Waterzuivering van de ondergrond gaat over verschillende aspecten en processen; denitrificatie, mobilisatie van metalen in het grondwatercompartiment en uitspoeling van metalen uit de bodem, biologische afbraak van verontreinigingen (bijv. olieverontreinigingen), afbraak van microbiologische verontreinigingen (bijv. virussen). Voor deze kaart kiezen we als voorbeeld van ‘waterzuivering van de ondergrond’ de potentie voor denitrificatie. De redoxtoestand van het grondwater geeft een eerste aanwijzing voor de potentie voor denitrificatie. De kaart is een landsdekkende puntenkaart die de gemiddelde redoxtoestand (in de tijd) in de bovenste filter van de grondwaterputlocatie weergeeft. De grondwatermonsters zijn ingedeeld in 4 klassen: • Aeroob en/of nitraathoudend grondwater, • Mix grondwater met nitraat en ijzer; • Anaeroob grondwater (gunstig voor denitrificatie); • Sterk anaeroob grondwater (gunstig voor denitrificatie); De criteria voor de indeling van de grondwatermonsters op redoxklasse staan beschreven (Vermooten et al., 2006) waarbij voor de leesbaarheid is gekozen om de categorie SO4-reducerend grondwater en SO4-gereduceerd/methanogeen grondwater samen te nemen in de categorie ‘Sterk anaeroob grondwater’. Daarnaast is hieronder een extra puntenkaart toegevoegd die de pH weergeeft voor dezelfde filters. De pH is een eerste aanwijzing van de mate waarin sporenelementen (bijv. zware metalen) wel of niet mobiel zijn. Het kan gaan om metalen die uit de bodem uitspoelen en om metalen die in het grondwatercompartiment gemobiliseerd raken bij bijvoorbeeld pyrietoxidatie.

De kaart toont de natuurwaarde van natte en vochtige ecosystemen in Nederland. De kaart is gebaseerd op waargenomen plantensoorten (per km2) uit de database van Stichting Floron (Florbase-2N), gecombineerd met een natuurwaarde berekening met het model DEMNAT (Deltares) op basis van de mate van ontwikkeling. Gebieden met een hoge natuurwaarde zijn afhankelijk van de beschikbaarheid van water van een goede kwaliteit om de ontwikkeling zeldzame soorten mogelijk te maken. Deze kaart is daarmee een indicatie van gebieden waar water van goede kwaliteit beschikbaar is voor aquatische en terrestrische natuur. In Nederland zijn grofweg vijf typen natuur te onderscheiden: 1. Hoge zandgronden met bossen en droge heide 2. Natte natuur met hoge waterpeilen zoals het IJsselmeer, de weerribben en oppervlaktewater- gevoede veenplassen. 3. Kwelafhankelijke natuur die veelal in beekdalen te vinden is. 4. Overstromende natuur, zoals de uiterwaarden in het rivierengebied. 5. Duinen en stranden Aquatische natuur bevindt zich in type 2 en 3. Kwelafhankelijke natuur is gebonden aan hoge grondwaterstanden en grondwater met een specifieke chemische samenstelling (basen rijk en niet verontreinigd). De kwelafhankelijke natuurgebieden zijn voornamelijk te vinden in beekdalen, maar ook in andere gebieden waar sprake is van een kwelsituatie, zoals langs de Hondsrug, de Utrechtse Heuvelrug en de Veluwe waar de natuur wordt beïnvloed door het grondwater. Andere systemen die sterk afhankelijk zijn van de grondwatersituatie zijn hoogvenen en vennen. Ook in de duinengebieden is de natuur vaak afhankelijk van specifieke beïnvloeding door grondwater. In veel kwelafhankelijke natuur is sprake van verdroging en verzuring door te lage grondwaterstanden in omliggend gebied (door drainage) of door grondwateronttrekkingen (Aggenbach, 2005, Witte et al. 2007). Ook kan in aquatische ecosystemen sprake zijn van verdroging wanneer te veel water wegzijgt, naar omringend gedraineerd gebied met lagere waterpeilen. Om dit te compenseren wordt gebiedsvreemd water ingelaten, dat vaak niet de gewenste kwaliteit heeft. Zowel in aquatische als terrestrische ecosystemen is vaak sprake van vermesting door te voedselrijk grondwater of oppervlaktewater. Al deze knelpunten leiden tot afname van de biodiversiteit (Aggenbach, 2005, Witte et al. 2007). Meerdere ecosysteemdiensten maken gebruik van dezelfde watervoorraad. Voor aquatische natuur (rivieren, beken, sloten en kreken) is het van belang dat voldoende water van goede kwaliteit aanwezig is. Beschikbare grondwatervoorraden spelen hierin een cruciale rol, niet alleen voor de levering van voldoende water, maar ook van de juiste kwaliteit. De capaciteit van deze voorraden neemt af door gebruik voor andere ecosysteemdiensten, zoals onttrekkingen voor irrigatie en drinkwater (figuur 1). Ook andere ontwikkelingen die ingrijpen op de grondwaterstanden en stijghoogten, zoals (toename van) drainage in landbouwgebieden, kunnen van grote beperkende invloed zijn op kwelafhankelijke natuur.

De kaartenset ‘irrigatiewater’ bestaat uit een combinatie van de volgende drie kaartlagen: • 5a: Effect van beregeningsonttrekkingen op grondwaterkwel (indicator voor effect van gebruik van deze ecosysteemdienst, op de ecosysteemdiensten ‘water voor terrestrische natuur’ en ‘water voor aquatische natuur’). • 5b (deze kaart): Locatie beregeningsonttrekkingen uit het grondwater (indicator voor gebruik/flow) • 5c: Vermeden reductie van gewasverdamping als gevolg van beregening (indicator voor effect van gebruik van deze ecosysteemdienst op landbouwproductie). Kaart 5a en 5b zijn bedoeld om gecombineerd te bekijken. De puntlocaties (5b) geven aan waar de onttrekkingen plaatsvinden (schatting op basis van het NHI) en kaart 5a toont de effecten op grondwaterkwel. Bij uitzoomen zullen alleen de onttrekkingslocaties zichtbaar zijn. Na inzoomen op een specifiek gebied, wordt het onderliggende effect van de onttrekkingen zichtbaar. Kaart 5c en 5b zijn bedoeld om gecombineerd te bekijken. De puntlocaties (5b) geven aan waar de onttrekkingen plaatsvinden (schatting op basis van het NHI) en kaart 5c toont de vermeden verdampingsreductie. Bij uitzoomen zullen alleen de onttrekkingslocaties zichtbaar zijn. Na inzoomen op een specifiek gebied, wordt het onderliggende effect van de irrigatie zichtbaar. Kaart 5a toont het effect van grondwateronttrekkingen ten behoeve van beregening op grondwaterkwel in Zuid- en Oost-Nederland. Het effect op grondwaterkwel is gekozen als indicator voor het effect van gebruik van deze ecosysteemdienst op twee andere ecosysteemdiensten: ‘water voor terrestrische natuur’ en ‘water voor aquatische natuur’. Dit effect is vooral van belang in Zuid- en Oost-Nederland, waar de meeste beregening uit grondwater plaatsvindt en kwel naar beekdalen een belangrijke rol speelt. De kaart met grondwaterkwel toont zowel de afname van kwel (in mm per dag) als gebieden waar kwel geheel verdwijnt door de beregeningsonttrekkingen en omslaat naar infiltratie. Kaart 5b (deze kaart) toont de ligging van beregeningsonttrekkingen in Nederland die aan het effect ten grondslag ligt en dient als ondersteuning van de interpretatie van de effectkaarten (5a en 5c). Kaart 5c toont de vermeden verdampingsreductie als gevolg van beregening. Landbouwgewassen worden beregend met als doel de gewassen altijd van genoeg water te voorzien om optimaal te groeien. Gewassen verdampen in dat geval ook maximaal (ook wel ‘potentiele gewasverdamping’ genoemd), terwijl reductie van verdamping optreedt wanneer gewassen niet voldoende water beschikbaar hebben (‘actuele gewasverdamping’). Kaart 5c is daarmee een goede maat voor de effectiviteit van beregening. Om de getallen in perspectief te zetten: een gewas verdampt in Nederland tijdens het groeiseizoen ongeveer 300 mm per jaar. Belangrijkste boodschap bij de kaart: Beregeningsonttrekkingen vinden plaats in relatieve korte perioden in het jaar (droge zomers, perioden met vochttekort in de wortelzone van gewassen), maar bereiken gezamenlijk een flinke omvang. Deze omvang is ’s zomers vergelijkbaar met die van de grote drinkwateronttrekkingen. De effecten zijn daarom ook niet gering en kunnen grote effecten hebben op andere ecosysteemdiensten, zoals drinkwatervoorziening en water voor terrestrische en aquatische natuur. Als deze ecosysteemdiensten maken namelijk gebruik van dezelfde watervoorraad. Onttrekking van grondwater zorgt, via verlaging van grondwaterstanden en stijghoogte, bijvoorbeeld voor afname van grondwaterkwel en daarmee basisafvoer in beken en verminderde beschikbaarheid van water van goede kwaliteit voor natte natuurgebieden. Uitgebreidere toelichting Beregeningswater wordt zowel onttrokken uit grondwater als uit oppervlaktewater. Het percentage dat uit grondwater wordt onttrokken varieert tussen ca. 80 en 65% van het irrigatiewater voor respectievelijk droge en natte jaren (Hoogeveen e.a., 2003) Veel provincies verplichten gebruik van oppervlaktewater. Steeds vaker wordt echter grondwater als alternatief genoemd, zeker in droge perioden. In gebieden waar gewassen worden verbouwd die gevoelig zijn voor bruinrot en ringrot, zoals aardappelen, is irrigatie uit oppervlaktewater verboden en is grondwater het enige alternatief. Onttrekking van grondwater en oppervlaktewater ten behoeve van irrigatie gebeurt voornamelijk in perioden met een neerslagtekort. Beregening vindt dan plaats om het vochttekort in de wortelzone aan te vullen, ten behoeve van agrarische productie. In gebieden met fruitteelt wordt soms beregening uit grondwater ook toegepast om vorstschade aan bloesem in het vroege voorjaar te voorkomen. Meerdere ecosysteemdiensten maken gebruik van dezelfde watervoorraad. Voor beregening is het van belang dat voldoende oppervlaktewater of grondwater op beperkte diepte aanwezig is. De capaciteit van deze voorraden neemt af door beregeningsonttrekkingen, waardoor deze ook voor andere ecosysteemdiensten, zoals water voor drinkwater en industrie, water voor waterafhankelijke natuurgebieden en watervoerendheid en waterkwaliteit van beken afneemt (figuur 1). Beregeningsonttrekkingen hebben op zowel het oppervlaktewater- als het grondwatersysteem effect. Directe onttrekking uit het oppervlaktewater verlaagt de, in deze perioden reeds lage, beekafvoer waarvan waternatuur afhankelijk is. Onttrekking van grondwater zorgt, via verlaging van grondwaterstanden en stijghoogte, voor afname van zowel grondwaterkwel als beekafvoer. Vooral in droge perioden is deze kwel in de beek de belangrijkste bron voor beekafvoer en afname van kwel betekent een directe afname van de afvoer van beken. Veel natte natuurgebieden zijn afhankelijk van kwel omdat het zorgt voor (permanent) natte condities (hoge grondwaterstanden) en een bijzondere kwaliteit (bijvoorbeeld kalkrijk). Afname van kwel leidt tot een verslechtering van deze standplaatscondities voor de vaak bijzondere vegetatie in kwelafhankelijke natuurgebieden. Boeren investeren steeds meer in het beregenen van landbouwgrond. Het potentieel te beregenen areaal open landbouwgrond (dus zonder glastuinbouw) is de afgelopen jaren gestegen van 18 procent in 2003 naar 26 procent in 2010. Het deel van de landbouwgrond dat daadwerkelijk beregend werd is zelfs harder gestegen. In de periode 2002-2009 is het beregende areaal verdubbeld (Bron: CBS). Met name in de provincies Noord-Brabant, Limburg, Flevoland en de kop van Noord-Holland wordt een groot areaal beregend. Onderzoek in Noord-Brabant toont aan dat de vraag naar irrigatiewater evenredig toeneemt met het neerslagtekort. In de provincie Noord-Brabant is de ruimtelijke spreiding van het effect van irrigatieonttrekkingen op de grondwaterstijghoogte veel groter dan het effect op de freatische grondwaterstand. Dit komt door de aanwezigheid van weerstandbiedende lagen op geringe diepte (figuur 2). De omvang van de beregeningsonttrekkingen uit het grondwater kan in de zomerperiode een omvang bereiken gelijk aan die van alle drinkwaterwinningen samen (Kuijper e.a., 2012). Deze grote hoeveelheid die in een korte tijd wordt onttrokken, zorgt voor zeer sterke effecten. Figuur 3 toont een meting van het zogenaamde ELS-effect ( Extreem-Lage-Standen). Dit treedt op door beregeningsonttrekkingen in het grondwater en is op veel plaatsen in Noord-Brabant gemeten. Tijdens de beregeningsperiode neemt de kwel en basisafvoer sterk af. Voor veel gebieden verdwijnt de kwel zelfs (Figuur 3) en dit vindt juist plaats tijdens droge periodes waarin ook terrestrische en aquatische natuur water nodig heeft. Na het stoppen van beregening herstelt het watersysteem zich weer gedeeltelijk (zie Figuur 3). In de hoger gelegen infiltratiegebieden treden echter structurele dalingen van de freatische grondwaterstand als gevolg van beregeningsonttrekkingen uit het grondwater. Herkomst: Kaart 5a Effect op grondwaterkwel: Deze kaartlaag (gridfile) is berekend met het Nationaal Hydrologisch Instrumentarium (NHI) versie 3.0.2. Kaart 5b (deze kaart) Onttrekingslocaties voor beregening: Deze kaartlaag (punten, shapefile) toont de beregeningslocaties uit grond- danwel oppervlaktewater zoals deze zijn opgenomen in het Nationaal Hydrologisch Instrumentarium (NHI) (De Lange e.a., 2014), versie 3.0.2 Kaart 5c Vermeden verdampingsreductie als gevolg van beregening: De kaartlaag (gridfile) is berekend met NHI versie 3.0.2 (De Lange e.a., 2014). Het resultaat is tot stand gekomen door naast de referentierun, waarin normaal wordt beregend, het model door te rekenen voor een situatie waarin niet wordt beregend. De kaart toont het verschil in cumulatieve verdampingsreductie tussen beide modeluitkomsten voor het groeiseizoen (april tot oktober) van het droge jaar 2003 (frequentie ongeveer 1 maal per 10 jaar.

De kaart toont de ligging van de drinkwaterwinningen uit grondwater in Nederland en de herkomst van het opgepompte water in de vorm van stroombanen. De stroombanen zijn routes die waterdeeltjes afleggen door de ondergrond. De kleur van de stroombanen geeft de reistijd aan. Uitgebreidere toelichting Circa 60 % van het drinkwater in Nederland wordt bereid uit grondwater. Het overige drinkwater wordt bereid uit oppervlaktewater. De keuze voor grond- of oppervlaktewater als bron voor drinkwater wordt veelal bepaald door de beschikbaarheid en de kwaliteit van het grondwater in de betreffende regio. Grondwater wordt beschouwd als aantrekkelijke bron voor drinkwater omdat het constant is van kwaliteit en minder dan oppervlaktewater is beïnvloed door menselijk handelen. Voor de bereiding van drinkwater uit grondwater volstaat veelal een eenvoudige zuivering, bestaande uit beluchting en zogenoemde snelfiltratie middels zandbedden (Broers en Lijzen, 2013). Meerdere ecosysteemdiensten maken gebruik van dezelfde watervoorraad. De beschikbaarheid van voldoende, niet verontreinigd water is de basisvoorwaarde voor het gebruik van grondwater als bron voor drinkwater. De capaciteit van deze voorraad neemt af door drinkwateronttrekkingen, waardoor deze ook voor andere ecosysteemdiensten, zoals irrigatiewater, water voor industrie, water voor waterafhankelijke natuurgebieden en watervoerendheid en waterkwaliteit van beken, afneemt (figuur 1 en 2). Ook andere activiteiten, waardoor water verontreinigd raakt (en verontreinigingen uit het verleden), zetten deze ecosysteemdienst onder druk. Enkele voorbeelden zijn: het toepassen van meststoffen en bestrijdingsmiddelen, het infiltreren van oppervlaktewater, lekkage van rioleringen en industriële activiteiten waarbij stoffen in de ondergrond kunnen infiltreren (diffuse verontreinigingen). De uitgangspunten van het beleid zijn vastgelegd door de rijksoverheid. Provincies geven hier nadere invulling aan in hun provinciale plannen en verordeningen. Provincies zijn niet verplicht een grondwaterbeschermingsgebied rondom een winning in te stellen, maar in de praktijk is dit bijna altijd wel het geval. Dit beschermingsbeleid richt zich op het voorkomen van nieuwe verontreinigingen en niet op het aanpakken van bestaande verontreinigingen. Het provinciale beleid richt zich met name op het voorkomen van verontreinigingen uit stedelijke en industriële bronnen en calamiteiten en niet zozeer op reguliere landbouwactiviteiten. In het huidige beleid gelden bijvoorbeeld geen extra restricties voor het uitrijden van mest. Voor het gebruik van bestrijdingsmiddelen zijn soms provinciaal, soms op lokaal niveau specifieke afspraken gemaakt (Vander Grift en Broers, 2005, Van den Brink et al. 2008). De wet bodembescherming (Wbb) regelt in principe het voorkómen van verontreinigingen en aanpak van bodemverontreinigingen door de veroorzakers ervan. De wet heeft in de huidige praktijk echter geen invloed op verontreinigingen van reguliere landbouwactiviteiten. Recent (maart 2013) oordeelde het college van burgemeester en wethouders van Doetinchem echter wel tot een last onder dwangsom wegens overtreding van artikel 13 Wbb door een agrariër wegens verontreiniging door mest op het eigen erf (Van der Veen en Hoekstra, 2014). Vanaf 2000 is ook het regime van de Kaderrichtlijn Water (2000/60/EG) en de Grondwaterrichtlijn (2006/118/EG) van toepassing op de bescherming van waterlichamen voor menselijke consumptie. Voor de Kaderrichtlijn Water zijn van alle kwetsbare drinkwaterwinningen gebiedsdossiers opgesteld welke de toestand en eventuele bedreigingen van de winning beschrijven. Indien hier maatregelen uit voortkomen (aanpak danwel monitoring) worden deze vastgelegd in de komende stroomgebiedsbeheerplannen. Drinkwater zelf wordt gereguleerd middels de Europese Drinkwaterrichtlijn (98/83/EG). Deze is in Nederland geïmplementeerd in de Drinkwaterwet, het Drinkwaterbesluit en de Drinkwaterregeling (allen: 2011). De herkomst van water voor de drinkwaterwinningen wordt berekend met het NHI versie 3.0 (stationaire berekening).

Deze kaart geeft een overzicht van kansrijke maatregelen, verspreid over Nederland, om de bergingscapaciteit van de ondergrond te benutten. De bergingscapaciteit voor water in de ondergrond biedt veel mogelijkheden, zowel ten behoeve van zoetwatervoorziening tijdens droge perioden als voor het opvangen van neerslag- en hoogwaterpieken. De ondergrond werkt in beide gevallen regulerend, als een buffer, om het effect van extreme klimatologische omstandigheden op te vangen en te verkleinen. De ecosysteemdienst die de ondergrond biedt is in dit geval het vasthouden van gebiedseigen water in bovenstroomse gebieden. Dit wordt ook wel bergen aan de bron genoemd. Voor perioden van droogte biedt benutting van de bergingscapaciteit mogelijkheden voor de zoetwatervoorziening, doordat het geborgen water langere tijd beschikbaar blijft, zowel voor onttrekkingen (drinkwater, beregeningswater, proceswater), als via grondwaterstroming. Dit laatste leidt tot een constantere voeding van natte (kwelafhankelijke) natuurgebieden. Voor een selectie van zeven waterregulerende maatregelen (afkomstig uit de Fresh Water Options Optimzer; Van Bakel e.a., 2014) zijn de inlvoed van de fysische eigenschappen van de ondergrond in kaart gebracht. Een 8e maatregel is daar later aan toegevoegd (zie verderop in de toelichting) Het gaat om de volgende maatregelen: (1) drains2buffer - aanleg van dieper gelegen, regeblare drains in gebieden met dunne regenwaterlenzen in zoute kwelgebieden met als doel verdikking van de zoetwaterlens. (2) regelbare drainage - vervanging traditionele drainage door regelbare en/of klimaatadaptieve drainage. (3) kreekruginfiltratie – verhoging van de grondwaterstand door actieve infiltratie via drains. (4) freshmaker – injectie van zoet water in zoute watervoerende pakketten middels horizontale putten. In tijden van schaarste wordt het zoete water teruggewonnen. Injectie (op 5 – 10m diepte) wordt gecombineerd met onttrekking van zout water op een iets grotere diepte (15 – 20m) om de zoetwaterbel op zijn plek te houden. (5) verticale ASR – Aquifer Storage and recovery – injectie van zoetwater tijdens perioden van overschot middels een verticale put en onttrekking van datzelfde water via diezelfde put in tijden van schaarste. (6) waterconservering door aanleg van stuwen die zowel het oppervlaktewater als het grondwaterpeil verhogen. (7) waterconservering door slootbodemverhoging (figuur 1) die de drainagebasis verhoogt (8) MAR – Managed Aquifer Recharge – actieve infiltratie bij overschot; terugwinning middels pompen of via natuurlijke wegen benedenstrooms als voeding voor beeksystemen en andere natte natuurgebieden.

Water kan op veel plekken geborgen worden, waaronder in de ondergrond. Waterberging in onverzadigde zone kan bepaald worden door het verschil tussen de grondwaterstanden en AHN te bepalen. Hieraan is af te leiden hoeveel water er in potentie nog in de onverzadigde zone gebrogen kan worden. De kaart maximale berging in grondwater drukt uit hoeveel water (in mm) nog in de grond geborgen kan worden ten opzichte van een huidige natte situatie. Omdat dit per locatie zal verschillen, zijn geen verdere aannamen gedaan over hoe nat nog wenselijk is, of hoeveel water er gegeven de huidige afwateringsstructuur geborgen kan worden. Simpel gezegd, de kaart drukt uit hoeveel water je kwijt kan in de bodem, wanneer deze tot de rand (het maaiveld) gevuld kan worden.