit deze resultaten blijkt dat hoe specifieker de methode zich richt op toxineproductie (potentieel microcystineproducerende blauwalgsoorten of aanwezigheid van toxinegenen) of de toxine zelf, hoe nauwkeuriger die methode de hoeveelheid toxines en het daarbij behorende risico inschat.

met de huidige studie als we alle datapunten meenemen.

Daaruit blijkt dat in 61 procent van de gevallen het advies ‘geen risico’ wordt gegeven op basis van fluorescentie, en 52 procent op basis van het biovolume. Dat betekent dus dat het advies op basis van fluorescentie in specifieke gevallen het risico overschat, maar dat het verschil tussen fluorescentie en biovolume bepaling klein is.

Zwemadvies De keuze van de meetmethode heeft ook gevolgen voor de recreant omdat de verschillende methodes tot een ander zwemadvies kunnen leiden (0 = geen risico; 1 = waarschuwing; 2 = negatief zwemadvies). Dit is duidelijk te zien voor Oudegaasterbrekken (zie de tabel), waar de bepaling van de totale hoeveelheid blauwalgen op basis van fluorescentie voor het gehele zwemseizoen een risico afgeeft (waarschuwing of negatief zwemadvies), terwijl er op basis van de microcystineconcentratie slechts een waarschuwing voor één maand zou zijn afgegeven. Ofwel, er zou voor een periode van vier maanden een overschatting zijn van het risico. Er waren in die periode wel blauwalgen, maar deze produceerden weinig tot geen toxines. Indien het biovolume van potentieel giftige blauwalgen wordt bepaald is er, in deze situatie, een verbetering te zien van de risicobeoordeling al wordt deze nog wel voor twee maanden overschat. Wel blijkt uit analyse van bestaande gegevens van meer dan 4000 datapunten dat zowel fluorescentie als microscopie met elkaar correleren, wat zou betekenen dat deze twee methodes in het algemeen juist een vergelijkbaar advies zouden kunnen opleveren [2]. Dit komt overeen

Conclusies Het onderzoek laat zien dat meetmethodes voor gifstoffen het meest nauwkeurige beeld van het risico geven, gevolgd door vaststelling van de biomassa van potentieel giftige blauwalgensoorten met microscopische analyse.

Metingen van de totale blauwalgenbiomassa met fluorescentie leveren veel overschattingen van het risico op.

Er zijn dan wel blauwalgen maar een groot deel maakt geen gifstoffen. Bij lage blauwalgenbiomassa’s was er overigens geen sprake van overschatting, omdat hier het risico in zulke gevallen altijd op nul uitkomt. Wat de kosten betreft: het meten van de totale blauwalgenbiomassa is het goedkoopst. Toxinemetingen zijn duurder, vooral bij individuele bepalingen aan monsters. De kosten kunnen sterk dalen als er meerdere monsters tegelijk worden bepaald.

Op basis van deze analyse stellen we voor om methodes te combineren. Er kan snel en goedkoop een eerste risicobepaling worden gedaan op basis van de fluorescentiemeting, indien nodig gevolgd door een nauwkeuriger meting van de toxineconcentratie (ELISA of LC-MS/MS).

Dit voorkomt onnodige waarschuwingen en onnodige negatieve zwemadviezen bij lage hoeveelheden toxines.

RISICOBEOORDELING VAN BLAUWALGEN

Daarnaast neemt dit onnodige onrust bij recreanten, ondernemers en beheerders weg.

Aanbevelingen De voorgestelde tweetrapsprocedure past binnen het huidige blauwalgenprotocol, omdat daarin een fluorescentiemeting te combineren is met een toxinemeting.

Dit geldt momenteel echter alleen voor microcystines.

Daarnaast betreft het protocol alleen blauwalgen in de waterkolom in het zwemseizoen; dat is te beperkt.

Dit leidt tot de volgende aanbevelingen, zowel voor een eventuele evaluatie van het blauwalgenprotocol als voor toekomstige onderzoeken: 1. Momenteel ontbreken normen voor andere toxines dan microcystines. Er zijn indicatieve normen voor cylindrospermopsine, anatoxine en saxitone beschikbaar vanuit de Wereldgezondheidsorganisatie [4].

Het inbedden van deze normen en de bijbehorende meetprotocollen kan bijdragen aan een verbeterde risicobeoordeling.

2. Zowel aan het begin als aan het eind van het zwemseizoen vonden we soms verhoogde hoeveelheden blauwalgen, toxinegenen en toxineconcentraties. Dit maakt het aannemelijk dat zwemmers ook buiten het zwemseizoen risico lopen. Zeker omdat met een veranderend klimaat de watertemperatuur vaker hoger zal zijn in voor- en najaar, wat meer blauwalgontwikkeling kan geven [5].

BRONNEN 1. Sollie, S., Kardinaal, W.E.A. Faassen, E. J. (2020). Risicobeoordeling blauwalgen in zwemwater: Nieuwe technieken voor de bepaling van de aanwezigheid van blauwalgtoxines. (Stowa rapport; No. 2020-09).

Stichting Toegepast Onderzoek Waterbeheer (STOWA). https://edepot.wur.nl/522611 2. Schürmann, Q.J.F. et al. (in review). Risk assessment of toxic cyanobacterial blooms in recreational waters: A comparative study of monitoring methods.

3. Schets, F.M. et al. (2020). Blauwalgenprotocol 2020.

4. Chorus, I., Welker, M., (2021). Toxic Cyanobacteria in Water: A Guide to Their Public Health Consequences, Monitoring and Management. Taylor & Francis.

5. KNMI (2023). KNMI’23-klimaatscenario’s voor Nederland, KNMI, De Bilt, KNMI-Publicatie 23-03.

WATER MATTERS NO.17 DECEMBER 2023

3. De focus van deze studie was op blauwalgen in de waterkolom. Maar er leven ook blauwalgen op de waterbodem (benthische blauwalgen), o.a. soorten die mogelijk de zeer giftige saxitoxines en anatoxines kunnen maken. Als deze blauwalgen loskomen kunnen ze op een zwemstrand aanspoelen in kleine klompjes met mogelijk zeer hoge toxineconcentraties.

Het Blauwalgenprotocol 2020 geeft een handreiking voor het inschatten van dit risico. Een beter begrip van de groei van benthische blauwalgen, het loskomen van de waterbodem en de toxineconcentraties in klompjes van deze blauwalgen is nodig voor een betere inschatting van het gezondheidsrisico.

Dedmer van de Waal (Nederlands Instituut voor Ecologie; Universiteit van Amsterdam), Quirijn Schürmann (Waardenburg Ecology; Universiteit van Amsterdam), Edwin Kardinaal (Waardenburg Ecology), Susan Sollie (TAUW) Petra Visser (Universiteit van Amsterdam)

SAMENVATTING Blauwalgen komen iedere zomer voor in vele Nederlandse zwemwateren. In deze studie is de nauwkeurigheid van methodes voor het bepalen van het gezondheidsrisico van blauwalgen vergeleken. De methodes richten zich op alle blauwalgen (fluorescentie), potentieel toxische blauwalgen (microscopie), toxinegenen (qPCR) en toxineconcentraties (ELISA en LC-MS/MS). De goedkoopste en snelste methode was fluorescentie, maar deze methode geeft een overschatting van het risico. Toxinemetingen geven betere inschattingen maar zijn vaak duurder en de resultaten laten langer op zich wachten. We stellen dan ook een combinatie van methodes voor: een eerste screening met een snelle fluorescentiemethode, waarna bij normoverschrijdingen een (corrigerende) toxinemeting kan worden gedaan. Een degelijke combinatie van methodes moet garanderen dat overschattingen van het gezondheidsrisico zoveel mogelijk wordt beperkt, terwijl de veiligheid van zwemwateren wel blijft gewaarborgd.

I 15

16 I WATER MATTERS

Een passive sampler die zojuist in het riool is geplaatst AUTEURS

Gertjan Medema (KWR)

Miranda de Graaf (Erasmus MC) Harry Vennema (RIVM)

Remy Schilperoort (Partners4UrbanWater)

Maarten de Jong (GGD Amsterdam)

RIOOLWATERMETINGEN ONDERSTEUNEN GGD BIJ EEN UITBRAAK VAN GEELZUCHT OP EEN BASISSCHOOL Nu de Corona-teststraten verdwenen zijn is de Nationale Rioolwater Surveillance van het RIVM hét instrument om de viruscirculatie te blijven volgen. Maar rioolwatermetingen kunnen ook bij andere virusziekten nuttig zijn, zo bleek bij een uitbraak van hepatitis A op een school in Amsterdam.

In de Coronajaren kende het instrument van de rioolwatermetingen een s ­ nelle ontwik­keling, en het leverde een duidelijke meerwaarde voor het volgen van de virus­ verspreiding en de volksgezondheid. Rioolsurveillance bleek ook op wijkniveau betrouwbare en nuttige informatie op te leveren over viruscirculatie [3]. Dat was aanleiding voor GGD Rotterdam-Rijnmond om nader onderzoek te doen naar de bruikbaarheid van riool­watermetingen. Het is uitgevoerd samen met GGD Amsterdam, KWR, Partners4UrbanWater, IMD en Erasmus MC en mede gefinancierd door STOWA en TKI Watertechnologie.

RIOOLWATERMETINGEN BIJ UITBRAAK VAN GEELZUCHT OP BASISSCHOOL

Geelzucht in Amsterdam Toen zich in 2022 een uitbraak van een hepatitis A-virus (HAV) op een school in Amsterdam voordeed, vroeg de GGD zich af of rioolmetingen hen konden helpen om zicht te krijgen op de effectiviteit van hun maatregelen. Hepatitis A (besmettelijke geelzucht) is een virale ontsteking van de lever. De ziekte verloopt bij jonge kinderen vaak ongemerkt, maar ze kunnen het virus aan volwassenen overdragen die er vaak wel ziek van worden.

De infectie komt vooral voor in (sub)tropische landen. In Nederland zijn er tussen de 100 en 200 infecties per jaar, waarvan 40 procent importinfecties: mensen raken besmet tijdens een bezoek aan landen waar hepatitis A veel voorkomt [5]. Omdat kinderen vaak asymptomatisch zijn en omdat de incubatietijd lang is (4 weken), kan het virus al een tijd ongemerkt rondwaren voor het opgemerkt wordt (stille circulatie).

Hepatitis A-virus wordt via ontlasting en opname via de mond overgebracht. Hepatitis A is een meldingsplichtige infectieziekte, artsen en laboratoria moeten een geval doorgeven aan de GGD. De GGD kan bron- en contactonderzoek doen en bestrijdingsmaatregelen instellen. Net als bij Corona kunnen rioolmetingen HAV-infecties in de school en in wijken eromheen zichtbaar maken. Bij een effectieve bestrijding zou HAV uit het rioolwater moeten verdwijnen.

De uitbraak In oktober 2022 meldde een Amsterdams ziekenhuis een kind met geelzucht bij de GGD Amsterdam. Na bron- en contactonderzoek zijn eind oktober en begin november 2022 nog drie besmette kinderen geïdentificeerd en eind december 2022 was er een vijfde geval. Alle vijf kinderen gingen naar dezelfde basisschool, naar verschillende klassen en zowel in het hoofdgebouw als een dependance. Na genetische typering bleken alle vijf besmet te zijn met dezelfde virusstam. De zieke kinderen zijn thuisgehouden om uit te zieken en verspreiding te voorkomen.

Ondertussen ging GGD Amsterdam aan de slag. Eind oktober 2022 ging er een brief naar de schoolleiding met het verzoek om ouders en verzorgers te informeren en hen te vragen contact op te nemen met de huisarts als hun kinderen symptomen van HAV zouden vertonen.

WATER MATTERS NO.17 DECEMBER 2023

Afbeelding 1. Een passive sampler wordt na 48 uur monstername uit het riool gehaald

De school stuurde deze brief door naar alle ouders en verzorgers. Vervolgens organiseerde GGD Amsterdam snel een HAV-vaccinatiecampagne op de school, waaraan slechts weinig ouders gehoor gaven (c.q. 14 procent van de kinderen). Vanwege de lage opkomst is vervolgens nog een informatiesessie voor school en ouders georganiseerd. Medio januari werd nog een zesde HAV-besmetting in dezelfde wijk gemeld. Deze persoon had geen link met de andere gevallen of de school.

Opzet rioolmetingen In het rioolnetwerk rondom het school- en dependancegebouw zijn twee rioolputten en twee rioolgemalen geselecteerd om representatieve rioolwatermonsters te

I 17

18 I WATER MATTERS

Afbeelding 2. Digital droplet RT-PCR voor het aantonen van HAV in rioolwater

nemen. De twee rioolputten ontvingen rioolwater van de beide schoolgebouwen, de gemalen van de omliggende wijken (20.000-30.000 personen). Voor het aantonen van HAV zijn ‘passive samplers’ gebruikt, die meerdere dagen op een locatie hingen om ontlasting met daarin HAV uit het langsstromende rioolwater te vangen. Het betrof 3D-geprinte torpedovormige samplers met wattentips die in het rioolwater werden geplaatst en gefixeerd.

De monstername liep van half november 2022 tot in maart 2023. Omdat er eind december 2022 een vijfde besmetting op de school bekend werd en dit kind in een andere wijk woonde, werden de rioolmetingen uitgebreid naar het rioolgemaal van deze wijk en naar de betreffende rwzi.

In de eerste meetweek in november 2022 is per rioolput en rioolgemaal in 96 uur één passive sampler ingezet; in de weken daarna zijn ze 48 uur ingezet. De samplers werden op ijs naar het laboratorium vervoerd en dezelfde dag onderzocht. Het wattenstaafje uit de passive samplers werd op dezelfde manier opgewerkt als eerder voor SARS-CoV-2 [2]. De extracten zijn met een speciale PCR-methode ingezet, de digital droplet RT-PCR (ontleend aan [4]), met positieve controles.

Als controles zijn 5 passive samples uit november 2022 uit het rioolnetwerk van Rotterdam genomen (dus van

buiten het uitbraakgebied). In deze monsters werd zoals verwacht geen HAV aangetroffen. Extracten waarin RNA van HAV is aangetroffen werden voor sequentie-analyse naar het RIVM gestuurd.

Uit de monsters werd naast HAV ook crassfaag gemeten.

Crassfaag komt vrijwel alleen in menselijke darmen voor en is hier gebruikt als maat voor de hoeveelheid ontlasting die door de passive samplers uit het rioolwater is gevangen [3].

Resultaten In alle passive samples werd Crassfaag aangetroffen in redelijk vergelijkbare hoeveelheden (5,2 ± 1,1 miljoen genkopieën per sampler), wat aangaf dat alle samplers vergelijkbare hoeveelheden menselijke ontlasting hadden gevangen.

In de eerste weken werd HAV alleen in het rioolwater van de dependance aangetroffen, later ook in het water van de rioolgemalen en het hoofdgebouw. 8 van de 17 samples die van november 2022 tot en met maart 2023 van het bijgebouw waren genomen waren positief voor HAV, telkens in lage hoeveelheden. Van het hoofdgebouw was 1 van de 17 samples positief (in februari 2023). Van de rioolgemalen waren 2 en 7 van de 17 samples positief voor HAV, ook telkens in lage hoeveelheden. Ook in het

RIOOLWATERMETINGEN BIJ UITBRAAK VAN GEELZUCHT OP BASISSCHOOL

rioolgemaal en de rwzi die in januari 2023 werden toegevoegd naar aanleiding van het vijfde ziektegeval werden in respectievelijk 3 en 2 van de 10 samples HAV aangetroffen, weer in lage hoeveelheden.

De genetische typering van HAV in het rioolwater bleek waardevol: van november 2022 tot begin februari 2023 lukte het om in 7 samples HAV genetisch te typeren en bleek het gedetecteerde HAV genetisch identiek aan de stam die bij de zieke kinderen was aangetroffen. Na eind december werden er geen nieuwe gevallen meer gemeld die gekoppeld waren aan deze uitbraak. Na begin februari 2023 werd deze stam niet meer in rioolwater gevonden.

Dit was voor de GGD de bevestiging dat er geen stille circulatie van de uitbraakstam meer plaatsvond op en rond de school. Intrigerend was wel dat er vanaf begin februari 2023 een andere HAV-stam in het riool werd aangetroffen. In deze periode lukte het om in 4 samples HAV te typeren, telkens van dit andere type. Er kwamen geen meldingen bij de GGD binnen van mensen met deze HAV-stam. Meting en typering van HAV in rioolwater gaf dus aan dat er stille transmissie van deze andere HAV-stam heeft plaatsgevonden in hetzelfde gebied in Amsterdam.

Conclusies De nauwe samenwerking met de GGD’en heeft laten zien dat rioolwatermetingen ook bij een uitbraak van een ander virusziekte dan COVID-19, namelijk hepatitis A, waardevolle informatie opleveren. Bij beide infectieziekten verloopt een (groot) deel van de infecties mild of symptoomloos, zeker bij jonge kinderen, waardoor ze in de reguliere surveillance makkelijk gemist kunnen worden. Een andere overeenkomst is dat een deel van de infecties ernstig kan verlopen. Daarom is het belangrijk

BRONNEN 1. HAVNET. Protocol Molecular detection and typing of VP1 region of ­Hepatitis A Virus (HAV). www.rivm.nl.

2. Heijnen et al (2021). Droplet digital RT-PCR to detect SARS-CoV-2 ­signature mutations of variants of concern in wastewater. Sci Total Environ. 799:149456.

3. Langeveld et al (2022). Rioolwatersurveillance in Rotterdam-Rijnmond 2020-2022. Water Matters, 15.

4. Persson et al (2021). A new assay for quantitative detection of hepatitis A virus. J Virol Methods 288:114010.

5. RIVM (2023). Hepatitis A | LCI richtlijnen (rivm.nl)

WATER MATTERS NO.17 DECEMBER 2023

om de overdracht zo veel mogelijk in te perken.

Bij de uitbraak op de school in Amsterdam bleek rioolwatersurveillance waardevol om eventuele stille transmissie te kunnen volgen, en bevestigden de rioolmetingen dat de uitbraak over was. Bovendien bleek dat vroege, wekelijkse metingen met passive samplers op vier (later zes) locaties, een efficiënte methode kan zijn om de HAV-circulatie te volgen zonder veel moeite en belasting voor de school en de betreffende woonwijken.

Genetische typering bleek in dit onderzoek noodzakelijk, zowel om te bevestigen dat met de PCR-methode daadwerkelijk HAV was aangetoond, als om te bevestigen dat de uitbraakstam in het riool was aangetroffen. Bij toeval kwam via de rioolmetingen de import en mogelijke transmissie van een andere HAV-stam aan het licht, vlak na en vlakbij de eerste uitbraak.

Voor de GGD kan rioolwateronderzoek bij een Hepatitis A-uitbraak (en mogelijk ook uitbraken van andere virale darm- en luchtweginfecties) zowel ondersteunen bij bron- en contactonderzoek als bij de bestrijding, om zichtbaar te maken of en waar er viruscirculatie ‘onder de radar’ plaatsvindt.

Met dank aan George Sips en Paul Bijkerk (GGD ­Rotterdam Rijnmond), Goffe Elsinga en Leo Heijnen (KWR), Jeroen Langeveld (Partners4UrbanWater), Ewout Fanoy (GGD Amsterdam), Bert Pasma (STOWA), J. Guldemeester (Erasmus MC) en Dave McCarthy, (Queensland University of Technology, Australië).

Gertjan Medema (KWR), Remy ­Schilperoort ­(Partners4UrbanWater), Miranda de Graaf ­(Erasmus MC), Harry Vennema (RIVM), Maarten de Jong (GGD ­Amsterdam)

SAMENVATTING Bij een uitbraak van hepatitis A (HAV) op een school in Amsterdam zijn metingen aan riool­ water ingezet om de virusverspreiding te volgen.

Via monstername in rioolputten en -gemalen werden twee schoolgebouwen en de wijken eromheen gemonitord. In vier maanden waren er vijf ziektegevallen. In alle gevallen betrof het dezelfde virusstam. Dezelfde HAV stam kwam geregeld in lage concentraties voor in het rioolwater, en werd na begin februari niet meer aangetroffen. Dat bevestigde dat de uitbraak van die HAV-stam over was. Wel werd er later via de rioolmetingen ‘stille verspreiding’ van een ­andere HAV-stam in dezelfde wijk aangetroffen.

I 19

20 I WATER MATTERS

Inundatieproef in volle gang AUTEURS

INUNDATIEPROEF VEENWEIDE IN DE ZWANBURGERPOLDER

Laura Nougues (Deltares)

Roelof Stuurman (Deltares)

Henk Kooi (Deltares)

Joost van Schie (boerderij De Eenzaamheid)

De veenweidegebieden in het westen en noorden van Nederland hebben te maken met veenoxidatie. De Zwanburgerpolder vlak bij Leiden is zo’n veenweidepolder. Joost van Schie wil er zijn biologische kaasboerderij transformeren naar een regeneratieve boerderij. Dat wil zeggen: werken volgens een systeem dat de bodem verrijkt, biodiversiteit verhoogt, waterhuishouding verbetert, koolstof vastlegt en de ecosysteemdiensten verbetert. Hoe is veenoxidatie te stoppen met behoud van het landschap?

Veenafbraak door oxidatie veroorzaakt bodemdaling, uitstoot van broeikasgassen en uitspoeling van nutriënten. Dat de veenlaag in de Zwanburgerpolder kan oxideren, komt vermoedelijk doordat zuurstof kan toetreden tot de veenlaag via krimpscheuren in de afdekkende kleilaag. De vraag is: als zuurstof dat kan, kan water dat dan ook? Ofwel: ­kunnen we het oxidatieproces stoppen door met inundatie (bevloeiing) de grondwaterstand te verhogen? Dat zou goed zijn voor de bodem, de waterkwaliteit en de biodiversiteit (afbeelding 1).

INUNDATIEPROEF VEENWEIDE IN DE ZWANBURGERPOLDER

Afbeelding 1. Schematische weergave van de ondergrond in de Zwanburgerpolder. Bodemdaling kan tegen­gegaan worden door veenoxidatie te verminderen. Dit leidt bovendien tot vermindering in CO2-uitstoot, een betere water­ kwaliteit door minder nutriëntenuitspoeling, en een gezondere bodem met grotere biodiversiteit.

Een eerste stap naar een antwoord werd gezet met een inundatieproef tijdens de droge, warme zomerperiode in augustus 2022. Het project is uitgevoerd met hulp van Deltares, in nauwe samenwerking met Van Schie [1] en het Hoogheemraadschap van Rijnland.

Tijdens deze eerste proef is verkend of veen snel, goedkoop en doelmatig kan worden verzadigd door een perceel te bevloeien met slootwater. In dat geval zou het mogelijk een goedkoper en sneller alternatief zijn voor andere (technolgische) methoden om de grondwaterstand te verhogen, zoals onderwaterdrainage en drukdrainage. ­Bijkomend voordeel: inundatie is een vernattingsmaat­ regel die het landschap niet blijvend verandert.

Bodem- en grondwatersysteem Eerder onderzoek in de Zwanburgerpolder heeft het lokale bodem- en grondwatersysteem in beeld gebracht, inclusief de relaties tussen grondwatersysteem, (grond) waterkwaliteit, bodemdaling, broeikasgasuitstoot en biodiversiteit [2]. Dat beeld ziet er als volgt uit.

De bodem in de polder bestaat uit een veenlaag (riet­ zeggeveen), ingeklemd tussen twee kleilagen: een bovenste dunne kleilaag en een diepe dikke kleilaag tot ongeveer vijf meter onder maaiveld. Daaronder ligt een (wad)zandlaag. Uit de zandlaag stijgt kwel op die gevoed wordt door het hoger gelegen boezemwater. De wintergrond­waterstand ligt dicht onder het maaiveld (boven het slootpeil) en wordt beheerst met smalle greppeltjes van ongeveer 30 cm diep. In de lente komen deze greppeltjes droog te staan, en tijdens droge zomerperiodes daalt de grondwaterstand verder. Deze daling wordt vrijwel helemaal veroorzaakt door verdamping uit het grasland. Tussen de sloten ontstaan dan ‘holle’ grond­ waterstanden, tot ongeveer 60 cm beneden het slootpeil.

Het gevolg is uitdroging (verharding) van de bovenste kleilaag en veenafbraak. In het natte seizoen leidt dat tot uitspoeling van nutriënten en eutrofiëring van de sloten.

WATER MATTERS NO.17 DECEMBER 2023

De inundatieproef Het proefperceel was 145 m lang en 60 - 80 m breed. Het werd opgesplitst in twee delen: een te inunderen gebied van 40 x 80 m (het inundatieperceel) en een referentie­ perceel dat niet werd geïnundeerd. De delen zijn tot ongeveer 25 - 30 cm diep gescheiden door een scherm om lekkage via de ondiepe kleilaag (zavel) te voorkomen. Dat functio­neerde goed, maar er stroomde wel onverwacht veel water onder het scherm door via het veenpakket.

In het inundatieperceel werden zes peilbuizen met filters in het niet veraarde (intacte) veen geplaatst. Deze werden uitgerust met hydrostatische druksensoren (zogenaamde divers). Daarnaast werden twee extra peilbuizen geplaatst om tijdens de proef handmetingen te kunnen doen. Met bentoniet en beschermkokers werd mogelijke lekstroming langs de peilbuizen voorkomen.

In het referentieperceel stonden als referentiemeetpunten twee peilbuizen in het niet veraarde veen, op 60 m van het scherm. Om bodembeweging te meten werden 8 metalen stangen 25 cm de grond ingeslagen. Voor, tijdens en na de bevloeiing is met een DGPS (een zeer nauwkeurig GPS-systeem) de maaiveldbeweging gevolgd.

De stijghoogte in het wadzandpakket werd gemeten op een afstand van 200 m van het inundatieperceel. Voor de slootpeilfluctuaties is gebruik gemaakt van metingen van het Hoogheemraadschap van Rijnland. In afbeelding 2 is een overzicht van de proefopstelling te zien.

Op 3 augustus heeft een pomp 5,5 uur lang slootwater op het inundatieperceel gepompt, met een geschat debiet van 25 l/s is dat ± 500 m3. Dit komt overeen met een waterlaag van 15-16 cm.

Proefresultaten Het inundatiewater was al binnen een paar uur na het ­uitzetten van de pomp de bodem in gezakt. De kleilaag

I 21

22 I WATER MATTERS

Afbeelding 2. Overzicht van de proefopstelling, met linksonder het inundatieperceel en rechtsboven het referentieperceel. Inundatiepomp vlak bij peilbuis 7 en 8.

vormde dus nauwelijks een belemmering voor de infiltratie. De grondwaterstanden in het inundatieperceel stegen binnen enkele uren met zo’n 70 – 110 cm (peilbuis nummer 2 t/m 8, afbeelding 3). Aan het eind van de proefperiode, 21 dagen na de bevloeiing, was de grondwaterstand nog steeds enkele decimeters hoger dan vóór de inundatie.

Het inundatiewater heeft zich, onverwacht, ook makkelijk door het veenpakket verspreid naar het referentieperceel; 36 uur na het begin van het pompen was het veen bij de twee referentiemeetpunten volledig verzadigd (peilbuis nummer 9 en 10, afbeelding 3). De daling van de grondwaterstanden in het inundatieperceel kan grotendeels worden verklaard door deze wegstroming richting het referentieperceel.

Daarnaast is er een duidelijke correlatie tussen grondwaterstandfluctuaties en bodembeweging. Na de bevloeiing was het maaiveldniveau 4-59 mm hoger dan aan het einde van de proefperiode, wat dezelfde dynamiek volgt als de gemeten grondwaterstanden. Dit laat zien hoe het maaiveldniveau beïnvloed wordt door het sponsgedrag van de ondergrond en mogelijk ook zwelprocessen.

Van 1 augustus tot 26 augustus (einde proefperiode) is er door het poldergemaal 17.766 m3 uitgepompt. Het uit de sloot onttrokken water was hiervan maar een fractie (2,8 %). Het bevloeien van een perceel in de warme zomermaanden levert dus nauwelijks extra druk op het slootwaterpeil op.

Conclusies, aanbevelingen en toepasbaarheid De proef laat zien dat het veen hier snel, goedkoop en doelmatig kan worden verzadigd door het te bevloeien met (overtollig) slootwater. Binnen enkele uren was de grondwaterstand in het hele perceel (dus ook in het referentieperceel) met ca. 40 cm gestegen en was het veen in het inundatieperceel geheel verzadigd. De daling

van de grondwaterstanden in het inundatieperceel na de aanvankelijke stijging kan grotendeels worden verklaard door wegstroming richting referentieperceel. Toch was het effect van de bevloeiing een aantal weken na de vernatting nog merkbaar. Dat terwijl het inundatieperceel de ochtend na de bevloeiing al wel weer begaanbaar was, wat voor een veeboer betekent dat er geen vertraging of belemmering in het beweidingsplan optreedt.

Of maaivelddaling succesvol kan worden verminderd door een goed inundatieplan, moet monitoring op de lange termijn uitwijzen. Er wordt al gewerkt aan een vervolgstudie. Hier zal een heel perceel onder water komen te staan in plaats van een deel. Dat heeft enkele te verwachten consequenties: • De grondwaterstand wordt na het bevloeien alleen beïnvloed door verdamping of mogelijk door afstroming onder de sloten door naar de niet geïnundeerde aangrenzende percelen.

• Bij deze opschaling is het wellicht raadzaam een tijdelijk bovengronds leidingnetwerk aan te leggen dat gevoed wordt door één pomp, of onder vrij verval vanuit het boezemwater wanneer de percelen omringd zijn door een dijk. Bij gebruik van een pomp kan zonne-­ energie worden gebruikt.

• Er zijn geen schermen nodig, omdat percelen meestal worden omgeven door een kleine verhoging als gevolg van het baggeren; dat beperkt de aanlegkosten.

De vervolgstudie zal ook kijken naar het effect van de bevloeiing op de waterkwaliteit van de aangrenzende sloten en het grondwater, en naar het effect op de uitstoot van broeikasgassen (vooral de methaanemissie, omdat die bij grondwaterstanden van 20 cm of minder onder maaiveld een grotere rol speelt dan CO2-emissie [3]). Verder wordt onderzocht of het mogelijk is om niet te inunderen maar de wegzijging vanuit de sloten te vergroten, gezien de

INUNDATIEPROEF VEENWEIDE IN DE ZWANBURGERPOLDER

Afbeelding 3. Tijdreeks van de grondwaterstanden in alle peilbuizen. Inundatie op 3 augustus (tussen de rode stippellijnen).

hoge doorlatendheid van het veenpakket dat doorsneden wordt door de sloten.

Als dit vervolg eveneens succesvol verloopt, opent dit de deur naar het opschalen van de inundatie. Voor boerderij De Eenzaamheid kan dit een opschaling naar het hele bedrijf betekenen (40,7 ha), maar ook een opschaling naar andere boerderijen en polders met vergelijkbare eigenschappen is dan mogelijk. Belangrijke voorwaarden voor succes zijn de beschikbaarheid van overtollig slootwater en vergelijkbare bodemeigenschappen (hoge veendoorlatendheid). Vooral in het bepalen of omringende boezems of sloten gezien kunnen worden als bronnen van ‘overtollig’ water kunnen waterschappen een belangrijk rol spelen.

Met het oog op klimaatverandering is het belangrijk om juist ’s zomers zuinig om te gaan met het beschikbare slootwater. Aandachtspunt is dat, afhankelijk van de omstandigheden, inundatie met slootwater de grondwaterstanden in omliggende percelen negatief kan beïnvloeden.

Verder kan bij slecht doorlatende bodems inundatie leiden tot lokale natte plekken in een perceel, terwijl andere delen van het perceel niet beïnvloed worden en droog blijven.

Als de natte plekken lang drassig blijven, is het perceel langere tijd onbegaanbaar en kan het gras beschadigd raken.

Desalniettemin, als de juiste eigenschappen aanwezig zijn, heeft inundatie als vernattingsmaatregel aanzienlijke voordelen. Het is een snel te realiseren, goedkope maatregel, die geen blijvende veranderingen in het landschap achterlaat. Tegenover de inundatiekosten staan voor de boer (hogere) besparingen op installatie- en onderhoudskosten voor drainage of besproeiing. Bovendien hoeft de boer zijn percelen alleen in tijden van nood kort onder water te zetten.

Laura Nougues, Roelof Stuurman, Henk Kooi (Deltares), Joost van Schie (boerderij De Eenzaamheid)

SAMENVATTING BRONNEN 1. Wij.Land (2020). Regeneratieve landbouw in de Zwanbugerpolder. https://wij.land/regeneratieve-landbouw-in-de-zwanburgerpolder/ 2. Nougues, L. (2021). Limiting land subsidence of an island polder with a clay - peat subsurface. https://repository.tudelft.nl/islandora/object/ uuid:2372f007-4a26-4f08-b80b-8409ddbf4204?collection=education 3. Erkens, G., Melman, R., Jansen, S., Boonman, J., Hefting, M., Keuskamp, J., Bootsma, H., Nougues, L., van den Berg, M., van der Velde, Y. (2022).

Subsurface Organic Matter Emission Registration Systems (SOMERS).

Beschrijving SOMERS 1.0, onderliggende modellen en veenweiderekenregels. https://www.nobveenweiden.nl/wp-content/uploads/2022/12/ SOMERS-1.0-rapport-2022-v4.0.pdf WATER MATTERS NO.17 DECEMBER 2023

De Nederlandse veenweidegebieden hebben te maken met veenafbraak door oxidatie. Dat veroorzaakt bodemdaling, broekasgasuitstoot en uitspoeling van nutriënten naar het slootwater.

De Zwanburgerpolder vlak bij Leiden is zo’n veenweidegebied. Dit artikel beschrijft een inundatie­proef (tijdelijke bevloeiing met sloot­ water), die laat zien dat bij de juiste omstandigheden (bodemeigenschappen, waterhuishouding) inundatie een goedkope vernattingsmaatregel kan zijn, die de veenoxidatie effectief remt.

De onderzoekers werpen ook een blik vooruit op verder onderzoek en toepassing in de praktijk.

I 23

24 I WATER MATTERS

In de werkplaats: kolomexperiment met snelfilterzand AUTEURS

Peer Timmers (KWR)

Wolter Siegers (KWR)

Paul van der Wielen (KWR)

Marco Dignum (Waternet)

ZANDTRANSPLANTATIE BIJ SNELLE ZANDFILTERS VOOR BETERE VERWIJDERING VAN ORGANISCHE MICROVERONTREINIGINGEN VOOR DRINKWATERPRODUCTIE In de drinkwaterzuivering wordt al decennialang snelle zandfiltratie, ofwel snelfiltratie, ingezet voor de verwijdering van onder andere zwevende stof en organisch en anorganisch materiaal (zoals methaan, ammonium, ijzer en mangaan). Voor een groot deel van deze stoffen gebeurt de verwijdering biologisch, dat wil zeggen met behulp van bacteriën in het zandfilter.

Mogelijk kan snelfiltratie ook ingezet worden voor verwijdering van organische microverontreinigingen (OMV’s). Kan de verwijdering van OMV’s daarbij ook gestimuleerd worden door zandtransplantatie?

ZANDTRANSPLANTATIE BIJ SNELLE ZANDFILTERS: SCHONER DRINKWATER

Afbeelding 1. Schematische weergave van de kolomproeven (links) en de opstelling in de proefhal (rechts). In alle vier de kolommen werd oppervlaktewater gedoseerd met toegevoegde OMV’s en al dan niet toegevoegde nutriënten, vitaminen/sporenelementen (vit/sporen). In drie van de vier werd zandtransplantatie toegepast.

Met OMV’s bedoelen we een breed scala aan organische stoffen zoals geneesmiddelen, bestrijdingsmiddelen, en industriële stoffen, die in lage concentraties (in de orde van µg/L tot ng/L) in oppervlaktewater en grond­ water voorkomen, en die verschillende fysische en chemische eigenschappen hebben. In de drinkwater­ productie moeten deze stoffen worden verwijderd. ­Daarvoor zijn aanvullingen en/of aanpassingen in het huidige zuiveringsproces nodig.

Snelfiltratie is in veel zuiveringen al deel van het proces en kan mogelijk ook ingezet worden voor verwijdering van OMV’s, aanvullend of zelfs als alternatief voor andere procestechnieken om OMV’s te verwijderen.

Fysisch­chemische technieken vergen vaak veel energie of chemicaliën, en in het geval van membraanfiltratie en actiefkoolfiltratie produceren ze een reststroom of afvalproduct. Dit geldt niet voor biologische verwijdering.

Biologische verwijdering kan bovendien OMV’s compleet afbreken, zonder reststromen.

Er zijn steeds meer indicaties dat zandsnelfilters een breed scala aan OMV’s (deels) biologisch kunnen ­verwijderen. Dit kan gedaan worden door bacteriën die de ­OMV’s gebruiken voor groei (metabolisch) of door ­bacteriën die OMV’s oxideren tegelijk met ­ammonium-, methaan-, ijzer- of mangaanoxidatie ­(co-meta­bolisch) [1]. Er is waarschijnlijk geen grote extra investering nodig om snelfilters te optimaliseren voor OMV-verwijdering. Dit maakt deze oplossing ­duurzaam en milieuvriendelijk. Bovendien is snelfiltratie vaak een van de eerste stappen in de drink­ waterzuivering. Een groot deel van de OMV’s wordt dus al ­verwijderd voordat het water de rest van de ­zuivering ingaat.

WATER MATTERS NO.17 DECEMBER 2023

Uit eerder onderzoek is gebleken dat er grote verschillen zijn in aanwezigheid van OMV’s en de verwijderingscapaciteit tussen snelfilters van verschillende productielocaties [2]. In dit project is daarom onderzocht of OMV-verwijdering gestimuleerd kan worden door zandtransplantatie (enten van snelle zandfilters met materiaal van een ander filter) en/of biostimulatie (toevoegen van stoffen aan snelfilters die groei van micro-organismen stimuleren).

Vergelijkbare processen worden al jaren succesvol ingezet voor het schoonmaken (bioremediatie) van vervuilde bodems [3].

Kolomproeven met zandtransplantatie De experimenten die we in dit artikel beschrijven, zijn gedaan met vier kolommen, gevuld met zand van een fullscale snelfilter dat slecht was in het verwijderen van OMV’s. In drie van de vier kolommen is zand getransplanteerd (10% w/w) van een fullscale snelfilter dat juist goed was in het verwijderen van (een aantal) OMV’s.

Als influent voor de kolommen werd het natuurlijke oppervlaktewater (influent van de full scale filters) gebruikt, waaraan een mengsel van 10 OMV’s werd toegevoegd (acesulfaam, amidotrizoïnezuur, benzotriazool, carbamazepine, diclofenac, iopamidol, metoprolol, propranolol, gabapentine en perfluoroctaanzuur (PFOA)), al dan niet aangevuld met nutriënten (ammonium, nitraat en fosfaat) en een vitamine/sporenelementen oplossing (zie afbeelding 1). De meeste OMV’s hadden een eindconcentratie in het influent van 10 µg/L, behalve diclofenac (1 µg/L) en amidotrizoïnezuur (25 µg/L). Deze OMV’s verschillen in hun verwijdering tijdens drinkwaterzuivering, maar ook in hun eigenschappen, zoals wateroplosbaarheid.

De influenten werden in de kolommen gedoseerd (3 liter per uur; contacttijd 0,25 uur), zie afbeelding 1.

I 25

26 I WATER MATTERS

Afbeelding 2. De resultaten van de kolomproeven. Het percentage verwijdering van acesulfaam, gabapentine, metoprolol, diclofenac en propranol door de 4 verschillende kolommen.

OMV’s verwijderd?

Na 80 dagen waren acesulfaam, gabapentine en metoprolol zeer goed (99%) verwijderd, diclofenac en propranolol goed (30-55%) en PFOA, carbamazepine, 1-H benzo­ tria­zole, amidotrizoate en iopamidol slecht (< 20%). De getransplanteerde kolommen haalden 99% verwijdering van acesulfaam na 45 dagen, terwijl de niet-getransplanteerde kolom dit pas na 80 dagen bereikte. Daarnaast verwijderden de getransplanteerde kolommen gabapentine en metoprolol voor 99% binnen 24 dagen, terwijl de niet-getransplanteerde kolom na 60 dagen nog steeds geen gabapentine en maar 40% metoprolol verwijderde (afbeelding 2). Omdat de verwijdering toenam in de tijd voor acesulfaam, gabapentine en metoprolol, toont dit aan dat deze OMV’s waarschijnlijk biologisch, metabolisch verwijderd werden. Hierbij gebruiken micro-organismen de OMV’s als energie- en koolstofbron om te groeien, met behulp van zuurstof of nitraat.

Er werd ook een negatieve relatie gevonden tussen

OMV-verwijdering en ammoniumoxidatie, en het aantal ammonium-oxiderende micro-organismen nam af tijdens de kolomproeven. Dit toont aan dat OMV-verwijdering niet gekoppeld was aan ammoniumoxidatie via co-metabolisme. Zandtransplantatie lijkt dus mogelijk effectief voor een snellere en/of verbeterde verwijdering van deze stoffen in snelfilters. Propranolol en diclofenac daarentegen lijken vooral verwijderd te worden door sorptieprocessen, aangezien de verwijdering stabiel is of zelfs afneemt, door verzadiging van het zand.

Betekenis voor de praktijk Voordat zandtransplantatie en biostimulatie toegepast kunnen worden op grotere schaal is er meer onderzoek nodig naar een breder scala aan OMV’s, langetermijn­ effecten (hoe het filter blijft presteren op de langere termijn), en seizoensschommelingen in het te zuiveren water. Denk bij dat laatste vooral aan de aanwezigheid en concentraties van OMV’s en nutriënten en aan omgevings-

ZANDTRANSPLANTATIE BIJ SNELLE ZANDFILTERS: SCHONER DRINKWATER

factoren zoals de temperatuur van het te zuiveren water.

Ook de contacttijd met het filter heeft mogelijk invloed op de OMV-verwijdering. In het hier beschreven onderzoek werd een aantal OMV’s namelijk niet genoeg verwijderd in 0,25 uur, maar mogelijk wel bij langere contacttijden. Een aantal OMV’s zullen waarschijnlijk nooit te verwijderen zijn met snelfilters, waardoor complementaire zuiverinsgsstappen essentieel blijven.

Zandtransplantatie en biostimulatie (toevoegen van nutrënten en/of vitaminen en sporenelementen) kunnen zorgen voor een snellere en/of verbeterde verwijdering van bepaalde OMV’s. Biostimulatie wordt al jaren toegepast bij Waternet, dat fosfaat doseert aan snelfilters om microbiële nitrificatie bij lage temperaturen te stimuleren.

Om microbiële OMV-verwijdering te stimuleren kan dit mogelijk in de toekomst uitgebreid worden met andere nutriënten.

Op grote schaal is zandtransplantatie niet de ideale vorm om OMV-verwijderende micro-organismen toe te voegen, vooral omdat er grote volumes zand getransplanteerd moeten worden. Daarnaast is onbekend of op het moment van transplantatie de juiste micro-organismen wel voldoende aanwezig zijn, en weten we vaak nog niet wat de optimale omstandigheden zijn voor de OMV-verwijderende micro-organismen.

BRONNEN 1. Wang J., de Ridder D., van der Wal A. & Sutton N.B. (2021). Harnessing biodegradation potential of rapid sand filtration for organic micropollutant removal from drinking water: A review, Critical Reviews in Environmental Science and Technology, 51:18, 2086-2118, DOI: 10.1080/10643389.2020.1771888 2. Di Marcantonio C, Bertelkamp C, van Bel N, Pronk TE, Timmers PHA, van der Wielen P, Brunner AM (2020). Organic micropollutant removal in full-scale rapid sand filters used for drinking water treatment in The Netherlands and Belgium. Chemosphere. 2020 Dec;260:127630. doi: 10.1016/j.chemosphere.2020.127630. Epub 2020 Jul 12. PMID: 32758778.

3. Van Ras N., Volkers B. (2008). In-situ gestimuleerde biologische afbraak: een natuurlijke oplossing! Stichting Kennisontwikkeling Kennisoverdracht Bodem cahier.

4. Timmers P.H.A., Lousada Ferreira M., Siegers W. (2022). Bioremediatie van snelfilters voor verwijdering van organische microverontreinigingen, BTO 2022.042.

5. Peer H.A. Timmers et al. (2023). Bioremediation of rapid sand filters for removal of organic micropollutants during drinking water production, Water Research, 120921, ISSN 0043-1354, https://doi.org/10.1016/j.watres.2023.120921.

WATER MATTERS NO.17 DECEMBER 2023

Bioaugmentatie, d.w.z. het enten van specifieke micro-organismen, zou effectiever zijn, omdat er kleinere volumes van geconcentreerde cellijnen toegevoegd kunnen worden.

Ook kan dan gericht geënt worden met de juiste micro-organismen. Daarnaast is het mogelijk de optimale omstandigheden voor de micro-organismen te bestuderen en is de aanwezigheid en groei gemakkelijker te monitoren met moleculaire DNA-methoden.

Bioaugmentatie wordt al jaren toegepast voor bodemverontreiniging [3], maar heeft zijn weg nog niet gevonden in de afval- en drinkwaterzuivering. Wanneer uit vervolgonderzoek blijkt dat bioaugmentatie succesvol is, is het vooral in de drinkwatersector van belang dat micro-organismen zo worden ingezet dat het geen risico vormt voor de waterkwaliteit van het resulterende drinkwater. Het is bijvoorbeeld aan te bevelen om inheemse micro-organismen te introduceren die gekweekt zijn uit zandfilters, zodat de natuurlijke populatie niet verstoord wordt.

Peer Timmers, Wolter Siegers, Paul van der Wielen (KWR), Marco Dignum (Waternet) Dit onderzoek is uitgevoerd in het kader van het bedrijfs­ takonderzoek (BTO) van de drinkwaterbedrijven, in samen­werking de waterbedrijven (PWN, Waternet, Dunea, WML en Evides).

SAMENVATTING Snelle zandfiltratie kan mogelijk ingezet worden voor verwijdering van organische microverontreinigingen (OMV’s). In dit project is op laboratoriumschaal onderzocht of OMV-verwijdering gestimuleerd kan worden door zandtransplantatie (enten van snelle zandfilters met materiaal van een ander, beter presterend zandfilter) en/of biostimulatie (toevoegen van nutriënten die groei van micro-organismen stimuleren). De resultaten tonen aan dat drie van de tien gedoseerde OMV’s (acesulfaam, gabapentine, en metoprolol) biologisch verwijderd worden en dat zandtransplantatie en biostimulatie effectief kunnen zijn om deze stoffen sneller en/of beter te verwijderen. Voordat toepassing op grote schaal mogelijk is, is meer onderzoek nodig, vooral naar een breder scala aan OMV’s, langetermijneffecten en seizoenschommelingen in het te zuiveren water.

Daarnaast is het nodig om de micro-organismen die verantwoordelijk zijn voor de OMV-afbraak te kweken, zodat deze gericht geënt kunnen worden tijdens bioaugmentatie van snelfilters.

I 27

28 I WATER MATTERS

AUTEURS

Thomas Romijn (HDM Pipelines BV)

Klaas-Jelte van Ours (HDM Pipelines BV)

DRINKWATERLEIDINGEN VERVANGEN? MISSCHIEN IS DAT NOG LANG NIET NODIG Van het Nederlandse drinkwaterdistributienetwerk bestaat bijna een kwart (28.000 km) uit asbestcement (AC). Omdat veel van deze AC-leidingen hun ontwerplevensduur naderen of al hebben overschreden, maken pijpleiding­ eigenaren zich zorgen over het feit dat ze binnen afzienbare tijd een aanzienlijk deel van hun netwerk moeten vernieuwen. In de praktijk blijkt een aantal van deze leidingen echter nog in prima staat te zijn. Wat te doen?

Het vervangen van pijpleidingen is een kostbare aangelegenheid. De prijs per kilometer kan gemakkelijk in de miljoenen euro’s lopen. Het voortijdig vervangen van een leiding is dus ongewenst. Maar hoe beslis je onderbouwd wanneer vervanging echt noodzakelijk is? Daarvoor moeten drie dingen bekend zijn: de degradatiesnelheid van het asbest­ cement, de voorspelbaarheid van deze degradatie, en de kosten van toenemend onderhoud, inspectie en vervanging.

DRINKWATERLEIDINGEN GAAN VAAK LANGER MEE DAN GEDACHT

ID

Leeftijd (jaar)

Aantal leiding­ segmenten

1

41

1.149

1

4

2

41

1.077

48

23

3

37

356

14

11

4

41

1.288

2

6

5

49

293

57

17

6

37

278

-11

6

7

36

1.273

26

14

8

43

105

-20

2

9

40

287

-8

4

10

39

296

235

99

11

46

538

153

53

12

51

1.647

1

11

13

45

219

0

6

14

52

498

-17

5

15

50

371

24

16

16

48

499

-10

4

Opbouw van het onderzoek Als eerste hebben we een dataset met gegevens uit in-line inspecties (ILI) van 50,8 kilometer leiding geana­ lyseerd om de degradatiesnelheden van AC vast te stellen. De onderzochte pijpleidingen liggen verspreid in Nederland.

Hoewel uitloging – het meest voorkomende degradatiemechanisme – op verschillende manieren kan worden gemeten, lag de nadruk in dit onderzoek op in-line inspectietechnieken (ILI) met ultrasone detectie. Deze methode meet wanddiktes van zowel gezonde als aangetaste delen van de pijpleiding.

Vervolgens zochten we antwoord op de vraag: in hoeverre is de gemeten degradatie in één pijpleiding(segment) te extrapoleren is naar andere pijpleidingen? Ofwel: kunnen we aan de hand van de degradatie in een leidingsegment de restlevensduur voorspellen van de hele leiding en van andere leidingen? Hierbij hebben we ons mede gebaseerd op eerder onderzoek naar dit onderwerp aan de universiteit van Arkansas.

Ten slotte gebruiken we een Total Cost of Ownership (TCO)-model om het kostentechnisch optimale vervangingsmoment in te schatten.

Degradatie en restlevensduur Van in totaal 50,8 kilometer AC-afvalwaterpersleiding in Nederland hebben we onderzocht wat de gemiddelde WATER MATTERS NO.17 DECEMBER 2023

Gemiddelde SD RLD (32% (jaar) deg.) (jaar)

Tabel 1. Per pijpleiding de gemiddelde restlevensduur (RLD) met de standaardafwijking (SD), bepaald op basis van de gemeten degradatie van de buiswandsegmenten.

degradatie is, dat wil zeggen het gemiddelde wanddikteverlies over alle metingen, per segment van 5 meter.

Een studie van de universiteit van Arkansas stelde vast (zie kader) dat bij 32% degradatie van de buiswand een AC-leiding niet langer presteert op het niveau van de AWWA-specificaties, en geeft dat het etiket: einde levensduur. Dit is een schatting aan de veilige kant: het betekent niet per se dat de buis op het punt van bezwijken staat. In ons eigen onderzoek hebben we dit conservatieve bezwijkcriterium toegepast (32% degradatie).

Daarmee hebben we de gemiddelde restlevensduur van ‘onze’ leidingen berekend (tabel 1).

In onderzoek aan de universiteit van Arkansas werd het einde van de levensduur (restlevensduur = 0) van AC-leidingen als volgt bepaald: Ruwweg 100 AC-buismonsters (ontworpen ­volgens AWWA-standaard) werden onderworpen aan drukbelasting- en hydrostatische bezwijkproeven.

Het snijpunt van de 95e percentiel regressie en de minimale vereiste breekmodulus lag bij een degradatie van 32%. Dit is het punt waar de restlevensduur nul is.

I 29

30 I WATER MATTERS

Verlenging (jaar)

Technische levensduur (jaar)

Jaarlijkse besparing op TCO (€)

Totale besparing op TCO (€)

5

55

22.967,19

114.880,95

10

60

40.796,70

407.967,03

15

65

59.135,61

887.034,16

18

* 68

69.781,75

1.256.071,50

20

70

75.048,26

1.500.965,25

25

75

88.946,65

2.223.666,37

30

80

101.269,36

3.038.080,90

35

85

112.256,49

3.928.977,27

40

90

122.062,21

4.882.488,48

45

95

130.867,35

5.889.030,61

50

100

137.142,86

6.857.142,86

Tabel 2. Berekende kostenbesparing voor elke 5 jaar verlenging van de technische levensduur van een fictieve pijpleiding van 10 km (ontwerplevensduur: 50 jaar)

* Vewachte levensduur van onderzochte Nederlandse leidingen

Voorspelbaarheid degradatie In ons onderzoek varieert de standaardafwijking (SD) sterk per pijpleiding (tabel 1). Dat geeft aan dat de resterende levensduur verschilt tussen verschillende pijpleidingen. Sommige pijpleidingen hebben een zeer kleine standaardafwijking, wat duidt op gelijkmatige resterende levensduur over de eigen lengte. Een hoge standaardafwijking duidt juist op verschillende veroudering, ofwel: het ene segment is er slechter aan toe dan het andere.

De geschatte resterende levensduur van de totale leiding bevat daarom een grote onzekerheid.

De gemiddelde leeftijd van de onderzochte leidingen is 43,5 jaar. Maar de leidingsegmenten van 5 meter uit deze dataset vertonen een gemiddelde degradatie van 26,7%, en hebben daarmee een gemiddelde technische (= verwachte) levensduur van 68,3 jaar.

Deze resultaten komen overeen met de bevindingen in Arkansas. Die lieten al zien dat voor AC-buizen van vergelijkbare leeftijd (tussen 35 en 46 jaar) de degradatie varieerde van 1 tot 31% van de buiswanddoorsnede.

Bovendien bleek meer dan 60% van de monsters minder dan 10% degradatie te vertonen. Een grote variatie in degradatie dus, terwijl bijna alle verifieerbare omstandigheden (de leeftijd van de pijpleiding, omgevings- en operationele omstandigheden) ongeveer identiek waren. Dit betekent dat het nauwkeurig voorspellen

van AC-degradatie vrijwel onmogelijk is. Daarom moet de pijp­leiding in kwestie worden geïnspecteerd om een ­betrouwbaar beeld te verkrijgen.

Financiële haalbaarheid Het uitvoeren van een in-line inspectie (ILI) vereist een zorgvuldige planning, meerdere geschoolde technici en specialistische apparatuur. Dat betekent een investering van meestal minimaal €100.000. Daarnaast is soms nog een investering nodig in inspectie-infrastructuur. Is het dan wel financieel verstandig om een pijpleiding te inspecteren die bijna aan het einde van zijn theoretische levensduur is?

We gebruikten een Total Cost of Ownership (TCO)-model om een schatting te maken van het bedrag dat wordt bespaard door de levensduur van de pijpleiding te verlengen. Dit model telt alle kosten met betrekking tot de pijpleiding bij elkaar op en vertaalt dit naar jaarlijkse eigendomskosten.

We lieten het model rekenen met de volgende gegevens: vervangingskosten van een fictieve pijpleiding van 10 km: €15M (€1.500 per meter); ontwerplevensduur van de pijpleiding: 50 jaar; kosten van een ILI: geschat op €150.000.

Pijpleidingen zijn onderhevig aan de zogeheten ‘badkuipcurve’ van faalkans. Dit betekent dat de initiële gebruiks-

DRINKWATERLEIDINGEN GAAN VAAK LANGER MEE DAN GEDACHT

kosten hoog zijn door kinderziektes, laag zijn tijdens normaal gebruik en stijgen aan het einde van de levensduur door de toename van storingen. Het toenemen van de technische levensduur van de pijpleiding ‘verbreedt’ als het ware deze kromme in het model.

Het model berekende hiermee de geschatte kosten­ besparing voor elke 5 jaar verlenging van de levensduur (tabel 2).

De cijfers in tabel 2 gaan ervan uit dat de genoemde technische levensduur haalbaar is. Uiteraard is dit afhankelijk van de huidige conditie van de pijpleiding.

De pijpleidingen uit onze analyse zouden een gemiddelde technische levensduur van 68,3 jaar hebben. Als we daarvan uitgaan, dalen de jaarlijkse totale kosten (TCO) met € 69.781,75. Dit zou betekenen dat de ILI-kosten van €150.000 in iets meer dan 2 jaar worden ‘terugverdiend’, terwijl de pijpleiding 18 jaar langer in bedrijf blijft.

Conclusies Degradatie van asbestcement in AC-leidingen verloopt grillig en onvoorspelbaar. Daarom zijn degradatie­ gegevens van de ene pijpleiding niet naar de andere te extrapoleren. Dat maakt inspectie (ILI) van individuele pijpleidingen noodzakelijk om een betrouwbaar beeld te krijgen.

Aangezien vervangen van een pijpleiding kostbaar is, worden inspecties in enkele jaren terugverdiend als uit de metingen blijkt dat de leiding langer kan blijven ­liggen. Overigens laat het ontwerp van een pijpleiding een ILI niet altijd toe.

Zowel eerder (Amerikaans) onderzoek als de in dit artikel beschreven analyse wijzen erop dat veel ­AC-pijpleidingen

BRONNEN 1. Ghirmay, A. M. (2016). Asbestos Cement Pipe Condition Assessment and Remaining Service Life Prediction. Graduate Theses and Dissertations Retrieved from https://scholarworks.uark.edu/etd/1744 2. Natural Gas Infrastructure Modernization Programs at Local Distribution Companies: Key Issues and Considerations. (2017). U.S. Department of Energy.

3. Li, J., Liang, B., Li, C., Yan, M., & Yu, J. (2019). Calculation methods for the gas pipeline failure rate. Journal of Petroleum Science and Engineering, 174, 229–234. https://doi.org/10.1016/j.petrol.2018.11.020 WATER MATTERS NO.17 DECEMBER 2023

decennia langer meegaan dan oorspronkelijk werd aangenomen. De kans is dus groot dat de noodzakelijke inspectie tegen het eind van de levensduur niet alleen kennis oplevert over de actuele toestand van een leiding, maar mogelijk ook grote financiële besparingen.

Toekomst Op een aantal punten is nader onderzoek nodig om de huidige bevindingen beter te kunnen onderbouwen. Ten eerste moeten de erkende kosten die in het TCO-model worden gebruikt, worden gevalideerd. Ten tweede is er nog steeds geen definitieve standaard ontwikkeld voor het bepalen van de restlevensduur van AC-pijpleidingen.

Bepalingen zijn tot nog toe volledig gebaseerd op praktijkervaring en kleinschalige onderzoeksprojecten. Ze zijn daarom nog steeds onderwerp van discussie in het veld.

Er is behoefte aan een goed onderbouwde standaard­ methode.

Thomas Romijn, Klaas-Jelte van Ours (HDM Pipelines BV)

SAMENVATTING Bijna een kwart van het Nederlandse drinkwaterdistributienet bestaat uit asbestcement pijpleidingen. Aangezien veel van deze AC-leidingen het einde van hun verwachte levensduur bijna hebben bereikt, wordt het vervangen van de leidingen een prioriteit voor de leidingeigenaren.

Eigenaren hebben echter vaak geen duidelijk beeld van de mogelijke resterende levensduur van hun pijpleidingen. Dit artikel laat met eerder Amerikaans onderzoek en met eigen onderzoek in de Nederlandse situatie zien dat dit komt doordat de degradatieprocessen nogal onvoorspelbaar zijn. In-line inspecties (ILI) van de leidingen geven noodzakelijke informatie om toch een economisch verantwoorde beslissing over vervanging van de leidingen te kunnen nemen.

De besparingen door een verlengde levensduur wegen vrijwel altijd op tegen de extra kosten van een in-line inspectie.

I 31

32 I WATER MATTERS

Verondiepte sloot bij agrariër Jos Vos uit Sterksel (NB), ingezaaid met een kruidenrijke vegetatiemix AUTEURS

Fabian E.Z. Ercan (HAS green academy)

Ellen Weerman (HAS green academy)

Mark van de Wouw (HAS green academy)

KLIMAATROBUUSTE GRASKRUIDENMENGSELS IN HERINGERICHTE SLOTEN OP ZANDGRONDEN Het inzaaien van brede, geleidelijk aflopende oevers van heringerichte ­sloten en beken met een mix van overstromingsbestendige grassen, vlinderbloemigen en andere kruiden draagt bij aan een klimaatrobuust watersysteem. Tegelijkertijd is het ook mogelijk om de kostbare grond agrarisch te blijven benutten. HAS green academy onderzocht een aantal plantensoorten op hun geschiktheid en op hun reactie op overstroming en droogte.

Klimaatverandering leidt tot langere droogteperiodes en hevigere piekbuien. De hoge zandgronden in Nederland zijn gevoelig voor extreme droogte en daarom wordt er gezocht naar oplossingen om (regen)water langer vast te houden, vooral in agrarisch ­gebied, zowel in de beekdalen als op de hoge koppen. In het LUMBRICUS-onderzoek (www.programmalumbricus.nl) werd o.a. geëxperimenteerd met stuwen en bodemverbeteraars. Het nog lopende KLIMAP-project (klimap.nl) onderzoekt paludicultuur en droogteresistente teelten als opties om waterberging in landschappelijke laagtes rendabel te maken. Andere maatregelen zijn het opheffen van de talrijke perceelsontwateringen en het herinrichten van sloten door ze te verbreden en ondieper te maken met flauwere taluds (afbeelding 1). In zo’n heringerichte sloot krijgt water langer de kans om in de (water)bodem te zakken. Als verondiepen met een neutraal grondbudget mogelijk is, garandeert dat de uitvoerbaarheid.

Het inzaaien van deze heringerichte sloten met grassen, vlinderbloemigen en andere kruiden biedt de mogelijkheid om dit kostbare landbouwareaal alsnog agrarisch te gebruiken voor productie van veevoer. In een verondiepte sloot is onder droge, maar ook onder normale omstandigheden begrazing mogelijk.

KLIMAATROBUUSTE GRASKRUIDENMENGSELS IN HERINGERICHTE SLOTEN

Afbeelding 1. Een klassieke sloot (Iinks) heeft een steil talud, een verondiepte sloot een flauw talud.

In werkelijkheid is een verondiepte sloot ook veel breder.

Doordat de heringerichte sloten minder goed water afvoeren, kunnen hevige buien tijdelijk nattere omstandigheden veroorzaken. De vegetatie moet daartegen bestand zijn. HAS green academy onderzocht in kasexperimenten welke soorten grassen en kruiden hiervoor geschikt zijn.

Overstroming We deden een experiment met twaalf soorten: beemdlangbloem, gewone kropaar, rietzwenkgras, Engels raaigras, veldbeemdgras, gewone rolklaver, rode klaver, witte klaver, duizendblad, karwij, smalle weegbree en cichorei. Deze soorten zijn veel in commerciële mengsels te vinden. In de proef zijn de soorten individueel getest op gevoeligheid voor zowel langdurige periodes van droogte als overstroming. Aanvullend vergeleken we twee soortenmengsels, één met 30 procent kruiden en één met 70 procent kruiden. Droogte en overstroming werden gesimuleerd door, respectievelijk, de planten zeven dagen geen water te geven of 14 dagen onder water te zetten (afbeelding 2).

Uit de proef blijkt dat tijdelijke overstroming geen negatief effect heeft op de overleving van grassen, vlinderbloemigen en andere kruiden, de planten passen zich aan door oppervlakkige wortels te vormen. De droge stofopbrengst is de eerste twee weken na overstroming bij een aantal soorten lager dan bij planten die naar behoefte water kregen. In de drie weken na de overstroming herstellen de grassen en kruiden zich zodanig dat de droge stofopbrengst uiteindelijk vergelijkbaar is met planten die naar behoefte zijn bewaterd.

Droogte Anders dan overstroming blijkt droogte wél van invloed op de overleving; na zeven dagen zonder water vertonen WATER MATTERS NO.17 DECEMBER 2023

alle soorten sterke droogteverschijnselen. Opvallend was dat drie weken ná de droogteperiode rode klaver, gewone rolklaver en smalle weegbree helemaal niet waren hersteld, en de overige soorten een veel lagere droge stofopbrengst hadden.

Het herstel na overstroming door extra oppervlakkige wortels boven in de bodem te vormen, kan tijdelijk leiden tot een lagere droogtetolerantie. Ze kunnen dan geen gebruik meer maken van dieper water, tenzij ze op tijd weer diepe wortels kunnen vormen.

Impact van droogte en overstroming De kasexperimenten lijken uit te wijzen dat tijdelijke overstroming van heringerichte sloten en landschappelijke laagtes geen negatief effect zal hebben op de overleving van de meeste grassen, vlinderbloemigen en kruiden. Extreme droogte werkt negatief uit voor de overleving, maar dit effect is waarschijnlijk minder sterk in een heringerichte waterloop of landschappelijke laagte, dit zal nog verder onderzocht moeten worden. Ook kunnen planten in het veld dieper wortelen dan in de kas, waardoor betere droogteresistentie ontwikkeld kan worden, al heeft overstroming negatieve consequenties voor diepe wortels.

Deze trade-off moet goed bestudeerd worden.

Mengsels In het tweede kasexperiment vergeleken we de opbrengst van verschillende gras-kruidenmengsels. Na de droogtebehandeling bleek de meer kruidenrijke vegetatie een hoger vers- en drooggewicht en een hoger eiwitgehalte op te brengen.

De gedachte bij het werken met mengsels is, dat dit de weerbaarheid van de vegetatie waarschijnlijk extra versterkt (afgezien van mogelijke onderlinge beïnvloeding) [1, 3, 5].

I 33

34 I WATER MATTERS

Afbeelding 2. Een impressie van de kasexperimenten

Die weerbaarheid ontstaat uit een grotere diversiteit aan wortelstelsels, die elkaar aanvullen in hun werking en interactie met bodemorganismen. Een beter wortelmilieu zorgt vervolgens ook voor een efficiëntere opname en verdeling van voedingsstoffen en zodoende een betere weerstand tegen omstandigheden als droogte en overstroming. Bovendien kan het gebruik van een zo divers mogelijk mengsel de biodiversiteit zowel ondergronds als bovengronds verhogen, door de gunstige werking van een rijker bodemleven. Een bijkomend voordeel van soortenmengsels is dat de uiteindelijke soortensamenstelling kan variëren naar gelang het microklimaat. Soorten die minder goed tegen droogte kunnen, zullen zich verhoudingsgewijs meer vestigen op de lagergelegen delen; soorten die overstromingen minder goed verdragen, zullen meer voorkomen op de hogere delen. De vochtgradiënt veroorzaakt zo een gradiënt in soortensamenstelling wat weer tot extra biodiversiteit kan leiden [4].

Implicaties en toepassingen Het gebruik van grassen, vlinderbloemigen en andere kruiden kan een gunstig effect hebben op de voederwaarde van het grasland, denk aan een hoger eiwitgehalte en medicinale eigenschappen van sommige kruidensoorten.

Naast de onderzochte soorten zijn ook andere grassen en kruiden potentieel interessant, waaronder paardenbloem en timothee vanwege hun gezondheidsvoordelen voor melkvee, en bijvoorbeeld boekweit vanwege de bestendigheid tegen natte en droge omstandigheden. Daarom bevelen we aan om een zo divers mogelijk mengsel van geschikte soorten grassen en kruiden in te zaaien.

Een risico van een diverse vegetatie is de plaagdruk die kan ontstaan doordat bepaalde plagen aangetrokken worden sommige kruiden [1], wat kan leiden tot overlast in aangrenzende gewassen. Het is dus belangrijk dat de precieze samenstelling per situatie op maat bepaald wordt op basis van het microklimaat en de aanwezige flora en fauna [1, 2].

Weerstand tegen overstroming is ook te realiseren door beplanting met geschikte bomen en struiken, al kunnen die ook ongewenste schaduw geven over het hoofdgewas.

Een bijkomend nadeel schuilt in wet- en regelgeving voor zulke vaste vegetaties en de daaruit voortvloeiende verplichte registratie als landschapselement (Gemeenschappelijk landbouwbeleid (GLB) vanaf 2023). Voor agrariërs is het aanplanten van bomen en struiken daarom vaak nog een brug te ver.

Concluderend Het algemene principe van verondieping en minder schuin laten aflopen van sloten breed toepasbaar. Tegelijkertijd is het is belangrijk om voor elke situatie tot de juiste combinatie van planten en microgeografie te ­komen, want elk agrarisch perceel kent zijn eigen uitdagingen en mogelijkheden. Agrariërs die deze principes kennen, staan positief tegenover het verondiepen en minder schuin laten aflopen van sloten, zeker als het aansluitende slotennetwerk al verondiept is of zal worden.

Het met de juiste kruidenrijke grasmengsels inzaaien van heringerichte sloten met zeer vlakke taluds zorgt ervoor dat de vegetatie overleeft na een periode van (verwachte) overstroming, terwijl het water de tijd krijgt om in

KLIMAATROBUUSTE GRASKRUIDENMENGSELS IN HERINGERICHTE SLOTEN

Afbeelding 3. Beworteling van beemdlangbloem direct na 14 dagen overstroming (links), 14 dagen water naar behoefte (midden) en 14 dagen zonder water (rechts)

de diepere ondergrond te zakken, wat helpt bij extreme zomerdroogte. Zo kunnen landschapselementen die water vasthouden bij melkveehouders dienen voor begrazing, maar ook zorgen voor een hogere biodiversiteit en een hoger bufferend en filtrerend vermogen van het landschap.

Dankwoord Dit project is uitgevoerd door het lectoraat Klimaat­ robuuste landschappen (HAS green academy), samen met

BRONNEN 1. Bais, H. P. et al. (2004). How plants communicate using the underground information superhighway. Trends in plant science, 9(1), 26-32.

2. Bardgett, R. D., Mommer, L., & De Vries, F. T. (2014). Going underground: root traits as drivers of ecosystem processes. Trends in Ecology & Evolution, 29(12), 692-699.

3. Chen, X. et al. (2020). Effects of plant diversity on soil carbon in diverse ecosystems: A global meta‐analysis. Biological Reviews, 95(1), 167-183.

4. Tölgyesi, C. et al. (2022). Turning old foes into new allies—Harnessing drainage canals for biodiversity conservation in a desiccated European lowland region. Journal of Applied Ecology, 59(1), 89-102.

5. Van Eekeren, N. (2009). A mixture of grass and clover combines the positive effects of both plant species on selected soil biota. Applied Soil Ecology, 42(3), 254-263.

WATER MATTERS NO.17 DECEMBER 2023

RNOB (samenwerkende gemeenten en waterschappen noordoost Brabant). Dank aan Marnix van der Kruis en Peter Kerkhofs (RNOB), aan HAS-studenten Job Bals, Judith Leussink, Jules Terken, Tessa van Raay, Robin Straub en Lieke Roovers, en aan Martijn Bekkers en Frans van den Broek (HAS-kas).

Fabian E.Z. Ercan, Mark van de Wouw, Ellen Weerman [HAS green academy]

SAMENVATTING Op de zandgronden wordt het steeds belangrijker om water vast te houden, zodat het in drogere periodes beschikbaar is voor landbouw, natuur en mens. Een mogelijke maatregel is herinrichting van beken en sloten: verondieping, verbreding en flauwere taluds. Doordat de waterafvoer hierdoor daalt, kunnen door hevige buien tijdelijk natte omstandigheden ontstaan. De vegetatie moet hiertegen bestand zijn. In een kasexperiment met twaalf soorten grassen en kruiden bleken de meeste soorten wel tegen overstroming te kunnen, maar niet of veel minder tegen droogte. Overstroming leidde tot verlies van diepere wortels, en de aanleg van nieuwe oppervlakkige wortelstelsels.

I 35

36 I WATER MATTERS

Sensormeting in de Vinkenloop (Noord-Brabant) AUTEURS

Kevin Ouwerkerk (Deltares)

Eppe Nieuwenhuis (AQUON)

Joep Appels (MicroLAN)

Joachim Rozemeijer (Deltares)

Frank van Herpen (Waterschap Aa en Maas)

VAN CONTINU METEN NAAR CONTINU WETEN; OPTIMALISATIE VAN DATA UIT WATERKWALITEITSSENSOREN Continue waterkwaliteitsdata leveren veel nuttige informatie op. Water­ kwaliteitsbeheerders maken daarom steeds vaker gebruik van sensortechnologie en auto-analysers. Maar door fouten in de metingen zijn de ruwe data uit waterkwaliteitssensoren niet direct bruikbaar voor visualisatie en interpretatie. In dit artikel zetten we de state-of-the-art uiteen, als een eerste stap naar standaardisatie van dataverwerking uit waterkwaliteitssensoren.

Waterschappen en waterschapslaboratoria investeren steeds meer in de toepassing van waterkwaliteitssensoren in het oppervlaktewater. Zo beheert waterschapslaboratorium AQUON momenteel zo’n 200 waterkwaliteitssensoren. Tegenwoordig kunnen die niet alleen standaardparameters meten, zoals pH, elektrisch geleidingsvermogen (EGV), zuurstof en temperatuur, maar ook bijvoorbeeld nutriëntenconcentraties. Al die continu- en real-time metingen leveren veel waardevolle informatie op, bijvoorbeeld over lozingen, de dynamische invloed van rwzi-effluent en overstorten, transportprocessen van nutriënten, of het operationeel waterbeheer (bijvoorbeeld wel of niet water inlaten op basis van zoutconcentraties).

OPTIMALISATIE DATA WATERKWALITEITSSENSOREN

Doel data-optimalisatie Achtergrond

Methodes

Sensorbeheer en -onderhoud / early warning

Real-time detectie van afwijkende meetwaarden voor snelle reactie door technici en/ of handhavers

Anomaliedetectiemethoden, detectie van flatlines (steeds dezelfde meetwaarde)

Online presentatie live metingen

Real-time controle en filters voor een overzichtelijke presentatie voor stakeholders

Anomaliedetectiemethoden, ruisfilters

Achteraf corrigeren reeksen

Assembleren optimale reeksen o.a. met conventionele laag-frequente metingen voor bijv. vrachtberekeningen

Anomaliedetectiemethoden, ruisfilters correctie voor drift en sprongen in de data gaten in de reeks opvullen

Tabel 1. Doelen van data-optimalisatie en de daarbij aansluitende methodes

Opschaling en betrouwbaarheid Door de gevoeligheid van de techniek en de variabele omstandigheden in het veld zitten er vaak onregelmatigheden in de sensordata. De ruwe gegevens zijn daardoor niet direct bruikbaar voor visualisatie en interpretatie.

Door de opschaling van het gebruik van waterkwaliteitssensoren is handmatige controle en correctie van de data echter al snel erg veel werk. Afhankelijk van het gebruiksdoel van de gegevens zijn gestandaardiseerde dataverwerkingsmethodes daarom gewenst (tabel 1).

Het doel van dit onderzoek was dan ook om standaard optimalisatie-routines voor hoogfrequente waterkwali­ teitsdata samen te brengen en via een wiki-site [1] beschikbaar te maken voor gebruikers van waterkwaliteitssensoren (onderzoekers en waterbeheerders).

adsorptie van UV-licht, wat al verstoord kan worden door een blaadje of slakje.

Een flatline (continue vaste waarde) ontstaat bij langdu­ rige storingen, bijvoorbeeld als de sensor droogvalt of als de concentratie buiten het meetbereik komt.

Ruis komt veel voor als de te meten waarden onder in het bereik van de meetmethode liggen; dan treedt snel verstoring op door variërende omgevingsomstandig­ heden zoals troebelheid.

De oorzaak van drift is meestal (bio)fouling op de sensor, die het contact met het te meten water verstoort. Bij schoonmaak ontstaat er dan vaak een sprong (jump) in de meetreeks.

Gaten in de meetreeks komen voor bij storingen of door het verwijderen van afwijkende data.

Aanpak Met interviews en literatuuronderzoek brachten we in kaart welke afwijkingen veel voorkomen en welke correctiemethoden er al openbaar beschikbaar zijn.

Veel methodes zijn ontwikkeld in andere werkvelden.

We namen ze mee in onze zoektocht als ze ook al op sensordata voor waterkwaliteit toegepast waren. Voor de verschillende typen afwijkingen in sensordata hebben we optimalisatie-routines gemaakt inclusief de R-scripts en voorbeeldtoepassingen, en deze beschikbaar gemaakt via de wiki site. De daar opgenomen routines zijn deels (combinaties van) reeds beschikbare methoden, maar voor bijvoorbeeld de correctie van drift op basis van laboratoriummetingen en voor het opvullen van gaten in de meetreeks hebben we nieuwe methoden ontwikkeld.

Drie algemene inzichten uit de interviews en de ­literatuur: • Datavalidatie en correctie is zeer complex. Foutieve metingen zijn moeilijk te onderscheiden van echte variaties. Dit maakt correcties voor waterkwaliteit lastiger dan bijvoorbeeld voor grondwaterstanden of oppervlaktewaterpeilen en afvoeren.

• Technieken voor automatische anomalie-detectie, smoothing (door middeling bepalen van de grote lijn in de data) en ruiscorrectie zijn ruim beschikbaar, maar nog niet veel toegepast op waterkwaliteitsdata.

• De meeste sensortoepassingen voor waterkwaliteit zijn van wetenschappelijke groepen, die hun eigen scripts voor gegevenscorrectie gebruiken zonder die te rapporteren. Recent hebben wel enkele front­runners methodebeschrijvingen en scripts gepubliceerd voor de verwerking van sensordata van waterkwaliteit [2, 3, 4, 5].

Bureauonderzoek – internationale ervaringen Er zijn verschillende typen afwijkingen in in sensordata mogelijk (afbeelding 1).

Incidentele pieken (en dalen) komen voor als gevolg van korte verstoringen of elektronische instabiliteit.

Veel nitraatsensoren bijvoorbeeld werken op basis van WATER MATTERS NO.17 DECEMBER 2023

De gepubliceerde dataverwerkingsmethoden beginnen allemaal met eenvoudige en objectieve correcties, zoals het verwijderen van onmogelijke waarden en incidentele

I 37

38 I WATER MATTERS

Afbeelding 2. Voorbeeld anomaliedetectie van pieken met de feature based aanpak en isolation forest-methode voor een continue meetreeks van nitraatconcentraties in oppervlaktewater

Afbeelding 1. Reguliere typen afwijkingen in sensordata voor waterkwaliteit

Afbeelding 3. Voorbeeld van correctie voor drift en jumps in een continue meetreeks van nitraatconcentraties in oppervlaktewater

pieken. Daarna volgen meer geavanceerde correctie­ methoden, waarbij ook nieuwe data gegenereerd worden en subjectievere keuzes belangrijk worden. De ruwe data, de opgeschoonde data én de gecorrigeerde data worden dan in verschillende lagen opgeslagen.

Resultaten – dataoptimalisatie-routines Voor alle reguliere typen afwijkingen (afbeelding 1) zijn scripts en voorbeeldtoepassingen gepubliceerd. We hebben ze verzameld en beschikbaar gemaakt in een openbaar toegankelijke wiki [1].

In dit artikel gaan we niet uitgebreid in op de relatief eenvoudige methoden voor het detecteren van flatlines en van ruis. Wel beschrijven we de aanbevolen methoden voor het detecteren van pieken, het corrigeren voor drift en jumps en het invullen van gaten in de meetreeks.

Pieken Vooral het corrigeren van pieken in waterkwaliteitsdata is riskant, aangezien concentratiepieken ook daadwerkelijk voor kunnen komen. Screening op echt onmogelijke waarden is wel relatief eenvoudig door een bandbreedte in te stellen. Die kunnen eventueel ook variëren in de tijd. Voor bijvoorbeeld watertemperatuur zou de bandbreedte in de winter -5 -15 0C kunnen zijn en in de zomer ­10 -30 0C. Een meer geavanceerde techniek voor anomalie-detectie is de feature based aanpak [5]. Op basis van de meetreeks worden reeksen van meerdere eigenschap-

pen (features) berekend, zoals de log-transformatie, de helling en de ratio tussen de minimale en maximale waarde in een tijdvak. Om vervolgens anomalieën in deze feature-reeksen te detecteren, combineren wij dit met de isolation forest-methode. Die kijkt hoe makkelijk een datapunt is te isoleren van de rest van de dataset (in meerdere dimensies, afhankelijk van het aantal features). Afbeelding 2 geeft een voorbeeld van het resultaat.

Deze methode werkt sneller en effectiever dan het ook wel gebruikte k-nearest neighbor (kNN)-algoritme [5], maar ook niet perfect. Vooral incidentele, lastig voorspelbare pieken, bijvoorbeeld bij riooloverstorten of andere lozingen, kunnen onterecht als anomalie aangewezen worden. Bij twijfel kan een reactie van andere sensoren (andere parameters, naburige locaties, waterstanden) duidelijkheid geven. Ook met een hogere meetfrequentie zijn sensorstoringen vaak beter te onderscheiden van echt optredende concentratiepieken.

Drift en jumps Voor de correctie van drift en jumps hebben we de DRIMP-correctie ontwikkeld. Uitgangspunt hiervoor is dat er bij de sensorlocatie ook reguliere waterkwaliteitsmonitoring plaatsvindt. Er was nog geen methode voor driftcorrectie in combinatie met conventionele controlemetingen. Afbeelding 3 laat een voorbeeld zien.

De DRIMP-correctie splitst de continue meetreeks op de sprongen die veroorzaakt zijn door onderhouds­ momenten (rode stippellijnen). Voor elk deel van de reeks maken we een lineair model van het verschil

OPTIMALISATIE DATA WATERKWALITEITSSENSOREN

tussen de ­sensorwaarde (groene lijn) en de conventionele l­ abanalyse (rode stippen). Met het lineaire model is vervolgens de gecorrigeerde reeks (blauwe lijn) te berekenen. Bij deze methode is het belangrijk dat er voldoende conventionele metingen beschikbaar zijn en dat onderhoudsmomenten goed zijn geregistreerd.

Bemonsteringen tijdens concentratiepieken zijn alleen bruikbaar als het bemonsteringstijdstip nauwkeurig aan de sensorreeks te linken is.

Gaten Het kan nodig zijn om gaten in de meetreeks in te vullen, bijvoorbeeld voor een goede inschatting van verontreinigingsvrachten. Gaten in de meetreeks zijn eenvoudig op te vullen door bijvoorbeeld het laten doorlopen van de laatst gemeten waarde, lineair interpoleren tussen de laatste en de eerstvolgende meetwaarde, of invullen met de gemiddelde waarde van de reeks. Een tijdreeks­ analysemodel (ARIMA) om datagaten in te vullen is vaak accurater, maar werkt vooral bij korte gaten [2, 3]. Voor grotere gaten helpt het om de relatie met andere continue gemeten parameters te benutten, bijvoorbeeld met lineaire regressie tussen nitraatconcentratie en afvoer, of fosfaatconcentratie en troebelheid. In veel gevallen zijn de relaties echter niet lineair en ook niet constant in de tijd. Dan is het random forest model bruikbaar, dat de relatie tussen verschillende continu gemeten parameters voorspelt [6].

Vooruitzichten De bruikbaarheid van random forest modellen voor ano-

maliedetectie door steeds de eerstvolgende meetwaarde te voorspellen en dan te vergelijken met de gemeten waarde (one step ahead predictions) is nader onderzoek waard. Ook zijn er meer mogelijkheden voor het combineren van sensordata met conventionele waterkwaliteitsmetingen, bijvoorbeeld data-assimilatie-technieken (zoals Kalman filters). Dergelijke geautomatiseerde dataverwerkingsmethoden zijn wel vooral hulpmiddelen; goede waterkwaliteitsmonitoring is en blijft mensenwerk. Samenwerking in de keten van leveranciers, sensorbeheerders, dataspecialisten en waterkwaliteitsdeskundigen versnelt de ontwikkeling van nuttige dataverwerkingsmethoden.

Voor veel waterbeheerders is het essentieel om naar standaardisatie en certificering van sensortoepassingen en van leveranciers toe te werken. Standaardisatie zou het makkelijker maken metingen uit verschillende meetnetten aan elkaar te relateren en sensordata voor rapportagedoeleinden te gebruiken (Kaderrichtlijn Water, Zwemwaterrichtlijn). Een onafhankelijke partij zou dan moeten bepalen welke sensoren en werkwijzen gebruikt moeten worden. Zover is de praktijk nog niet. We verwachten ook niet dat sensormetingen de gestandaardiseerde laboratoriummetingen zullen vervangen. Wel geven waterkwaliteitssensoren al vaak veel extra inzicht, wat helpt bij het kiezen van de juiste maatregelen om de waterkwaliteit te verbeteren.

Kevin Ouwerkerk en Joachim Rozemeijer (Deltares), Eppe Nieuwenhuis (AQUON), Frank van Herpen ­(Waterschap Aa en Maas), Joep Appels (MicroLAN)

BRONNEN 1. https://publicwiki.deltares.nl/display/OptimaHWQ 2. Spackman Jones, A. et al, 2022. Toward automating post processing of aquatic sensor data. Environmental Modelling and Software 151.

3. Hawkins, 2021. User guide to fine resolution (15 minute) data. Version 1.10.

4. Schmidt, L. et al., 2022: System for Automated Quality Control (Saqc) to Enable Traceable and Reproducible Data Streams in Environmental Science. SSRN Electronic Journal.

5. Talagala, P. D. et al., 2019. A feature-based procedure for detecting technical outliers in water-quality data from in situ sensors. Water Resources Research 55.

6. Barcala, V., Rozemeijer, J., Ouwerkerk, K. et al., 2023. Value and limitations of machine learning in high-frequency nutrient data for gap-filling, forecasting, and transport process interpretation. Environ Monit Assess 195.

WATER MATTERS NO.17 DECEMBER 2023

SAMENVATTING Waterkwaliteitssensoren leveren waterbeheerders veel nuttige informatie. De sensoren kunnen steeds meer parameters (continu) meten, en worden op steeds grotere schaal ingezet. De metingen vertonen echter vaak onregelmatig­ heden door verstoringen in de omgeving. Door de opschaling van het sensorgebruik is handmatige controle en correctie van sensordata echter al snel erg veel werk. Voor de betrouwbaarheid en vergelijkbaarheid van data zijn daarom gestandaardiseerde dataverwerkingsmethodes gewenst. Dit artikel zet een eerste stap naar zo’n standaardisatie en maakt de verzamelde ‘stateof-the-art’ en nieuw ontwikkelde methodes publiek beschikbaar voor waterbeheerders in een wiki.

I 39

Het kennismagazine Water Matters van H2O is een initiatief van Koninklijk Nederlands Waternetwerk Onafhankelijk kennis(sen)netwerk voor en door Nederlandse water­ professionals.

Water Matters wordt mogelijk gemaakt door Deltares Onafhankelijk kennisinstituut op het gebied van water, ondergrond en infrastructuur. Wereldwijd wordt gewerkt aan slimme innovaties, oplossingen en toepassingen voor mens, milieu en maatschappij.

KWR Water Research Institute Instituut voor toegepast wetenschappelijk wateronderzoek dat kennis genereert en samenbrengt voor innovaties in en optimaal beheer van de waterketen.

Royal HaskoningDHV Onafhankelijk internationaal advies-, ingenieurs- en projectmanagementbureau, dat samen met klanten en partners een bijdrage levert aan een duurzame samenleving.

Stichting Toegepast Onderzoek Waterbeheer (STOWA) Kenniscentrum van regionale waterbeheerders in ­Nederland, dat zorgt voor het ontwikkelen, bijeenbrengen, delen en implementeren van kennis die nodig is om de opgaven waar waterbeheerders voor staan, goed uit te voeren.