Driedimensionale monitoring met een onderwaterdrone kan voorlopers van algenbloei ongeveer één tot anderhalve dag eerder zichtbaar maken. Dat blijkt uit onderzoek in een Chinees stuwmeer, waar onderzoekers na zware regenval algenrijke pluimen vanuit de waterbodem zagen opstijgen. De aanpak biedt aanknopingspunten voor vroegtijdige waarschuwing en gerichter waterkwaliteitsbeheer. Of daarmee ook toxische bloei kan worden voorkomen, is nog niet aangetoond.

Een internationaal onderzoeksteam, met onder anderen Dragan Savic van KWR als coauteur, beschrijft de resultaten in Environmental Science and Ecotechnology. De onderzoekers volgden gedurende 124 dagen de waterkwaliteit in een ongeveer zes hectare groot deel van een stuwmeer bij Shenzhen. Een speciaal uitgeruste onderwaterdrone voerde drie meetrondes per dag uit en verzamelde ruim 2,8 miljoen meetpunten.

De drone heeft gemeten op een raster met vijf meter afstand in horizontale richting en één meter tussen de meetdiepten. Sensoren registreerden onder meer chlorofyl-a, temperatuur, zuurstof, geleidbaarheid en troebelheid. Chlorofyl-a, het fotosynthetische pigment in algen, diende als indicator voor de hoeveelheid algen in het water.
Tekst gaat verder onder de afbeelding

Signalen beginnen bij de bodem

Bij vijf zware regenperiodes zagen de onderzoekers een terugkerend patroon. Eerst namen de chlorofyl-a-concentraties vlak boven de bodem toe. Daarna verplaatsten algenrijke pluimen zich omhoog, gevolgd door een toename van algen nabij het oppervlak. De gerapporteerde vertraging bedroeg ongeveer 19 tot 36 uur.

De onderzoekers schrijven dit toe aan het opwervelen van sediment en daarin aanwezige algencellen door regenafvoer en turbulentie. De bodem fungeert daarmee als een voorraad waaruit algen opnieuw in de waterkolom terechtkomen. De driedimensionale metingen maakten zichtbaar dat de pluimen tijdens het opstijgen ‘ruimtelijk samenhangend’ bleven en zich vervolgens bij het oppervlak verspreidden.

Ook de locatie bleek relevant. Gebieden met veel chlorofyl-a vlakbij de bodem vertoonden doorgaans meer algen aan het oppervlak. Vooral waar dergelijke bodemvoorraden samenvielen met sterke blootstelling aan wind en regenafvoer, ontstonden duidelijke pieken.

Wekelijkse meting mist voorlopers

Om het verschil met minder intensieve monitoring te onderzoeken, simuleerde het team wekelijkse bemonstering op vier vaste locaties, uitsluitend bij het oppervlak. Die aanpak miste de kortdurende signalen in diepere waterlagen. Bij één bloei-episode registreerde de gesimuleerde bemonstering de gebeurtenis pas nadat de drone de opeenvolgende veranderingen bij de bodem, in de waterkolom en aan het oppervlak al had vastgelegd.

Voor waterkwaliteitsbeheerders biedt de methode volgens de auteurs zowel een mogelijk ‘waarschuwingsvenster’ als inzicht in risicolocaties. Zij noemen het gericht afdekken of baggeren van sediment als mogelijke maatregelen om de bron van algenbloei aan te pakken. De effectiviteit daarvan is in dit onderzoek niet getest.

Toepassing vraagt vervolgonderzoek

De resultaten vormen nog geen bewezen operationeel waarschuwingssysteem voor toxische algenbloei. Chlorofyl-a-metingen maken op zichzelf geen onderscheid tussen toxische en niet-toxische soorten. Ook is nog niet vastgesteld hoe de meegevoerde cellen vervolgens fysiologisch actief worden.

Daarnaast vond het onderzoek plaats in één relatief voedselarm stuwmeer. De auteurs waarschuwen dat de gevonden verbanden niet zonder meer gelden voor voedselrijke meren met andere stromingspatronen. Voor toepassing in Nederlandse wateren en opschaling naar grotere gebieden zijn daarom aanvullende validatie en verdere technische ontwikkeling nodig.