Monitoring van de kwaliteit van oppervlaktewater, Oplossingen voor verontreiniging van oppervlaktewater

Bewaking van de oppervlaktewaterkwaliteit

Wat is oppervlaktewater?

Onder “oppervlaktewater” wordt de algemene term verstaan voor dynamisch en statisch water op het landoppervlak, ook wel „landwater“ genoemd, met inbegrip van diverse vloeibare en vaste watermassa’s, voornamelijk rivieren, meren, moerassen, gletsjers, ijskappen, enz.

Waarom moet het oppervlaktewater worden gemonitord?

Oppervlaktewater (zoals rivieren, meren, stuwmeren en wetlands) vormt een essentieel onderdeel van ecosystemen en het menselijk leven. Het dient als leefgebied voor biodiversiteit en is een cruciale waterbron voor landbouwirrigatie, industrieel gebruik en stedelijke watervoorziening. Realtime monitoring van belangrijke waterkwaliteitsparameters (zoals opgeloste zuurstof, pH, troebelheid, ammoniakstikstof en de verhouding tussen totaal fosfor en totaal stikstof) maakt het mogelijk om veranderingen in de waterkwaliteit tijdig op te sporen, vroegtijdig te waarschuwen voor ecologische risico’s en sturing te bieden bij noodmaatregelen en saneringsinspanningen. Wanneer bijvoorbeeld het gehalte aan opgeloste zuurstof (DO) onder de 5 mg/l daalt, kunnen gevoelige vissoorten stress ondervinden; bij een gehalte onder de 3 mg/l neemt het risico op zuurstoftekort aanzienlijk toe. Vroegtijdige waarschuwingen en ingrijpen via online systemen kunnen de reactietijd op vervuiling terugbrengen van dagen tot uren, waardoor ecologische rampen en incidenten op het gebied van waterveiligheid kunnen worden voorkomen.

Veelvoorkomende indicatoren voor oppervlaktewaterverontreiniging en hun betekenis

Hieronder volgt een overzicht van de belangrijkste meetparameters en hun betekenis voor vroegtijdige waarschuwing:

Type verschijnsel	Belangrijke parameter	Eenheid	Typische drempelwaarde / significantie	Aanbevolen reactie
Biologische oxidatie en zelfzuivering	Opgeloste zuurstof (DO)	mg/l	< 5 mg/l: ecologische stress; < 3 mg/l: ernstige zuurstoftekort	Inspecties uitvoeren, bronnen van nutriënten opsporen, beluchtingsinstallaties in gebruik nemen
Zuur-base-afwijkingen	pH	—	Een abnormaal lage of hoge waarde (bijv. 9) kan schadelijk zijn voor waterorganismen	Controleer de bronnen van chemische lozingen en bedien de regelapparatuur
Piek in troebelheid / piek in gezwollen vaste stoffen	Troebelheid (Turbidity)	NTU	Een plotselinge stijging kan wijzen op sediment of vervuiling; voor drinkwater geldt doorgaans een waarde van < 1 NTU	Neem monsters voor TSS-laboratoriumanalyse, traceer vervuilingsbronnen
Verrijking met voedingsstoffen	Ammoniakstikstof (NH₄⁺-N)	mg/l	Het overschrijden van de grenswaarden in wateren die landbouw- of afvalwater opvangen, duidt op een hoge belasting	Het aantal online meetpunten uitbreiden, risicobeperkende maatregelen plannen
Risico op eutrofiëring	Totaal fosfor (TP) / Totaal stikstof (TN)	mg/l	Het overschrijden van de drempelwaarden kan algenbloei veroorzaken	Maak maatregelen om de belasting te verminderen en ga over naar de fase van ecologisch herstel

Opmerking: De drempelwaarden zijn gebaseerd op industrienormen en onderzoeksgegevens en moeten worden aangepast aan het specifieke stroomgebied of aan de lokale normen.

Vervuiling van het oppervlaktewater

Veranderingen in de zintuiglijke eigenschappen	Veranderingen in chemische eigenschappen	Afwijkende biologische indicatoren
Afwijkende kleur	Onevenwicht tussen zuurgraad en alkaliteit (afwijkende pH-waarde)	Afname van het aantal soorten waterorganismen
Toegenomen troebelheid	Verandering in het gehalte aan opgeloste zuurstof	Verandering in de structuur van de biologische gemeenschap
Veranderde geur	Overschrijding van de norm voor zware metalen en schadelijke stoffen	Kweek van ziekteverwekkende micro-organismen
Verhoogde hoeveelheid schuim en drijvende stoffen	Onevenwichtige verhouding tussen voedingsstoffen (voornamelijk stikstof, fosfor, enz.)	/

Hoe kan verontreiniging van het oppervlaktewater worden voorkomen en bestreden?

Waterkwaliteitssensoren kunnen verschillende belangrijke parameters van oppervlaktewater in realtime meten. Bijvoorbeeld, sensoren voor opgeloste zuurstof kan het gehalte aan opgeloste zuurstof in water nauwkeurig meten, wat een indicatie geeft van het zelfzuiverend vermogen van waterlichamen en de leefomstandigheden van waterorganismen; pH-sensoren kan snel de pH-waarde van waterlichamen bepalen, aangezien verschillende waterorganismen verschillende pH-bereiken nodig hebben om te kunnen overleven, en deze parameter van cruciaal belang is voor het beoordelen van de ecologische geschiktheid van waterlichamen; en troebelheidssensoren kan de troebelheid van waterlichamen weergeven, waardoor indirect de hoeveelheid zwevende deeltjes in het water wordt weergegeven, en zo kan worden vastgesteld of het waterlichaam vervuild is door sediment, onzuiverheden, enz. Aan de hand van het chemisch zuurstofverbruik (COD)-sensoren, biochemisch zuurstofverbruik (BOD-)sensoren, ammoniakstikstofsensoren, totaal fosfor en sensoren voor totaal stikstofgehalte, enz., kunnen respectievelijk de mate van organische verontreiniging in waterlichamen en het gehalte aan nutriënten worden vastgesteld. Door de door deze sensoren gemeten gegevens te combineren, kan de waterkwaliteit van oppervlaktewater in realtime volledig en nauwkeurig in kaart worden gebracht.

Oplossingen voor de monitoring van de kwaliteit van oppervlaktewater

Waterpeilmeting: Onder waterpeilmeting wordt verstaan het meten van de hoogte van het wateroppervlak ten opzichte van een bepaald referentievlak.

Debietmeting: Het meet voornamelijk de hoeveelheid vloeistof die per tijdseenheid door een bepaalde dwarsdoorsnede stroomt. Deze hoeveelheid kan een volume zijn, ook wel volumestroom genoemd; het kan ook een massa zijn, ook wel massastroom genoemd.

Kacise voordelen

Zoek de bron van de vervuiling

Wanneer in een bepaald deel van het oppervlaktewater een afwijkende waterkwaliteit wordt vastgesteld, kunnen er meer waterkwaliteitssensoren worden geplaatst in de richting van de waterstroom rondom mogelijke verontreinigingsbronnen (zoals lozingspunten van fabrieksafvalwater stroomopwaarts, lozingspunten van huishoudelijk afvalwater, landbouwafwateringskanalen, enz.) voor versleutelde monitoring. Vergelijk en analyseer de gegevens die door sensoren op verschillende locaties worden teruggemeld, observeer de veranderende trends in de concentraties van diverse verontreinigende stoffen en gebruik gegevensanalyse en professionele traceringmodellen om de bron van de verontreiniging globaal te bepalen. Uit analyse blijkt bijvoorbeeld dat de toename van het ammoniakstikstofgehalte in een bepaald riviergedeelte begon in de buurt van de lozingsplaats van een fabriek stroomopwaarts; hierdoor kunnen de productie en de lozing van afvalwater door de fabriek gedetailleerd worden onderzocht, wat een sterke ondersteuning biedt voor het nauwkeurig lokaliseren van de verontreinigingsbron en het uitvoeren van daaropvolgende bestrijdings- en handhavingsmaatregelen.

Bijdragen aan het ecologisch herstel van wetlands en rivieren

Bij ecologische herstelprojecten, zoals in wetlands en rivieren, fungeren waterkwaliteitssensoren als “bewakingsposten”. Tijdens het herstelproces worden sensoren gebruikt om de veranderingen in de waterkwaliteit in realtime te monitoren, waardoor het effect van de herstelmaatregelen intuïtief kan worden begrepen. Zo kan bijvoorbeeld de beheersing van nutriënten worden beoordeeld door de veranderingen in het totale fosfor- en stikstofgehalte te monitoren, en kan de effectiviteit van sedimentatiebeheersing worden geëvalueerd op basis van veranderingen in de troebelheid. Op basis van de door de sensoren geleverde gegevens kunnen herstelplannen en technische maatregelen tijdig worden aangepast, kan het ecologische herstelproces worden geoptimaliseerd en kunnen oppervlaktewaterecosystemen zoals wetlands en rivieren zo snel mogelijk in een gezonde toestand worden hersteld, waardoor hun ecologische functies worden verbeterd.

Zorg ervoor dat de drinkwaterbronnen veilig zijn

Voor oppervlaktewater dat als drinkwaterbron dient, zijn waterkwaliteitssensoren zelfs nog onmisbaarder. Bij de waterbron en stroomopwaarts daarvan worden meerdere meetpunten ingericht, uitgerust met diverse zeer nauwkeurige sensoren, zoals bacteriesensoren, virussensoren en sensoren voor sporen van organische verontreinigingen, om de waterkwaliteit van de bron nauwlettend te bewaken en ervoor te zorgen dat alle waterkwaliteitsindicatoren voldoen aan de hygiënische normen voor drinkwater. Zodra de sensor de aanwezigheid detecteert van stoffen die de veiligheid van het drinkwater mogelijk in gevaar brengen, zal deze tijdig een alarm afgeven, waarna de relevante instanties snel het noodplan voor de watervoorziening kunnen activeren en maatregelen kunnen nemen om de waterbron te zuiveren, de bron van de verontreiniging te achterhalen en de veiligheid en hygiëne van het drinkwater voor de bewoners volledig te waarborgen.