WENR18 Validatie en kalibratie datasets aquatisch milieu

Geplaatst op: 29 maart 2021

Aanleiding van het project

Het ontbreekt in Nederland en in Europa aan gevalideerde en gekalibreerde toxicokinetische en -dynamische modellen die ingezet kunnen worden voor de risicobeoordeling van contaminanten in het aquatisch milieu. Deze risicobeoordeling is essentieel t.b.v. de zorg voor water van de juiste kwaliteit t.b.v. landbouw- en natuurfuncties. Deze modellen voorspellen de effecten van verschillende concentraties van giftige stoffen op individu- en populatie niveau. Recent zijn er modellen ontwikkeld voor waterplanten (dat zijn belangrijke ecosysteem engineers), maar het ontbreken van de validatie en kalibratie van deze modellen, maakt dat de modellen nog niet geaccepteerd worden in de toelating van gewasbeschermingsmiddelen. Daarvoor zijn lange-termijn, ecologische datasets nodig. Het ontbreekt op dit moment aan inzicht hoe groot de lange-termijn- dynamiek van waterplantenvegetaties is en hoe deze beïnvloed worden door allerlei omgevingsfactoren. Dit project past in de ontwikkeling van de kennisimpuls waterkwaliteit dat een onderdeel is van de Delta aanpak waterkwaliteit en zoetwater.

Doel van het project

Het doel van het project is om lange-termijn- datasets met betrekking tot de dynamiek van de biomassa van waterplantenvegetaties en met betrekking tot omgevingsfactoren die deze beïnvloeden, te verzamelen. De monitoring vind plaats onder realistische condities, i.e. in de buitenlucht en in een gematigd klimaat. Een kwantificering van de dynamiek in biomassa en van de beïnvloedende factoren daarop, maakt het mogelijk om de “normal operating range” van vegetaties te kunnen voorspellen. Inzicht daarin is noodzakelijk om de effecten van contaminanten op de biomassa van deze vegetaties met modellen te kunnen voorspellen. Voor de waterplanten richt het project zich op een drijvende waterplant, waarvoor Kroos model staat, en op een waterplant die in het sediment wortelt, waarvoor Aarvederkruid model staat. Beide soorten waterplanten zijn belangrijke standaard test-soorten in de risicobeoordeling van stoffen zoals gewasbeschermingsmiddelen.

Omschrijving van de activiteiten

Om het doel van het project te bereiken, heeft monitoring plaats gevonden in proefsloten en in microcosms over een periode van meerdere seizoenen (twee jaar) en onder realistische omstandigheden in de buitenlucht. De proefsloten werden ingericht met een dominante vegetatie van Aarvederkruid. De monitoring van kroos vond plaats in microcosms (kleine emmers ingegraven in de bodem), waarin drijvende planten van Kroos werden ingebracht. Scheuten van Aarvederkruid werden geplant in het sediment van kleine experimentele eenheden (mandjes met sediment) in de proefsloot. De kleine experimentele eenheden ontvingen nutriënten om de groei van de planten niet te limiteren. Biomassa en groeisnelheden, 1x per 2 weken (in het zomerhalfjaar) en 1x per maand in het winterhalfjaar werden gevolgd alsmede pH, T, O2, geleidbaarheid en nutriënten. De weer parameters werden gevolgd via een weerstation met metingen elke 15 minuten. Met deze monitoring zijn gegevens verzameld over de fluctuaties van de biomassa en groeisnelheden van de waterplanten over de seizoenen heen.

Verwachte resultaten

De monitoring heeft nieuwe gegevens opgeleverd over het verloop van de biomassa van twee verschillende waterplanten en hun groeisnelheden in de tijd, over de biomassa bij carrying capacity en over de afname van de biomassa in herfst en winter. De gegevens representeren realistische omstandigheden in de gematigde klimaatzone. De gegevens zullen worden opgenomen in datasets die dienen voor de kalibratie en validatie van toxicokinetische -, toxicodynamische en populatie modellen voor twee waterplanten die verschillen in hun groeivorm. Na kalibratie en validatie kunnen de waterplantenmodellen worden gebruikt in de risicoboordeling voor contaminanten in het aquatisch milieu. Deze risicobeoordeling vond/vindt plaats in het kader van de toelating van gewasbeschermingsmiddelen maar kan ook toepassing vinden in de risicobeoordeling voor de Kaderrichtlijn Water.
De resultaten zijn beschreven in 2 artikelen die openlijk toegankelijk zijn. De datasets zijn met deze artikelen openbaar gemaakt. Tijdens het project zijn meerdere presentaties gegeven en abstracts ingediend alsook tussenrapportages gemaakt. Om deze resultaten overzichtelijk te maken voor de opdrachtgever is van al deze tussenresultaten een logboek gemaakt. In het logboek zijn links opgenomen naar alle tussenproducten in dit meerjarige onderzoek.

Innovativiteit

Het ontbreekt aan gekalibreerde en gevalideerde waterplantenmodellen voor toepassing in de risicobeoordeling van stoffen in het aquatisch milieu. Dit project voorzag daarin door datasets te genereren voor de validatie en kalibratie van deze modellen. De modellen zijn nieuw en recent ontwikkeld. De ontwikkeling paste binnen de ontwikkeling in Europa, waar EFSA (European Food Safety Authority) guidance ontwikkelde en ontwikkelt voor de toepassing van modellen in de risicobeoordeling, in de landelijke ontwikkelingen waar modellen een steeds grotere rol toebedeeld krijgen in de toelating van stoffen en binnen de Kennisimpuls waterkwaliteit die momenteel in Nederland wordt uitgewerkt.

Valorisatie

Validatie van modellen voor toepassing in de risicobeoordeling van stoffen wordt momenteel belemmerd door het ontbreken van meerjarige datasets. Dit onderzoek en de samenwerking met de partners waren specifiek gericht op het verzamelen van deze datasets. Daarnaast heeft het onderzoek en de samenwerking met partners tot doel gehad het borgen van de kwaliteit van te gebruiken en nieuw ontwikkelde modellen in de risicobeoordeling van stoffen en het verbeteren van de voorspellingen van deze modellen door verlaging van de onzekerheidsmarge. De samenwerkingen in dit project hebben geleid tot een blijvende betrokkenheid van Wageningen Environmental Research (WENR) bij de ondersteuning van het beleid ter verbetering van de oppervlaktewaterkwaliteit. De zorg voor water met een goede kwaliteit is belangrijk voor landbouw en natuur. De verbeterde modellen maken het mogelijk om de toelatingsbeoordeling verder te verfijnen en wetenschappelijk te onderbouwen.

Link naar projectresultaten…