Het zand en zijn waterdruppelpenetratietijd

Fotodienst NRC

Dit is een detailfoto van een bord met zand, een bord met aquariumzand om precies te zijn. Zand dat als bodembedekker is te gebruiken, zei de verpakking. Geeft ziektekiemen en algen geen kans en is goed voor het biologisch evenwicht. Maar waar het vandaan kwam zei de zak niet.

Vandaag is van belang dat het zand kurkdroog was vóór er deze week vanaf circa 30 cm hoogte met een theelepeltje wat leidingwater op werd gedruppeld. Of het resultaat ‘verrassend’ was valt lastig te zeggen, je kijkt maar zelden naar waterdruppels die op een bord zand vallen dus het is al gauw interessant. Het zag er in ieder geval mooi uit. Je ziet wel eens eenzelfde patroon als een dame naast je op het strand haar natte haren uitschudt.

Waar het om gaat is dat elke nieuwe druppel onmiddellijk naar de diepte wegzakte en zich daar ook snel verspreidde. Dat laatste werd duidelijk toen het bord na afloop werd schoon geveegd: op veel plaatsen kleefde zand aan het glazuur. We stellen vast dat aquariumzand water gretig opneemt. Dat is niet wat gezegd kan worden van het meeste natuurzand in Nederland aan het eind van een droge periode. Zeker niet van duinzand.

Een lezer met abonneenummer 75646596 vroeg per e-mail om hulp. „Een effect dat me deze dagen opviel bij het sproeien van de tuin was dat op zeer droge, zanderige grond het water in eerste instantie niet de bodem indringt maar er bovenop blijft liggen. Pas als de bovenlaag voldoende vochtig is dringt het de grond in.” Hij zoekt een verklaring.

De mail is van zondag 1 september. Een week later arriveerden de herfstregens en sindsdien is het landelijk neerslagtekort aardig weggewerkt, om het zachtjes te zeggen. De kans om het verschijnsel nog te zien te krijgen is voor lange tijd verkeken.

Maar wat een mooie waarneming! Iedereen kent hem, maar bijna niemand heeft er ooit lang bij stilgestaan. Minnaert, aan wie geen natuurlijke bijzonderheid voorbijging, heeft er in De natuurkunde van ’t vrije veld maar een paar woorden voor over. Hij lijkt te denken dat ‘slechte bevochtiging’ een onontloopbare eigenschap wordt van elke zandsoort die uitdroogt. Maar de proef met het aquariumzand heeft dat weerlegd. Er is zand dat waterafstotend wordt en zand dat het niet wordt. En er zijn trouwens ook andere grondsoorten die aan het euvel lijden: venige klei en kleiig veen en nog wel meer.

Waterafstotende grond

Een euvel ís het. Wie eenmaal weet dat water repellent soils en soil water repellency adequate zoektermen zijn vindt op Google Scholar een veelheid aan artikelen die de nadelen en gevaren van waterafstotende grond beschrijven. Landbouwgewassen die in dat soort grond staan (in Australië zijn miljoenen hectaren landbouwgrond waterafstotend) kunnen watergebrek krijgen terwijl het toch voldoende regent. Op hellend terrein kan waterafstotendheid de erosie versterken.

Veel publicaties komen uit Nederlandse hoek want Wageningse onderzoekers studeren al decennia op het verschijnsel. Zij ontwikkelden ook de standaardtest voor het aantonen van waterafstotendheid. Je druppelt gedestilleerd water op de grond en telt hoe lang het duurt voor de druppel is verdwenen: de waterdruppelpenetratietijd. Is de WDPT minder dan 5 seconden, zoals bij het aquariumzand, dan geldt het bodemmonster als wettable. In de praktijk kan het minuten tot uren duren. Er zijn ook tests ontwikkeld die water-alcoholmengsels gebruiken oplopend tot 35 procent alcohol. Ten slotte kun je nog kijken naar de vorm die de druppel aanneemt als hij op de grond rust. De amateuronderzoeker hoeft niet aan de kant te blijven.

Inmiddels is wel komen vast te staan dat de waterafstotendheid het gevolg is van de afzetting van hydrofobe verbindingen op de zandkorrels, soms in meerdere laagjes. De literatuur noemt alkanen, olefinen, terpenoïden en andere verbindingen met lange ketens. Ze kunnen zich soms vormen uit wasachtige stoffen die van de bladeren op de grond vallen, maar waarschijnlijk ontstaan ze vooral uit de inwerking van bacteriën en schimmels op organische verbindingen die al in de bodem aanwezig waren of die er door de wortels in zijn uitgescheiden (‘wortelexudaat’). Als een bodem begint uit te drogen verplaatsen de verbindingen zich naar de zones die uiteindelijk waterafstotend worden. Je zou kunnen zeggen dat waterafstotendheid eerder samenhangt met het droog wórden dan het droog zíjn.

Het goede nieuws is dat de waterafstotendheid meestal van voorbijgaande aard is. De hydrofobe afzettingen kunnen onder invloed van vocht ook weer verdwijnen, soms al heel snel. Dan zie je, zoals Minnaert al opmerkte, regenplassen in duinzand opeens leeglopen. En als de hydrofobe afzetting hardnekkig is, dan is daar altijd nog de industrie die speciale wetting agents aanbiedt voor de noodgevallen.

Vreemd! Eigenlijk had dit stukje moeten gaan over een heel ander raadsel: hoe Amsterdamse bomen er nog in slagen aan water te komen nu ze in toenemende mate tot aan de stamvoet in het asfalt worden gegoten terwijl toch wel vast staat dat stoepen en straten nauwelijks water doorlaten.

Bekijk het op het Rembrandtplein. Juist aan de plassen die na een regenbui op de stoep blijven staan zie je hoe slecht de stoep draineert. Misschien dat wel 90 procent van het hemelwater rechtstreeks het riool in gaat. Dit leek de moeite van het uitzoeken waard. Maar het droge zand kwam ertussen en de bomenconsulent belde niet terug.