Uit experimenten blijkt dat water op zichzelf een slechte geleider van elektrische stroom is. Echter, water waarin zout is opgelost, geleidt wel elektrische stroom. Het is logisch dat de geleidbaarheid toeneemt naarmate de zoutconcentratie toeneemt. Maar is die toename lineair? En van welke factoren is de geleidbaarheid nog meer afhankelijk?
Factoren die de Geleidbaarheid van Zoutoplossingen Beïnvloeden
Er zijn verschillende factoren die de geleidbaarheid van zoutoplossingen beïnvloeden:
- Concentratie van zouten: De geleidbaarheid neemt toe naarmate de zoutoplossing toeneemt.
- Temperatuur: De temperatuur beïnvloedt de geleiding.
- Ion grootte: De grootte van de ionen is van invloed op de geleidbaarheid.
- Lading van het ion: De lading van de ionen speelt een rol.
Hoe Worden Ionen Gevormd in Zout Water?
Doordat watermoleculen polair zijn, kunnen ze rond een kant van een positief ion de plaats innemen van het negatieve ion uit het zout. Dit compenseert de lading middels negatieve lading van elders.
Zoutgehalte en Irrigatiewater
Een van de belangrijkste problemen bij het gebruik van water voor irrigatie is het zoutgehalte. Een te hoog zoutgehalte in irrigatiewater heeft een negatieve invloed op het gewas, het land en het grondwater. De geschiktheid van irrigatiewater met hoge zoutgehalten voor toepassing is afhankelijk van de volgende factoren:
- Zouttolerantie van het gewas
- Eigenschappen van de geïrrigeerde bodem
- Klimaatomstandigheden
- Bodem- en watermanagement
De kwaliteit van het irrigatiewater is essentieel in droge gebieden met een hoge evaporatiegraad. Deze gebieden kunnen hoge zoutgehalten in de bodem tot gevolg hebben door accumulatie.
Over het algemeen moet water dat voor irrigatiedoeleinden wordt gebruikt een lage tot gemiddelde zoutconcentratie bevatten. Kustgebieden krijgen speciale aandacht omdat infiltratie van zeewater daar het zoutgehalte kan verhogen van water dat wordt opgepompt en gebruikt voor irrigatie. In Spanje bijvoorbeeld heeft overexploitatie van het grondwater ervoor gezorgd dat zout zeewater in de grondwater reservoirs van de kustgebieden terecht kwam.
Risico's van Zoutgehalte in Irrigatiewater
De volgende tabel geeft een overzicht van de risico's van verschillende zoutgehalten in irrigatiewater:
| Risico | TDS (ppm of mg/L) | dS/m |
|---|---|---|
| Geen | <500 | <0,75 |
| Klein | 500-1000 | 0,75-1,5 |
| Gemiddeld | 1000-2000 | 1,5-3,00 |
| Groot | >2000 | >3,0 |
Water met gemiddelde zoutgehalten kan worden toegepast als uitspoeling optreedt. Water met hoge zoutgehalten (EC >1,5) en hoge natrium concentraties (NAR <6) mag niet worden gebruikt voor irrigatie. Toch wordt in plaatsen waar droogte optreedt nog wel zout water gebruikt als toevoeging bij andere bronnen. Het is daarbij essentieel dat er goed management is en dat rekening wordt gehouden met de zout tolerantie van planten. Wanneer water met een hoog zoutgehalte wordt gebruikt (onder extreem droge omstandigheden moet de bodem goed doorlaatbaar zijn).
De drainage moet in orde zijn, extra water moet worden toegevoegd om uitspoeling te bevorderen en een zout-tolerant gewas moet worden aangeplant.
Meet Eenheden van Zoutgehalte
De zoutconcentratie wordt uitgedrukt als totaal opgeloste stoffen (TDS) in milligram per liter water (mg/L) of gram zout per kubieke meter water (g/m3). Dit is beiden ppm. De zoutconcentratie kan ook worden gemeten als electrische geleidbaarheid van water (EC). De electrische geleidbaarheid wordt meestal uitgedrukt in millihos per centimeter (mmhos/cm), deci Siemens per meter (dS/m), of micro Siemens per centimeter (1dS/m = 1000μS/cm). De relatie tussen zoutconcentratie (C) en electrische geleidbaarheid (EC) bedraagt ongeveer C = 640 * EC.
Een andere manier om de zoutconcentratie te bepalen is door de electrische geleidbaarheid te meten van water dat wordt onttrokken uit een verzadigde bodem (ECe). De relatie tussen de electrische geleidbaarheid van irrigatiewater (ECi) en het zoutgehalte van de bodem is ECe = 1,5 ECi, wanneer ongeveer 15% van het gebruikte water uit de wortelzone is onttrokken.
Zouttolerantie van Verschillende Gewassen
De opbrengst van verschillende gewassen in relatie tot het zoutgehalte van irrigatiewater wordt bepaald door het gewastype, de bodem en het milieu. Wanneer de zoutgehalten te hoog zijn wordt de gewasgroei vermindert en is de opbrengst lager. Gewassen hebben een bepaalde tolerantie voor zoutconcentraties zonder dat een meetbare vermindering van de opbrengst optreedt (zout drempel). Wanneer het zoutgehalte in irrigatiewater de zout drempel overschrijdt, vermindert de gewasopbrengst lineair met de toename van het zoutgehalte.
Hieronder een tabel met de gemiddelde zout drempel voor verschillende gewassen:
| Naam | Gemiddelde zout drempel wortelzone (ECse) | ECi drempel voor gewas | ||
|---|---|---|---|---|
| Zand | Leem | Klei | ||
| Veld gewas | ||||
| Katoen | 7,7 (+) | 12,1 | 6,9 | 4,0 |
| Tarwe | 6 | 9,4 | 5,3 | 3,1 |
| Zonnebloem | 5,5 | 7,5 | 4,3 | 2,5 |
| Rijst | 3 | 4,8 | 2,7 | 1,6 |
| Maïs | 1,7 | 3,2 | 1,8 | 1,1 |
| Suikerbiet | 1,7 (-) | 4,3 | 2,5 | 1,4 |
| Fruit | ||||
| Olijf | 4 (+) | 5,1 | 2,9 | 1,7 |
| Perzik | 3,2 | 4,7 | 2,7 | 1,6 |
| Grapefruit | 1,8 | 3,0 | 1,7 | 1,0 |
| Sinaasappel | 1,7 | 2,9 | 1,7 | 1,0 |
| Druif | 1,5 | 3,3 | 1,9 | 1,1 |
| Appel | 1 (-) | 2,0 | 1,2 | 0,7 |
| Groente | ||||
| Courgette | 4,7 (+) | 7,3 | 4,2 | 2,4 |
| Broccoli | 2,8 | 4,9 | 2,8 | 1,6 |
| Erwt | 2,5 | 3,2 | 1,8 | 1,1 |
| Tomaat | 2,3 | 3,5 | 2,0 | 1,2 |
| Aardappel | 1,7 | 3,2 | 1,8 | 1,1 |
| Ui | 1,2 (-) | 2,3 | 1,3 | 0,8 |
Management van Irrigatie met Zout of Natrium-rijk Water
De volgende overweging moet worden gemaakt:
- Voldoende drainage en eventuele aanpassing van het drainage systeem. Deze maatregel voorkomt vrij transport van water in de wortelzone van planten.
- Voldoende uitspoeling moet mogelijk zijn. Deze is afhankelijk van tolerantie grenzen van bepaalde gewassen voor zout. Accumulatie van zout moet worden voorkomen
- Hogere water gehalten in de bodem. Bij hoge zoutconcentraties zal de plant de hoeveelheid water die normaal gesproken beschikbaar is niet opnemen
- Management van NAR en zout management. Men kan bijvvorbeeld oplosbaar calcium toevoegen (bijv. calcium sulfaat = gypsum) om de NAR te verminderen tot een veilige waarde. Zout en natrium concentraties moeten gemonitord worden. Een meting per 1 of 2 jaar is voldoende.
Externe Verzilting
Als zeewater via het oppervlaktewater het watersysteem binnendringt noemen we dat externe verzilting. Het zeewater kan binnendringen via open riviermondingen en estuaria, maar ook via schut- en spuisluizen of vispassages op ‘gesloten’ zoet-zoutovergangen.
Zout water is zwaarder dan zoet water doordat zout water een hogere dichtheid heeft dan zoetwater. Van nature wil het zoute water hierdoor een waterlaag (zouttong) vormen onder de zoete waterlaag. In sommige watersystemen zie je dit ook gebeuren. Dit noemen we gestratificeerde (gelaagde) systemen. In andere watersystemen is er veel menging (bijv. door getij, wind of scheepvaart) waardoor de chloride concentratie vrij constant blijft over de diepte.
In estuaria, ofwel bij open verbindingen tussen rivier en zee is de mate van zoutindringing onder andere afhankelijk van de waterstanden (combinatie van getij en windopzet) en de rivierafvoer.
Als het zoetwatersysteem niet in directe verbinding staat met de zee is er sprake van een gesloten systemen. Er is bij deze systemen over het algemeen sprake van een sterke zoet-zout scheiding. Denk bijvoorbeeld aan de Afsluitdijk. Deze vormt een scheiding tussen de Waddenzee en het zoete IJsselmeer. In gesloten systemen is er vaak sprake van zoutindringing bij de schut- en spuisluizen.
De mate van zoutindringing bij schutsluizen is o.a. afhankelijk van het aantal schuttingen en de hoeveelheid zout die binnenkomt per schutting.
Externe verzilting neemt toe door klimaatverandering. Droge zomers met lage rivierafvoeren zullen steeds vaker voorkomen. Ook de zeespiegel stijgt.
Interne Verzilting
Interne verzilting ontstaat wanneer zout of brak grondwater als kwelwater omhoog komt. Het komt daardoor terecht in de bodem, in het grondwater en in het oppervlaktewater.
In de kustgebieden kan de interne verzilting toenemen bij stijging van de zeespiegel en toenemende onttrekkingen, bijvoorbeeld in droge zomers. Ook verder landinwaarts komt interne verzilting voor. Dit gebeurt vooral in de laaggelegen delen van Nederland, zoals diepe poldergebieden en droogmakerijen. Dit is een gevolg van ontwatering en bodemdaling.
Naast geleidelijke verzilting van het grondwater, kunnen daarbij ook wellen ontstaan, verbindingen tussen het diepe zoute grondwater en het oppervlaktewater. Verdergaande bodemdaling en toenemende onttrekkingen zorgen voor meer verzilting.
Verzilting en Waterkwaliteit
Ook zoet water in rivieren en meren bevat opgeloste zouten van natuurlijke oorsprong en als gevolg van lozingen door bijvoorbeeld industrie en rioolwaterzuiveringen. De concentraties van deze zouten zijn lager dan die van zeewater. Wanneer verdamping van open water toeneemt of rivierafvoeren afnemen, nemen de zoutconcentraties toe. Tijdens perioden van droogte kunnen de concentraties van chloride de richtwaarden voor gebruik van oppervlaktewater als drinkwaterbron hierdoor overschrijden.
In sommige situaties wordt verzilting bewust geaccepteerd voor andere functies zoals scheepvaart en natuur. In deze situaties is er sprake van actieve verzilting. Dit gebeurt bijvoorbeeld door visvriendelijk spui- of sluisbeheer op een zoet-zoutovergang en het aanleggen van brakke zones. Dit is positief voor ecologie, maar kan wel voor meer verzilting zorgen. Een ander voorbeeld is het verdiepen van een watergang.
Gevolgen van Verzilting
Verzilt water is niet of minder goed bruikbaar voor drinkwaterbereiding, land- en tuinbouw en industrieën. Daarnaast kan verzilting de natuur beschadigen. Toch hoeft verzilting niet altijd negatieve gevolgen te hebben. De meeste land- en tuinbouwgewassen hebben zoet water nodig om goed te groeien. Schade kan ontstaan wanneer het zoutgehalte van het beregeningswater of in het grondwater in de wortelzone te hoog is voor het specifieke gewas. Vooral teelten als bloembollen, fruit en bomen zijn erg gevoelig voor te veel zout.
Meer informatie over de zouttolerantie van gewassen kan gevonden worden op de pagina zouttolerantie van teelten van STOWA.
Soms kan verzilting ook kansen bieden voor de landbouwsector. Denk bijvoorbeeld aan zilte proefbedrijven.
In de natuur is verzilting vooral een probleem voor gebieden die afhankelijk zijn van zoetwater. Veel planten en dieren kunnen een bepaalde variatie in zoutgehalte aan, maar sommige soorten zijn gevoeliger dan andere. Als de chloride concentraties te hoog oplopen kunnen verschillende dier- en plantensoorten verdwijnen. In gebieden die ooit zijn afgesloten van zout water kunnen door verzilting juist ook kansen ontstaan voor het terugkeren van verdwenen habitats en soorten.
Water en natuurbeheerders treffen in verschillende gebieden maatregelen om zoet-zoutovergangen (gedeeltelijk) te herstellen.
Verzilting en Drinkwater
Verzilting vormt een probleem als het water wordt gebruikt voor de drinkwaterproductie. Verhoogde chlorideconcentraties in het drinkwater zijn nadelig voor de smaak. Bovendien is chloride een indicator voor andere zouten in het drinkwater die de kwaliteit nadelig kunnen beïnvloeden.
Verzilting en Industrie
De industrie en de energiesector maken veel gebruik van water in hun processen en als koelwater. Net als bij leidingwater geldt voor proces- en koelwater dat een verhoogd zoutgehalte zorgt voor sterkere corrosie en slijtage van technische installaties.
De waterbeheerder moet er naar beste vermogen voor zorgen dat de chloride-concentratie op diverse locaties (waaronder drinkwaterwinlocaties) niet boven de wettelijke norm uitkomt. De normen voor drinkwater staan in bijlage V bij het Besluit kwaliteit leefomgeving. Het drinkwaterbedrijf moet drinkwater leveren volgens de kwaliteitseisen van het Drinkwaterbesluit. Vooral in droge periodes vereist dat van beide partijen extra inspanning.
Maatregelen tegen Verzilting
Maatregelen tegen verzilting kunnen preventief zijn, mitigerend (verzachtend) of compenserend.
In de Nationale Omgevingsvisie (NOVI) is het probleem van verzilting meerdere keren genoemd. Ook is een kaart opgenomen waarop verziltingsgevoelige gebieden staan. Daarnaast kunnen ook provincies en gemeenten in hun omgevingsvisie beleid opnemen om verzilting tegen te gaan.
Het beleid dat in de omgevingsvisies staat, is de basis voor het nemen van verdere maatregelen en voor het vaststellen van bindende regelgeving.
Toekomstbestendige Zoetwatervoorziening
Verzilting neemt toe door klimaatverandering en intensiever (grond)watergebruik. Een toekomstbestendige zoetwatervoorziening vereist daarom een klimaatbestendig land- en watergebruik.
Voldoende zoetwater van goede kwaliteit is niet altijd en overal mogelijk voor alle gebruikers en sectoren. Uitgangspunt van het gezamenlijk beleid (Deltaprogramma Zoetwater) is om de vraag naar water af te stemmen op de beschikbaarheid van water. Dit kan door bij de toedeling van watervragende functies aan gebieden rekening te houden met de waterbeschikbaarheid in die gebieden. Daarbij is het belangrijk dat watervragende functies zuinig omgaan met water.
De vervolgstap om een tekort aan water te voorkomen, is het slimmer verdelen van water over de watervragende functies in een gebied.
labels: #Ei
