Wat is de invloed van klimaatverandering op de functionele waterkwaliteit?

Onder irrigatie van voedselgewassen vallen de land- en tuinbouw en pluk- en moestuinen. In  stedelijk gebied zijn maar weinig tuinbouwbedrijven, voedselgewassen worden er vooral verbouwd in pluk- en moestuinen. Tuinbouwbedrijven vangen zelf hemelwater op, maar in droge tijden is dit niet voldoende en gebruiken ze ook oppervlaktewater en grondwater voor irrigatie. Waarschijnlijk wordt voor moestuinen ook oppervlaktewater gebruikt. De behoefte aan irrigatiewater zal door klimaatverandering waarschijnlijk toenemen. Tegelijk kan de beschikbaarheid van geschikt irrigatiewater afnemen omdat klimaatverandering waterkwaliteitsproblemen versterkt. Dat heeft twee oorzaken:

• Tijdens warme en droge periodes kunnen er lokaal meer blauwalgen in het water komen. Ook nemen concentraties van giftige stoffen zoals bestrijdingsmiddelen en chemicaliën toe, omdat deze tijdens droge periodes minder verdund worden.
• Tijdens piekbuien komen er grotere hoeveelheden ziekteverwekkers in het water door afspoeling van de straat en riooloverstorten. Daarnaast nemen microverontreinigingen toe, doordat met het regenwater vervuilende stoffen zoals bandenslijpsel, koper en olieresten meestromen.

In Laag-Nederland vermindert verzilting ook de geschikte voorraad water.

Bronnen

• Rolsma RJ, Buma J, van Meerten H, Dionisio M, Elbers JA. Effect van droogte op stedelijk gebied, Kennisinventarisatie. Delft: Deltares; 2012.
• Malakar K, Mishra T, Patwardhan A. A framework to investigate drivers of adaptation decisions in marine fishing: Evidence from urban, semi-urban and rural communities. Science of the Total Environment. 2018; 637-638: 758-70.

Irrigatiewater wordt ook gebruikt voor ander groen dan voedselgewassen, zoals voor siertuinen en openbaar groen. Door klimaatverandering zal de vraag naar dit gebruik mogelijk toenemen. In de eerste plaats omdat het steeds vaker warm en droog is. Daarnaast willen gemeenten in de toekomst meer vergroenen ten behoeve van biodiversiteit, CO₂-reductie en klimaatadaptatie.

Mogelijk leiden in de toekomst droogte en een verslechterde waterkwaliteit tot minder beschikbaar water van voldoende kwaliteit. Zie hiervoor ook de beschrijving onder Irrigatie voedselgewassen.

Bron

Interview Case-study partners Hoekse Waard, Amsterdam en Groningen (juni-juli 2020)

In de industrie wordt oppervlaktewater onder andere gebruikt als spoelwater en proceswater. Als gevolg van klimaatverandering kan verzilting optreden, bijvoorbeeld door zoute kwel of de inlaat van brak water. Verzilting kan de geschiktheid van oppervlaktewater voor industrieel gebruik negatief beïnvloeden. Dit risico geldt voor industriële installaties die niet bestand zijn tegen hoge concentraties zout (chloride) in het water. Wordt de concentratie chloride te hoog? Dan moeten er in de installaties die het water verwerken andere materialen worden gebruikt, materialen die minder gevoelig zijn voor corrosie. Daarnaast kan een andere voorbehandeling nodig zijn. Uit literatuur blijkt dat deze ingrepen kunnen leiden tot hogere productiekosten. Het is niet bekend wat daadwerkelijk een kritisch zoutgehalte is voor de industrie.

Bronnen

• Van der Zeijden PTH, Muizer AP, Braaksma RM, Pasaribu MN. Industriewater in Nederland. Zoetermeer: EIM; 2009
• Van Cleef R, Laro J. Het zoete en bittere van verzilting. H2O. 2008.
• Willet J, King J, Wetser K, Dykstra JE, Oude Essink GHP, Rijnaarts HHM. Water supply network model for sustainable industrial resource use a case study of Zeeuws-Vlaanderen in the Netherlands. Water Resources and Industry. 2020; 24: 100-131.

Drinkwater wordt voor 60% gewonnen uit grondwater en voor 40% uit oppervlaktewater. Drinkwater komt zelden uit stedelijk oppervlaktewater. Er is wel interesse bij private partijen om drinkwater te winnen uit stedelijk oppervlaktewater, maar of dat ook echt gaat gebeuren is niet bekend. Vooral verzilting en droogte zouden in dat geval een risico vormen voor het gebruik van drinkwater:

• Als door verzilting de concentraties chloride hoger zijn dan 150 milligram per liter, is het water niet meer geschikt als drinkwater.
• Door droogte worden verontreinigingen in het water minder verdund, waardoor de concentratie van bijvoorbeeld een giftige stof in het water te hoog kan worden.

Mogelijk leiden deze risico’s in de toekomst tot meer innamestops voor drinkwater.

Bronnen

• Wessels M, Weideman P, Hoijtink R, Vreman BJ, Schreuders R. Rivierdossier Waterwinningen Rijndelta: Feitendossier. 's-Hertogenbosch: Arcadis; 2019.
• van der Meulen ES, Sutton NB, van de Ven FHM, van Oel PR, Rijnaarts HHM. Trends in Demand of Urban Surface Water Extractions and in Situ Use Functions. Water Resources Management. 2020; 34 (15): 4943-
• BKMW, 2009: https://wetten.overheid.nl/BWBR0027061/2017-01-01
• Interview Case-study partners Hoekse Waard, Amsterdam en Groningen (juni-juli 2020)

Oppervlaktewater kan ook gebruikt worden om te verwarmen of te koelen. Dat noemen we ook wel winning van thermische energie uit oppervlaktewater (TEO). Oppervlaktewater wordt bijvoorbeeld gebruikt als koelwater voor de industrie en als verwarming en koeling van gebouwen.

Koelwater voor industrie

Het grootste deel van het industriële watergebruik wordt ingezet als koelwater. Dat water warmt tijdens het gebruik op en wordt daarna geloosd op het oppervlaktewater. Klimaatverandering leidt naar verwachting tot meer lozingsbeperkingen. Ook kan verzilting door klimaatverandering het gebruik van oppervlaktewater als koelwater beperken.

Waarom leidt klimaatverandering tot meer lozingsbeperkingen?

Om vissen en macrofauna (kleine waterdiertjes) in het water te beschermen, mag het oppervlaktewater niet te warm worden. Tijdens warme periodes, waarin het oppervlaktewater van zichzelf al warmer is, gelden daarom extra beperkingen voor het lozen van warm water. Die beperkingen nemen naar verwachting toe door de toenemende hitte en droogte: door hitte warmt het water sneller op en in droge periodes is er minder doorstroming van het oppervlaktewater.

Wat zijn de gevolgen van lozingsbeperkingen op de elektriciteitsproductie?

Volgens een modelstudie van Van Vliet e.a. (2012) is de verwachting dat de capaciteit van nucleaire en fossiele elektriciteitscentrales in Europa in de periode 2031–2060 gemiddeld afneemt met 6,3 tot 19%. De kans dat de productie dan afneemt met 90% of meer wordt dan drie keer zo hoog. Volgens de Nationale Adaptatiestrategie (NAS) leidt schaarste van koelwater (en/of windstilte) tot stijgende elektriciteitsprijzen op Europese schaal.

Wat is de invloed van verzilting?

Verzilting van het oppervlaktewater kan het gebruik ervan als koelwater beperken. Verzilting kan in Zuidwest-Nederland voor 6 tot 14% van de totale energieproductie leiden tot beperkingen. Het gaat dan om één tot drie centrales. Er zijn ook installaties die geen hinder ondervinden van verzilting of al zijn ingericht op het gebruik van zout(er) oppervlaktewater.

Bronnen

• Van der Zeijden PTH, Muizer AP, Braaksma RM, Pasaribu MN. Industriewater in Nederland. Zoetermeer: EIM; 2009.
• Van Cleef R, Laro J. Het zoete en bittere van verzilting. H2O. 2008.
• Potentiële Koelcapaciteit Rijkswateren 2005-2050. Den Haag: Ministerie van Verkeer en Waterstaat/RIZA; 2005.
• Van Vliet MTH, Yearsley JR, Ludwig F, Vögele S, Lettenmaier DP, Kabat P. Vulnerability of US and European electricity supply to climate change. Nature Climate Change. 2012; 2 (9): 676-81.
• Waterstaat MvIe. Nationale Adaptatie Strategie 2016 (NAS). Den Haag: van Infrastructuur en Waterstaat 2016.
• Interview Case-study partners Hoekse Waard, Amsterdam en Groningen (juni-juli 2020)

Verwarmen en koelen van gebouwen

Woningen en andere gebouwen kunnen verwarmd en gekoeld worden met behulp van oppervlaktewater. Via een warmtewisselaar wordt warmte of koude afgestaan aan het klimaatsysteem van het gebouw. Om gebouwen in de winter te verwarmen en van warm tapwater te voorzien, wordt bijvoorbeeld in de zomer warmte onttrokken aan oppervlaktewater en opgeslagen in de ondergrond: warmte-koudeopslag (WKO). Om gebouwen te koelen wordt bijvoorbeeld koud water gewonnen uit diepe plassen. Dat kan het hele jaar door.

Hoe worden mogelijkheden voor thermische energie beïnvloed door klimaatverandering?

Door meer en warmere periodes stijgt de temperatuur van het water en in droge periodes wordt het (warme) water minder ververst doordat het minder doorstroomt. Er is nog beperkt onderzoek naar gedaan naar de impact hiervan. Wel is duidelijk dat de hoeveelheid warmte of koude die mogelijk gewonnen kan worden afhangt van drie factoren: het totale oppervlak van het water, de watertemperatuur en het debiet (volume doorstroming per seconde). Klimaatverandering heeft invloed op de laatste twee factoren. Daarom is de verwachting dat klimaatverandering enige impact zal hebben op deze gebruiksfunctie. Met een modelstudie kan de impact op lokaal niveau onderzocht worden.

Bron

• Kruit K, Schepers B, Roosjen R, Boderie P. Nationaal potentieel van aquathermie: Analyse en review van de mogelijkheden. Delft: CE Delft; 2018. Report No.: 18.5S74.116.

Klimaatverandering kan invloed hebben op de geschiktheid van oppervlaktewater om het te gebruiken voor verbetering van de waterkwaliteit en -kwantiteit in een ander waterlichaam.

Reguleren waterkwaliteit

Oppervlaktewater kan gebruikt worden om de kwaliteit van een ander waterlichaam te verbeteren. Soms wordt bijvoorbeeld extra water ingelaten om zuurstofloosheid tegen te gaan. En in delen van laag Nederland wordt soms extra water ingelaten om verzilting tegen te gaan. Het inlaatwater moet wel van goede kwaliteit zijn. Door klimaatverandering kan de kwaliteit van oppervlaktewater verslechteren waardoor het niet of minder geschikt is als inlaatwater om de kwaliteit van een ander waterlichaam te verbeteren.

Reguleren waterkwantiteit: inlaat van water

Voor verschillende gebruiksfuncties, zoals wonen en scheepvaart, is het belangrijk dat we het waterpeil van stedelijk oppervlaktewater op peil kunnen houden. Als het waterpeil bijvoorbeeld te laag is, kunnen funderingen van gebouwen, bruggen, tunnels en wegen beschadigen. We kunnen het waterpeil bijvoorbeeld via gemalen reguleren door water van elders aan of af te voeren. Door klimaatverandering hebben we vaker te maken met droge periodes en moeten we meer water inlaten om het gewenste peil te behouden. Maar door klimaatverandering kan het ook vaker gebeuren dat de kwaliteit van het inlaatwater verslechtert. Als deze slechter is dan die van het ontvangende water, kan dat leiden tot schade aan de ecologie of het kan de geschiktheid voor andere functies verslechteren.

Bronnen

• Smith P, Ashmore MR, Black HIJ, Burgess PJ, Evans CD, Quine TA, et al. REVIEW: The role of ecosystems and their management in regulating climate, and soil, water and air quality. Journal of Applied Ecology. 2013; 50 (4): 812-29.
• Interview Case-study partners Hoekse Waard, Amsterdam en Groningen (juni-juli 2020)
• Kosten S, Schep S, van Weeren BJ. Een frisse blik op warmer water: Over de invloed van klimaatverandering op de aquatische ecologie en hoe je de negatieve effecten kunt tegengaan. Amersfoort: STOWA; 2011.
• Wessels M, Weideman P, Hoijtink R, Vreman BJ, Schreuders R. Rivierdossier Waterwinningen Rijndelta: Feitendossier. 's-Hertogenbosch: Arcadis; 2019.
• Wang M, Zhang DQ, Su J, Dong JW, Tan SK. Assessing hydrological effects and performance of low impact development practices based on future scenarios modeling. Journal of Cleaner Production. 2018; 179: 12-23.
• Sohn W, Kim JH, Li MH, Brown R. The influence of climate on the effectiveness of low impact development: A systematic review. Journal of Environmental Management. 2019; 236: 365-79.
• https://www.uvw.nl/extra-aanvoer-zoet-water-om-verzilting-in-westen-tegen-te-gaan/
• Interview Case-study partners Hoekse Waard, Amsterdam en Groningen (juni-juli 2020)

Door klimaatverandering kan de kwaliteit van oppervlaktewater als zwemwater verslechteren en zullen gezondheidsrisico's toenemen. Tegelijkertijd neemt het gebruik ervan toe. Doordat temperaturen stijgen, gaan mensen meer buiten zwemmen. Niet alleen op aangewezen zwemlocaties, maar ook bijvoorbeeld in grachten en kanalen, waar de waterkwaliteit vaak niet wordt gecontroleerd. De kwaliteit van zwemwater kan door verschillende klimaateffecten verslechteren:

• Door afspoeling en riooloverstorten na hevige regen komen er hogere concentraties ziekteverwekkers in het oppervlaktewater terecht. Hierdoor stijgt het risico op infectieziekten. Het gaat daarbij vooral om maag-darmklachten en huidklachten. Ook is bekend dat een hogere watertemperatuur het risico vergroot op zwemmersjeuk. Deze ziekte wordt veroorzaakt door de larven van de parasiet Trichobilharzia, die vaker voorkomen bij hogere watertemperaturen.
• In de zomer kan door een hoge watertemperatuur de aanwezigheid van blauwalgen toenemen, wat kan leiden tot een negatief zwemadvies.

Bronnen

• Sterk A, de Man H, Schijven JF, de Nijs T, de Roda Husman AM. Climate change impact on infection risks during bathing downstream of sewage emissions from CSOs or WWTPs. Water Research. 2016; 105: 11-21.
• Waterstaat MvIe. Nationale Adaptatie Strategie 2016 (NAS). Den Haag: Ministerie van Infrastructuur en Waterstaat 2016.
• Verweij WHJ, van der Wielen J, van Moorselaar I, van der Grinten E. Impact of climate change on water quality in the Netherlands Bilthoven: RIVM; 2010. Report No.: RIVM Report 607800007/2010
• Sterk A, Schijven J, De Nijs T, De Roda Husman AM. Direct and indirect effects of climate change on the risk of infection by water-transmitted pathogens. Environmental Science and Technology. 2013; 47 (22): 12648-60.
• Poulin R. Global warming and temperature-mediated increases in cercarial emergence in trematode parasites. Parasitology. 2006; 132 (Pt 1): 143-51.
• Sterk A, Schijven J, de Roda Husman AM, de Nijs T. Effect of climate change on runoff of Campylobacter and Cryptosporidium from land to surface water. Water research. 2016; 95: 90-102.
• Interview Case-study partners Hoekse Waard, Amsterdam en Groningen (juni-juli 2020)

In stedelijk gebied wordt vooral recreatief gevist. Het is nog niet bekend wat de invloed van klimaatverandering is op de aantrekkelijkheid van stedelijk oppervlaktewater voor sportvissers. Wel is bekend dat door klimaatverandering de samenstelling van vissoorten verandert. Zo zijn karpers en brasems beter bestand tegen een slechtere waterkwaliteit. Ook kunnen bepaalde vissen sneller groeien en kan het paaiseizoen van vissen veranderen. Daardoor kan de periode veranderen waarin je op bepaalde soorten mag vissen. Verder kan zuurstofloosheid in water door hoge temperaturen leiden tot vissterfte.

Bronnen

• Teurlincx S, Kuiper JJ, Hoevenaar ECM, Lurling M, Brederveld RJ, Veraart AJ, et al. Towards restoring urban waters: understanding the main pressures. Current Opinion in Environmental Sustainability. 2019; 36:49-58.
• Interview Case-study partners Hoekse Waard, Amsterdam en Groningen (juni-juli 2020)

Voor mensen die op of aan het water wonen, bijvoorbeeld in een woonboot, kan klimaatverandering invloed hebben op het woongenot. Zo kan de fundering en ook de riolering beschadigd raken door lagere waterpeilen. Daarnaast kan een slechte waterkwaliteit zorgen voor stank, blauwalgen en overlast van muggen.

Bron

• Interview Case-study partners Hoekse Waard, Amsterdam en Groningen (juni-juli 2020)

Stedelijk water is onderdeel van routes voor lokaal, nationaal en internationaal transport van goederen en personen. De verwachting is dat transport van goederen over water zal toenemen in stedelijk gebied. Gemeenten hebben namelijk steeds meer ambities op het gebied van duurzaamheid, en de ruimte op wegen zal afnemen. In de Nationale Adaptatiestrategie staat dat klimaatverandering ‘waarschijnlijk in deze eeuw’ leidt tot beperkingen van de scheepvaart. Dit is het gevolg van een te laag peil tijdens droogte en een te hoog peil bij piekafvoeren en beperkte afvoer als gevolg van een hoge zeewaterstand. Onderzoeken naar de effecten van klimaatverandering op scheepvaart concentreren zich op grote binnenvaartwegen in Europa, vooral de Rijn. Het is niet bekend wat de impact is op de mogelijkheden voor transport over water in stedelijk gebied.

Bronnen

• Waterstaat MvIe. Nationale Adaptatie Strategie 2016 (NAS). Den Haag: Ministerie van Infrastructuur en Waterstaat 2016.
• 5Janjevic M, Ndiaye AB. Inland Waterways Transport For City Logistics: A Review Of Experiences And The Role Of Local Public Authorities. WIT Transactions on The Built Environment. 2014; 138: 12.
• Maes J, Sys C, Vanelslander T. Vervoer Te Water: Linken Met Stedelijke Distributie. Antwerpen: Steunpunt Goederen- en personenvervoer; 2012.
  • Berents R, Straver H. Watervisie Amsterdam 2040 : een ruimtelijk-economisch perspectief op het gebruik van het water met een uitvoeringsagenda tot 2018. Amsterdam: Gemeente Amsterdam; 2016.
• Jonkeren OE. Adaptation to Climate Change in Inland Waterway Transport Amsterdam: Vrije Universiteit Amsterdam; 2009.
• Scholten A, Rothstein B, Baumhauer R. Mass-cargo-affine industries and climate change. Climatic Change. 2014; 122 (1): 111-25.
• Christodoulou A, Christidis P, Bisselink B. Forecasting the impacts of climate change on inland waterways. Transportation Research Part D: Transport and Environment. 2020; 82: 102159.
• Interview Case-study partners Hoekse Waard, Amsterdam en Groningen (juni-juli 2020)