Ontstaan van zuurstofloze diepere delen

Gelaagdheid en zuurstof

Gelaagdheid en de daarmee gepaard gaande zuurstofloosheid van de diepere delen deden zich voor in de langgerekte geul door het Veerse Meer. De geul is een aaneenschakeling van diepe delen (putten) en minder diepe gedeelten (zadels of drempels). Deze gelaagdheid deed zich voor bij waterdiepten vanaf 5 m. Bijna de helft van het Veerse meer is dieper dan 5 m. Een gelaagdheid ontstaat als een waterlaag met kleinere dichtheid ‘drijft’ op een laag waarvan de dichtheid groter is. De dichtheid is afhankelijk van temperatuur of zoutgehalte en hoe groter het verschil in dichtheid, hoe stabieler de gelaagdheid is. De gelaagdheid in het meer werd sterk beïnvloed door het verhogen van het winter- naar het zomerpeil. Het zoute, relatief zwaardere, water stroomde langs de bodem de diepe delen in. De waterkolom raakte dan verticaal gelaagd of gestratificeerd. Als gevolg van zuurstof verbruikende afbraakprocessen neemt onder gestratificeerde omstandigheden de zuurstofconcentratie in de onderlaag af. De op elkaar drijvende waterlagen zijn zo stabiel, dat er geen uitwisseling is van zuurstofrijk water van de bovenlaag met zuurstofarm water van de onderlaag. De overgang van zuurstofarm naar zuurstofrijk water heet spronglaag. In de diepte er te weinig licht voor waterplanten om voor zuurstof te zorgen. Daardoor neemt het zuurstofgehalte in de onderlaag gaandeweg af, waarbij het water zelfs zuurstofloos kan worden (Holland et al. 2004).

Beschrijving van de zuurstofloosheid voor 2004

Figuur 1: Zuurstofconcentratie ten opzichte van de diepte langs een transect in het Veerse Meer 15 mei 2003 (Holland et al. 2004).

Vanaf 1 april, na het verhogen van het peil, nam de gelaagdheid sterk toe. In het oostelijk deel van het meer was dit effect vooral merkbaar vanwege de korte afstand tot de Zandkreeksluis waar het Oosterscheldewater vandaan kwam. Er was hier sprake van een nagenoeg permanent aanwezige gelaagdheid door verschil in zoutgehalte. In het midden van het meer was de gelaagdheid in iets mindere mate aanwezig, en dan voornamelijk in het voorjaar en in de zomer. Westelijk van de lijn Veere-Kamperland trad nauwelijks gelaagdheid op. Door het optreden van gelaagdheid werd het diepere water na verloop van tijd zuurstofloos. De diepte waarop ‘zuurstofloosheid’ zich manifesteerde, varieerde vanaf circa 6 à 8 m tot de bodem. De laatste jaren voor de ingebruikname van de Katse Heule (2004) lag deze grens op circa 5 à 7 m. In ondiepere delen was het water dus niet zuurstofloos. Ongeveer 740 van de 2030 hectare bodemoppervlakte ligt dieper dan 6 meter en dat betekent dat boven ruim 36% van de bodem zuurstofloos water (<2mg/l) stond. Figuur 1 en 2 geven een beeld van de verticale en horizontale verdeling van de zuurstofconcentratie in het Veerse Meer (Holland et al. 2004).

Figuur 2: Ruimtelijke verdeling zuurstofconcentratie in het Veerse Meer 15 mei 2003 (Holland et al. 2004).

Metingen

De metingen van de waterkwaliteit van het Veerse Meer zijn samengevat in de onderstaande documenten:

Stratificatie van zoutgehalte na ingebruikname doorlaat

Figuur 2: Verticale profielen van saliniteit (ppt) – gemiddelde en standaarddeviatie op TSO-locaties Vrouwenpolder (west), Soelekerkepolder Oost (midden) en Zandkreek (oost), in maart, april en september(Prins en Vergouwen 2015).

De situatie na ingebruikname van de Katse Heule in 2004 is volledig anders. Zoals in deze pagina al is aangegeven op basis van de continue meetpalen, is als eerste duidelijk dat de saliniteit aanzienlijk hoger is geworden. Van een scherpe stratificatie is geen sprake meer, hoewel in de periode vóór het peilbesluit nog steeds sprake was van ruime peilopzet (ca. 60 cm) in maart door het inlaten van Oosterscheldewater. Dat dit niet voor een scherpe stratificatie zorgt, komt doordat het saliniteitsverschil tussen het Veerse Meer en de Oosterschelde kleiner is en doordat de uitwisseling door de Katse Heule zorgt voor grotere dynamiek en dus meer menging. In de wintermaanden december tot maart is sprake van een zwakke stratificatie met maximaal 5 ppt saliniteitsverschil tussen oppervlak en bodem op locatie Zandkreek. Dit wordt veroorzaakt door de grotere polderafvoeren van zoet water, met een lager soortelijk gewicht dan zout water, die hierdoor vooral via de bovenlaag afgevoerd worden. Figuur 2 geeft de verticale profielen weer van drie meetpunten (oost, midden en west) van drie representatieve maanden. Voor meer figuren zie Prins en Vergouwen 2015 (bijlage A). De verhoging van het winterpeil heeft geen invloed op de stratificatie in de maanden november tot maart. Rekening houdend met de variatie die ontstaat door verschillen in polderafvoeren en meteorologische omstandigheden waarvan de standaarddeviatie een indicatie is, zijn de verticale profielen van zowel saliniteit en temperatuur nagenoeg gelijk.

Stratificatie van zuurstof na ingebruikname doorlaat

Figuur 3: Verticale profielen van de zuurstofconcentratie (mg/l) – gemiddelde en standaarddeviatie op TSO-locaties Vrouwenpolder (west), Soelekerkepolder Oost (midden) en Zandkreek (oost), in april, juli en september(Prins en Vergouwen 2015).

Figuur 3 toont de verticale profielen van de zuurstofconcentratie voor een aantal maanden. De profielen voor alle maanden zijn opgenomen in Prins en Vergouwen 2015 (bijlage A). De zuurstofconcentratie is sterk verbonden met de saliniteitsstratificatie. In de periode vóór de Katse Heule was op locatie Zandkreek vrijwel altijd een lage zuurstofconcentratie in de diepere lagen aanwezig. Alleen in de maand april na opzet van het zomerpeil in maart was de zuurstofconcentratie over de hele waterkolom hoog. Het ingelaten zoute Oosterscheldewater was zuurstofrijk waardoor in eerste instantie de put ververst werd met zuurstofrijk water. In de volgende maanden zakte de zuurstofconcentratie langzaam weer naar beneden, doordat de sterke saliniteitsstratificatie de zuurstofaanvoer vanuit de bovenlaag verhinderde. Er trad geen verversing op door doorspoeling met vers Oosterscheldewater. Op locatie Soelekerkepolder Oost reageerde de zuurstofconcentratie eveneens op de stratificatie die veroorzaakt werd door het ingelaten Oosterscheldewater. Vanaf mei begon de zuurstofconcentratie te verminderen en in juli was de diepe put zuurstofloos. Door geleidelijke vermindering van de stratificatie nam de zuurstofconcentratie weer langzaam toe. Op locatie Vrouwenpolder was nauwelijks sprake van stratificatie en was het verloop van de zuurstofconcentratie anders. In de loop van het jaar nam de zuurstofconcentratie wel af met de diepte. Door stagnante condities (dat wil zeggen lage stroomsnelheden) was er weinig menging waardoor zuurstof in beperkte mate de diepe lagen bereikte terwijl door het uitzakken van organisch materiaal gevormd door de algengroei en door de hogere temperatuur de zuurstofconsumptie toenam. Na ingebruikname van de Katse Heule komen zuurstofarme en zuurstofloze condities op locatie Zandkreek niet of nauwelijks meer voor. De locatie staat sterk onder invloed van de instroming door de Katse Heule waardoor ieder getij zuurstofrijk Oosterscheldewater ingelaten wordt. Op locatie Soelekerkepolder Oost komt de extreme zuurstofloosheid ook niet voor. Gedurende de zomermaanden neemt de zuurstofconcentratie nog wel steeds af. De zuurstofvraag in de diepe delen kan niet volledig gecompenseerd worden door verticale menging of door horizontale verversing door instromend Oosterscheldewater. Op locatie Vrouwenpolder in het westen van het Veerse Meer zijn de zuurstofprofielen in grote mate gelijk gebleven aan de situatie vóór de Katse Heule. De mate van dynamiek is hier niet wezenlijk veranderd omdat het westelijk deel van het Veerse Meer ‘doodloopt’ tegen de Veerse Gatdam. Hierdoor is de balans van zuurstofvraag en aanvoer door verticale menging gelijk gebleven (Prins en Vergouwen 2015).

Zuurstofuitputting

Figuur 4: Diepte van zuurstofuitputting op de TSO-locaties. De lijnen geven, gemiddeld over een periode van een aantal jaren, de minimale diepte waarop een zuurstofconcentratie <5 mg/l is waargenomen. Het grijze gebied geeft de bodemdiepte weer. (Prins en Vergouwen 2015)

Figuur 5: Diepte van zuurstofuitputting op de TSO-locaties. De lijnen geven, gemiddeld over een periode van een aantal jaren, de minimale diepte waarop een zuurstofconcentratie <3 mg/l is waargenomen. Het grijze gebied geeft de bodemdiepte weer. (Prins en Vergouwen 2015)

Dat de ingebruikname van de Katse Heule vooral in het oosten, iets minder in het centrale deel en nagenoeg geen effect heeft gehad op de zuurstofconcentratie in het westen van het Veerse Meer blijkt ook uit Figuren 4 en 5 waarin de minimale diepte van zuurstofuitputting is gegeven. Onder de aangegeven diepte is in de betreffende jaren in ten minste een van de metingen de zuurstofconcentratie lager geweest dan respectievelijk 5 mg/l of 3 mg/l. Figuren 4 en 5 geven het gemiddelde voor drie reeksen van jaren. In Prins en Vergouwen 2015 (bijlage B) worden de waarnemingen per jaar getoond. In de periode voor de Katse Heule was de diepte waarop lage zuurstofconcentraties voorkwamen in het hele Veerse Meer op circa NAP-5 m voor <5 mg/l en circa NAP-7 m voor <3 mg/l. Het effect van de Katse Heule was vooral zichtbaar in het oosten van het Veerse Meer (oostelijk van Soelkerkepolder Oost). Vanaf 2005 werden concentraties <5 mg/l pas op grotere diepte dan voorheen waargenomen en concentraties <3 mg/l werden alleen dicht boven de bodem waargenomen. In de diepe geul bij Soelekerkepolder (locatie 10) kwamen lage zuurstofconcentraties ook pas op grotere diepte voor vanaf 2005, al waren er wel grote verschillen tussen jaren Prins en Vergouwen 2015 (bijlage B). De duur van verlaagde zuurstofconcentratie was in het centrale deel wel flink verkort (zie Figuur 3). In het westelijk deel van het Veerse Meer had de Katse Heule geen effect op de zuurstofprofielen. Het peilbesluit heeft geen effect gehad op de zuurstofconcentraties in de diepere delen. Dit is niet verrassend aangezien het peilbesluit alleen op de ondiepere delen effect heeft.

Referenties

Veerse Meer profielen, Anon., RIKZ, 2004.
Veerse Meer seizoensverloop, Anon., RIKZ, 2004.
Veerse Meer verspreiding zuurstof, Anon., RIKZ, 2004.
Veerse Meer aan de Oosterschelde, Toestand ecosysteem Veerse Meer vóór ingebruikname doorlaatmiddel, Holland, A., RIKZ, 1 juni 2004.
Stratificatie in het Veerse Meer in de jaren 1995-2003, Lievense, Piet, RWS Directie Zeeland, 10 mei 2004.
Bekkenrapport Veerse Meer 2000-2014, ten behoeve van evaluatie peilbesluit, Prins, T.C. en S.A. Vergouwen (red.), Deltares, oktober 2015.