WENR18 Validatie en kalibratie datasets aquatisch milieu

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.

Uitgevoerde activiteiten

Om het doel van het project te bereiken, zal monitoring plaats vinden in proefsloten over een periode van meerdere seizoenen (twee jaar) en onder realistische omstandigheden in de buitenlucht. De proefsloten zullen worden ingericht met een dominante vegetatie van of Kroos of Aarvederkruid. Daartoe zullen drijvende planten van Kroos ingebracht worden in kleine experimentele eenheden in een proefsloot (emmers) of zullen scheuten van Aarvederkruid geplant worden in het sediment van kleine experimentele eenheden in een proefsloot. De kleine experimentele eenheden ontvangen nutriënten om de groei van de planten niet te limiteren. Monitoring van biomassa en groeisnelheden, 1x per 2 weken (in het zomerhalfjaar) en 1x per maand in het winterhalfjaar zal plaats vinden alsmede monitoring van instraling, pH, T, O2, geleidbaarheid en nutriënten. Met deze monitoring zullen gegevens verzameld worden over biomassa bij carrying capacity en biomassa afname in winter.

Gerealiseerde resultaten

De monitoring zal nieuwe gegevens opleveren 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 vindt plaats in het kader van de toelating van gewasbeschermingsmiddelen maar kan ook toepassing vinden in de risicobeoordeling voor de Kaderrichtlijn Water.

De resultaten worden beschreven in 2 papers die openlijk toegankelijk zullen zijn.

Innovativiteit

Het ontbreekt aan gekalibreerde en gevalideerde waterplantenmodellen voor toepassing in de risicobeoordeling van stoffen in het aquatisch milieu. Dit project voorziet daarin door datasets te genereren voor de validatie en kalibratie van deze modellen. De modellen zijn nieuw en recent ontwikkeld. De ontwikkeling past binnen de ontwikkeling in Europa, waar EFSA (European Food Safety Authority) guidance 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. Het monitoringsprogramma zal innovatieve technieken toepassen zoals image analysis van Lemna fronds en digitale lengte-metingen van plantenscheuten via photo imaging.

Valorisatie

Validatie van modellen voor toepassing in de risicobeoordeling van stoffen wordt belemmerd door het ontbreken van meerjarige datasets. Dit onderzoek en de samenwerking met de partners zijn specifiek gericht op het verzamelen van deze datasets. Daarnaast heeft het onderzoek en de samenwerking met partners tot doel 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 samenwerking in dit project zal leiden tot een blijvende betrokkenheid van Wageningen Environmental Research 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 en draagt hiermee bij aan het behoud van een breed middelenpakket voor de land- en tuinbouw.

Link naar projectresultaten…