Global nitrogen and phosphate in urban wastewater for the period 1970 to 2050

This paper presents estimates for global N and P emissions from sewage for the period 1970-2050 for the four Millennium Ecosystem Assessment scenarios. Using country-specific projections for population and economic growth, urbanization, development of sewage systems, and wastewater treatment installations, a rapid increase in global sewage emissions is predicted, from 6.4 Tg of N and 1.3 Tg of P per year in 2000 to 12.0-15.5 Tg of N and 2.4-3.1 Tg of P per year in 2050. While North America (strong increase), Oceania (moderate increase), Europe (decrease), and North Asia (decrease) show contrasting developments, in the developing countries, sewage N and P discharge will likely increase by a factor of 2.5 to 3.5 between 2000 and 2050. This is a combined effect of increasing population, urbanization, and development of sewage systems. Even in optimistic scenarios for the development of wastewater treatment systems, global N and P flows are not likely to declin

[Nitrate leaching to groundwater, Background document to the National Environmental Outlook 2 1990-2010.]

Abstract niet beschikbaarA method of regional modelling and mapping of NO3 leaching from agriculture soils is presented and was used to assess sensitivity of agriculture soils to NO3 leaching. Nitrate leaching was calculated by an empirical model, describing steady state NO3 leaching as a function of soil type, type of agricultural land use and depth of the groundwater table. The model was implemented in a geographic information system. Results of this study are a national N balance of agricultural soils and an areal distribution of agricultural soils with regard to the predicted NO3 concentration of the uppermost groundwater. From these results it was concluded that NO3 pollution of the upper groundwater occurs almost everywhere in sandy and loamy soils.DGM/DW

Nitrate leaching to shallow groundwater

Met behulp van NITRIN is de nitraatconcentratie van het bovenste grond- water in 164 gemeenten in de vier grote zandgebieden van Nederland uit- gerekend. Berekend is dat zonder beperking in het gebruik van dierlijke mest de nitraatconcentratie in het bovenste grondwater onder het grootste deel van het bouwland en de bosgebieden boven de nitraatnorm uitkomt. De EG-drinkwaternorm voor nitraat is 50 mg NO3 per liter. Bij grasland is dit slechts voor 3-10% van de oppervlakte het geval. Door beperking van het gebruik van dierlijke mest tot 25% van de behoefte aan werkzame N en de verschuiving van het tijdstip van toediening van de winter naar het voorjaar kan de nitraatconcentratie onder bouwland met ca. 40% verlaagd worden. Bij bos is een maximale verlaging met 70% mogelijk. De nitraatuitspoeling van grasland blijkt niet gevoelig te zijn voor beperking in het gebruik van dierlijke mest.Abstract not availableDGMH/BWS-B / Willems

Nitrate in the uppermost meter of groundwater in the sandy areas of the Netherlands; a geographical view based upon monitoring and a comparison with results of modelling

Models relating nitrogen supply and nitrate leaching are based upon scientific knowledge and experiments. These deterministic models are used for scenario analysis to reduce nitrate leaching. The models also give a geographical view of nitrate in the uppermost groundwater. Because of the difference in scale between experimental fields and a geographical view, systematic differences between reality (measurements) and model calculations can occur. Our goal is to make a geographical view of the Netherlands for the occurence of nitrate in the uppermost groundwater of agricultural land and of forests, by statistical interpolation of measurements. Indications will be given of magnitude and origin of the differences between deterministic and statistical models.In dit rapport wordt een geografisch beeld gegeven van normoverschrijding door nitraat in het bovenste grondwater bij landbouw, bos en heideveld in de zandgebieden onder omstandigheden van een gemiddeld neerslagoverschot. Het beeld is verkregen met behulp van een groot aantal metingen die het RIVM de afgelopen jaren heeft verzameld met diverse monitoringprogramma's , en die statistisch geinterpoleerd worden. Volgens het statistische model wordt de norm voor nitraat overschreden op 77-85% van de oppervlakte landbouw, bos en heideveld. Het statistische nationale beeld, dat is gebaseerd op metingen in de praktijk, is vergeleken met NLOAD, een procesmodel welke is gebaseerd op proefveldonderzoek. NLOAD is o.a. gebruikt voor de Milieubalans en Milieuverkenning. De nitraatconcentraties volgens NLOAD zijn lager dan volgens het statistische model. Volgens het statistische nationale beeld is minstens 94% van het landbouwoppervlak boven de norm. Volgens NLOAD is dit ongeveer 70%. Als mogelijke oorzaken voor de verschillen worden genoemd: 1- verouderde informatie over de grondwaterstand op de bodemkaart; 2- efficienter gebruik van stikstof op proefvelden dan in de praktijk; 3- stikstofgiften zijn te weinig gedetailleerd bekend om te gebruiken als invoer voor NLOAD. De geconstateerde verschillen indiceren dat het oppervlak aan landbouwgrond in de zandgebieden, waar de nitraatnorm in het bovenste grondwater wordt overschreden, in werkelijkheid enkele tientallen procenten hoger is dan gerapporteerd in de Milieuverkenningen

Nitrate in the uppermost meter of groundwater in the sandy areas of the Netherlands; a geographical view based upon monitoring and a comparison with results of modelling

In dit rapport wordt een geografisch beeld gegeven van normoverschrijding door nitraat in het bovenste grondwater bij landbouw, bos en heideveld in de zandgebieden onder omstandigheden van een gemiddeld neerslagoverschot. Het beeld is verkregen met behulp van een groot aantal metingen die het RIVM de afgelopen jaren heeft verzameld met diverse monitoringprogramma's , en die statistisch geinterpoleerd worden. Volgens het statistische model wordt de norm voor nitraat overschreden op 77-85% van de oppervlakte landbouw, bos en heideveld. Het statistische nationale beeld, dat is gebaseerd op metingen in de praktijk, is vergeleken met NLOAD, een procesmodel welke is gebaseerd op proefveldonderzoek. NLOAD is o.a. gebruikt voor de Milieubalans en Milieuverkenning. De nitraatconcentraties volgens NLOAD zijn lager dan volgens het statistische model. Volgens het statistische nationale beeld is minstens 94% van het landbouwoppervlak boven de norm. Volgens NLOAD is dit ongeveer 70%. Als mogelijke oorzaken voor de verschillen worden genoemd: 1- verouderde informatie over de grondwaterstand op de bodemkaart; 2- efficienter gebruik van stikstof op proefvelden dan in de praktijk; 3- stikstofgiften zijn te weinig gedetailleerd bekend om te gebruiken als invoer voor NLOAD. De geconstateerde verschillen indiceren dat het oppervlak aan landbouwgrond in de zandgebieden, waar de nitraatnorm in het bovenste grondwater wordt overschreden, in werkelijkheid enkele tientallen procenten hoger is dan gerapporteerd in de Milieuverkenningen.Models relating nitrogen supply and nitrate leaching are based upon scientific knowledge and experiments. These deterministic models are used for scenario analysis to reduce nitrate leaching. The models also give a geographical view of nitrate in the uppermost groundwater. Because of the difference in scale between experimental fields and a geographical view, systematic differences between reality (measurements) and model calculations can occur. Our goal is to make a geographical view of the Netherlands for the occurence of nitrate in the uppermost groundwater of agricultural land and of forests, by statistical interpolation of measurements. Indications will be given of magnitude and origin of the differences between deterministic and statistical models.DGM/B

Update of model NLOAD to calculate nitrate leaching from agricultural soils; description of the model and GIS-environment

Voor de Milieubalans 1995 en 1996 is het model NLOAD, dat de nitraatuitspoeling van landbouwgrond in een evenwichtssituatie berekent, geactualiseerd en opnieuw beschreven. Enige hoofdpunten uit het onderzoek zijn: conceptuele verbetering van het model, toetsing van het model aan metingen en de toepassing van het model in een GIS-omgeving. Modelconcept: Met het model NLOAD wordt de uitspoeling van nitraat_stikstof berekend als de som van de basisuitspoeling, de bemestingsuitspoeling van werkzame stikstof, de extra uitspoeling van stikstof in dierlijke mest en de uitspoeling van stikstof, die bij het beweiden op grasland terecht komt. De basisuitspoeling in het model is verlaagd, omdat hierin tijdafhankelijke bijdragen door beweiding, atmosferische depositie en mineralisatie van organisch gebonden stikstof in dierlijke mest verwerkt waren. Een van de consequenties is dat nu de atmosferische N_depositie bij de N_kunstmestgift moet worden opgeteld. De fractie werkzame stikstof in dierlijke mest is verhoogd, teneinde beter rekening te houden met de nalevering van stikstof op de lange termijn. Het uitspoelingspercentage van de werkzame N neemt nu bij bouwland progressief toe met de hoeveelheid werkzame stikstof. De urine_N productie van weidend rundvee is afhankelijk gemaakt van het N_bemestingsniveau en de vaste mest wordt beschouwd als in het groeiseizoen uitgereden dierlijke mest. Resultaten en validatie model: NLOAD_MB (versie Milieu Balans) geeft betere resultaten dan NLOAD. NLOAD_MB onderschat de gemeten uitspoeling van proefvelden bij een extreem hoge bemestingsintensiteit. Het model kon worden gevalideerd voor beweid en gemaaid grasland op zandgrond. Voor de overige vormen van grondgebruik en grondsoort is NLOAD_MB niet gevalideerd. De modelresultaten hebben in het algemeen slechts indicatieve betekenis, d.w.z. zijn goed te gebruiken voor kwalitatieve interpretatie (alleen de richting en de orde van grootte). De modelresultaten voor grasland op zandgrond zijn ook goed te gebruiken als kwantitatieve schattingen.Model NLOAD employs a simple, straightforward and empirical approach, describing the steady state nitrate_N leaching of agricultural soils on annual basis. NLOAD is used every year to assess the effects of environmental policy on nitrate leaching and exceedance of the standard for nitrate_N concentrations in shallow groundwater in the Netherlands. Over a period of five years the model was changed at every occasion. For the State of the Environment of 1995/96 it was necessary to update the model, compare it with the measured nitrate leaching of experimental fields and make a new documentation. Some highlights in this report are conceptual improvements, validation of the model and implementation in a GIS environment. Improvement of the modelconcept: Nitrate_N leaching is calculated as the sum of background leaching, leaching due to N-fertilization, additional leaching from animal manure and leaching of dung_N and urine_N supplied by grazing cattle on grassland. In the new model background leaching is decreased. The leaching due to atmospheric_N deposition is now explicitly taken into account (added to the fertilizer_N). Efficiency coefficients for plant available N in manure were increased. The leaching of arable land was a constant fraction of the total applied plant available N. Now this fraction is an increasing function of total applied available N (just like for grassland). The urine_N production of grazing cattle is now a function of N-fertilization. Old vs. new: The model gives an improved prediction of the leaching of experimental fields. However the new model underestimates the leaching at very high fertilization levels. The model is judged to be suitable for grassland on sandy soils, but still is not reliable for other combinations of agricultural land use and soil types.DGM/DWL DGM/B