Diffus vs direkte grundvands tilstrømning og nitrat til Holtum å

Diffus vs direkte grundvands tilstrømning og nitrat til Holtum å Mads Steiness, Peter Engesgaard, Søren Jessen, Sofie Gyritia, Francesca Parnanzone, Mattia Spitilli, Anker L. Højberg, Niklas Petersen and Jaqueline Jakobsen Department of Geosciences and Natural Ressource Management (IGN)

01/03/2017 2 Baggrund Vandløbsnære lavbundsområder er kritiske grænseflader mellem vandløb og opland som besidder mange af de egenskaber, for at være kritiske områder for nitrat fjernelse. Lavbundsområdernes hydrogeologi kontroller strømningsveje, størrelsen af grundvand tilstrømningen samt nitrat belastningen til åen, og derfor forekomsten af "hot spots" hvor der forekommer forøget denitrifikation. I denne præsentation: Fokus på diffus vs. direkte grundvands tilstrømning og betydningen ift. transport af nitrat til Holtum å (område specifik). Gennem: feltstudier (geofysik, hydrogeologi) og vurdering af vandkvaliteten. (Dahl et al. 2007)

01/03/2017 3 Hvorfor vandløbsnære lavbundsområder Vandløbsnære lavbundsområder har en betydelig indvirkning på oplandes næringsstofbalancer - og nævnes ofte som værende effektiv til at reducere næringsstoffer og derved reducere eutrofiering i tilstødende overfladevandområder. Vandløbsnære lavbundsområder besidder mange af de karakteristika som forbindes med områder hvor denitrifikation forekommer; 1. Anoxiske jordbundsforhold, pga. Oversvømmelse/grundvandsspejl tæt ved overfladen. 2. Tilstedeværelsen af jordlag med høje koncentrationer af organisk stof 3. Potentiale for nitrat input fra overflade eller grundvands strømning fra omkringliggende landbrugsområder (Pinay et al. 2015) (Pinay et al. 2015)

01/03/2017 4 Holtumopland Hygild: 25 Piezometer EVI 1: 37 Piezometer EVI 2: 19 Piezometer

Feltområde 01/03/2017 5

01/03/2017 6 Metoder Et transekt bestående af 19 piezometerrør vinkelret på åen. 3 electrical resistivity tomography profiler (ERT) Vandprøver fra piezometerrør, dræn, åen samt kildevælde(/overfladevand). Vandføringsmålinger af grøft, overløbsrør fra søen (LO) samt kildevæld er målt ved brug af Baskis Cutthroat Flume. Vertikal grundvands fluxe er kvantificeret på baggrund af vertikale temperatur profiler målt i vandløbsbunden.

Grundvandsstrømning 01/03/2017 7

01/03/2017 8 Nitrat i grundvandet Vandprøver taget af grundvandet viser at nitrat generelt ikke er tilstede eller er/bliver fjernet [MBGL] Nitrat [mg L -1 ] 0.0000 20.0000 40.0000 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 TH7 TH1 TH1.2 TH2 TH2.2 TH3 TH4

01/03/2017 9 Vandkvalitet under marken Nitrat fjernes effektivt ved pyrit oxidation (som vist ved en simple 1D kemisk model og høj sulfat koncentrationer) på den nordlige side Overvejende denitrifikcation med pyrit som elektron donor. denitrification by pyrite pyrite ox. SO 4 reduction Sulfat reduktion (sandsynligvis via organisk materiale) FeCO 3 precip.

01/03/2017 10 Direkte grundvandsudsivning til åen 300 0.06. / Manual fitted fluxes with average Ke = 1.876 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Fluxes [cm/d] Transect 11 Transect 9 Transect 8 Transect 7 Transect 6 Transect 5 Transect 4 Transect 3 Transect 2 Transect 1 Transect

Diffuse dishcarge 01/03/2017 11

01/03/2017 12 Kildevæld og overfladevands afstrømning Den samlede vandføring af alle kildevæld og grøften er > 10 gange større end den direkte grundvandsudsivning til åen. 13-sep-16 19-okt-16 24-jan-17 20-feb-17 Stream (focused discharge) Spring 2 + ditch All (springs + ditch + LO) 350 300 250 200 150 100 50 0 Q [m 3 day -1 Vandføring, målt I grøften samt Spring2, som løber direkte ind i åen er > 4 gange større end den direkte grundvandsudsivning

01/03/2017 13 Nitrat i kildevæld og overfladevands afstrømning Prøver taget fra kildevælde samt overfladevand i vådområdet, indeholder op til 81 mg L -1 nitrat. Til sammenligning er nitrat koncentrationen i åen gennemsnitlig 7.2 mg L -1 Det tyder på at upwelling i vådområdet tillader nitrat at omgås den vandløbsnære denitrifikation og gør at lavbundsområdet kun er delvist effektive til at fjerne nitrat. Nitrat [mg L -1 ] 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 19-feb-16 13-sep-16 19-okt-16

Konceptuel Model 01/03/2017 14

01/03/2017 15 Tak for opmærksomheden Og en stor tak til folk som har hjulpet til i felten og med deres tekninske ekspertise; Catharina Madsen, Anne Thoisen, Per Freiberg, Paul Christiansen og Peer Jørgensen

01/03/2017 16