Twee casestudies in Woerden en Grubbenvorst, uitgevoerd in het kader van het Grondwaterproject binnen de Kennisimpuls Waterkwaliteit, leveren nieuwe inzichten op over de verspreiding van verontreinigingen in het grondwater. Zo is bij de aanleg van open bodemenergiesystemen een goede afdichting van boorgaten nodig om nieuwe grondwaterkwaliteitsproblemen te voorkomen.

Het gebied in en rondom Woerden bevat een aantal bekende bodemverontreinigingen, zoals minerale olie en vluchtige aromaten (met name benzeen). Deze zijn er onder meer terechtgekomen door een benzinestation. Drinkwaterbedrijf Oasen onttrekt in het gebied grondwater om er drinkwater van te bereiden. Het drinkwaterbedrijf nam al diverse maatregelen om problemen te voorkomen. Om na te gaan of de aanleg van bodemenergiesystemen mogelijk een nieuw risico voor de grondwaterkwaliteit vormt, hebben onderzoekers van het Grondwaterproject dit gebied gebruikt als uitgangspunt voor berekeningen aan scenario’s voor de aanleg van deze systemen. Hierdoor ontstaat een beter inzicht op landelijk niveau over de mogelijke risico’s en hoe die zijn te voorkomen. Voor de aanleg moeten diepe gaten in de bodem worden geboord. Maar wat gebeurt er dan met de aanwezige verontreinigingen, zeker als boorgaten niet goed worden afgedicht?

De onderzoekers gebruikten drie hypothetische worstcasescenario’s. Hiermee gingen ze na in hoeverre de aanleg van open bodemenergiesystemen de kwaliteit van grondwater kan beïnvloeden. De scenario’s zijn worstcase wat betreft de interactie met de verontreiniging, het doorboren van de scheidende laag en de slechte afdichting van de boringen. “Boorgaten kun je goed afsluiten. Maar dat kost geld. Er is dus altijd een financiële druk om het zo goedkoop mogelijk te doen”, stelt projectleider Wilko Verweij van Deltares. Uit de berekeningen blijkt dat de aanleg van open bodemenergiesystemen, in combinatie met aanwezigheid van bepaalde typen verontreinigingen, ervoor zorgt dat deze zich sneller verspreiden. Verweij benadrukt dat het om hypothetische scenario’s gaat. Maar de uitkomsten geven wel aan dat locatiekeuze en een goede afdichting van boorgaten essentieel zijn om verdere verspreiding van bestaande bodemverontreiniging te voorkomen. Provincies kunnen op basis van de in het project opgestelde landelijke beschermkaart voor doorboringen gebieden aanwijzen die meer of minder geschikt zijn voor de aanleg van bodemenergiesystemen vanuit het perspectief van de grondwaterkwaliteit. “Dat is belangrijk, want door de energietransitie komen er steeds meer bij. Op zich is dat een goede zaak, zolang we de grondwaterkwaliteit maar blijven bewaken”, waarschuwt Verweij.

Figuur 1: Infographic opkomende stoffen in grondwater. Opkomende stoffen komen vanuit diverse bronnen het grondwater in, gaan via verschillende paden in de ondergrond en hebben op diverse receptoren effecten. NB de weergave van bronnen, paden en effecten is niet uitputtend.

De tweede casestudie in het Limburgse Grubbenvorst leverde nieuwe inzichten op hoe reactieve bestanddelen, waaronder organische stof en het mineraal pyriet, afbreken als ze in de bodem met nitraat reageren. Wanneer nitraat in de bodem komt door uitspoeling door de landbouw, sijpelt het langzaam naar het grondwater. In de ondergrond vinden dan verschillende chemische reacties plaats. Deze reacties zorgen ervoor dat het nitraat wordt afgebroken. De voorraad reactieve bestanddelen neemt hierdoor echter wel geleidelijk af, waardoor op specifieke locaties de geochemische bescherming op de lange termijn kan afnemen. Dat levert op plaatsen waar veel reactief vermogen aanwezig is, geen problemen op. Maar waar dat niet het geval is, wel. De landelijke pyrietkaart geeft een globaal beeld van de voorraad pyriet in Nederland en vormt daarmee een eerste aanzet voor een landelijke beschermingskaart voor het chemische buffervermogen.

De onderzoekers zoomden voor deze casestudie in op de grondwaterwinning in Grubbenvorst van Waterleiding Maatschappij Limburg. Ze voerden boringen uit om grondmonsters te verzamelen. “Hierbij keken ze op welke diepte welke reactieve bestanddelen in welke hoeveelheden voorkomen om de kwetsbaarheid voor grondwatervervuiling door nitraatuitspoeling door de landbouw in kaart te brengen”, licht Verweij toe. Uit de resultaten van de boringen en het bodemonderzoek blijkt dat het organisch materiaal in een dun laagje bruinkool ervoor zorgt dat nitraat niet dieper dan 22 m diepte bereikt. Zodra het organisch materiaal verbruikt is, kan nitraat tot aan de winputten doorbreken. Deze kwetsbaarheid kwam niet duidelijk naar voren uit de landelijke pyrietkaart. “Het betekent dat er wellicht aanvullende maatregelen nodig zijn om vervuiling van het grondwater door nitraat tegen te gaan”, stelt Verweij. “We hebben nu een landelijk beleid voor bemesting, maar dat lijkt in sommige gebieden onvoldoende bescherming te bieden.” Wanneer er geen maatregelen worden genomen om de nitraatuitspoeling te verminderen, dreigt op de kwetsbare locaties de voorraad reactieve bestanddelen binnen enkele decennia te verdwijnen en sijpelt het nitraat ongehinderd het grondwater in.

Figuur 2: Infographic Opkomende stoffen: processen in de ondergrond.

Uitleg begrippen: OBES: Open bodemenergiesystemen.
Kortsluiting: water kan door een beschadiging van een slecht doorlatende laag uitwisselen tussen watervoerende lagen. Lekkage: vloeistoffen en opgeloste stoffen kunnen door beschadiging of slijtage van leidingen en installaties in het grondwater terecht komen. Uitspoeling: ook wel uitloging genoemd, door passage van water worden stoffen die zijn vastgelegd in of aan de bodem meegenomen. Geothermie: aardwarmte. Infiltratie: water dat de ondergrond indringt.
Kunstmatige infiltratie: door de mens opgewekte aanvulling van het grondwater. Vastlegging: stoffen blijven in of aan bodemdeeltjes vastzitten. Menging: stoffen uit verschillende bronnen komen nabij de uitstroompunten (bijv. een onttrekking of drainerend oppervlaktewater) samen, zodat concentraties door verdunning afnemen, maar tegelijkertijd nieuwe mengsels verontreinigingen worden gevormd. Interactie: bij zwaardere verontreiniging kunnen stoffen onderling reageren zodat verontreinigingen worden vastgelegd of nieuwe verontreinigingen ontstaan. NB de weergave van processen is niet uitputtend.

De onderzoekers voerden niet alleen onderzoek uit naar de geochemische barrière die voorkomt dat verontreinigingen in het grondwater terechtkomen. Ze bestudeerden in het laboratorium ook de werking van biologische barrières. Bodemorganismen breken veel schadelijke stoffen immers geheel of gedeeltelijk af. Hiervoor werden bloempotten met meer of minder vervuilde grond gevuld om vervolgens de activiteit van de bacteriën te meten. “Dit is voor zover wij weten de eerste keer dat een dergelijk onderzoek is uitgevoerd. Wij krijgen de indruk dat we dicht tegen de grens zitten en dat het zelfreinigende vermogen van de bodem onder druk staat.” Dat komt onder meer omdat er steeds meer chemische stoffen in kleine hoeveelheden worden geproduceerd. En die vallen niet onder de Europese stoffenwetgeving REACH. Deze stoffen komen onder meer via het oppervlaktewater in lage concentraties in de bodem terecht, maar het zijn er wel steeds meer. Bovendien is het onduidelijk hoe deze stoffen op elkaar reageren, het zogeheten cocktaileffect.

“De resultaten uit de casestudies onderstrepen voor mij dat we voorzichtig moeten zijn met het doorboren van kleilagen die het grondwater beschermen”, zegt Eric Castenmiller, beleidsmedewerker water van de provincie Limburg en voorzitter van de Gebruikerscommissie van het grondwaterproject. “Dat gebeurt bijvoorbeeld bij de aanleg van funderingspalen voor gebouwen of de aanleg van beregeningsputten.” Castenmiller ziet ook dat er steeds meer activiteiten in de ondergrond plaatsvinden, zoals de aanleg van bodemenergiesystemen. De provincie Limburg heeft al zones ingesteld waar partijen niet mogen boren. De resultaten uit het onderzoek zijn weer een extra onderbouwing om het boorverbod op bepaalde locaties in stand te houden. De casestudie in Grubbenvorst biedt volgens hem inzicht in plaatsen waar de focus zou moeten liggen om gezamenlijk met agrariërs de uitspoeling van mest te verminderen. “Neem deze maatregelen bij voorkeur in gebieden waar al weinig pyriet voorkomt. Daar is immers de grootste kans dat het misgaat.” Castenmiller benadrukt dat het Rijk over het mestbeleid gaat. “De provincie kan maatregelen op basis van vrijwilligheid vaststellen. Gebieden met weinig pyriet zijn hiervoor in mijn ogen het meest geschikt.”

Eric Castenmiller, beleidsmedewerker water van de provincie Limburg en voorzitter van de Gebruikerscommissie van het grondwaterproject.