Assessing field effects of environmental stressors

With an indicator based on the concept of pollution-induced community tolerance (PICT) field effects of environmental stress can be determined. The report provides a summary of the applicability of a microbial PICT indicator, of in situ observed relations between PICT and structure and functioning of ecosystems, and the relevance of such observations for policy-making. PICT is the phenomenon that exposure by a toxic compound results in a change of a natural community of organisms, caused by physiological or genetic adaptation of species and/or death of sensitive species and the appearance of less sensitive species. With traditional ecological observations (e.g. species and numbers) the relation between an observation of an ecological change and the presence of a toxicant often is not clear. With PICT there is a causal relationship between an ecological observation and the presence of a toxic compound. The causality between the observed change and the potential stressor is an important advantage of a PICT based indicator. Loss of sensitive species leads to loss of functions and also a decrease in number of species in polluted ecosystems has been detected. The PICT based indicator can be used to determine, whether or not a specific pollutant has effect on an ecosystem.The policy relevance of the indicator resides in its possible use to validate methods for risk assessment in the field and to assess site specific risks of contamination.Met een indicator gebaseerd op het concept van Pollution-Induced Community Tolerance (PICT) kunnen veldeffecten van milieustressoren worden vastgesteld. Het rapport geeft een samenvatting van de gebruiksmogelijkheden van een microbiele PICT-indicator, van in situ waargenomen relaties tussen PICT en de structuur en het functioneren van ecosystemen alsmede van de beleidsrelevantie van zulke observaties. PICT is het verschijnsel dat blootstelling aan een giftige stof in verandering van de natuurlijke gemeenschap van organismen resulteert. Dit wordt veroorzaakt door fysiologische of genetische aanpassing van soorten en/of vooafsterven van gevoelige soorten en verschijnen van minder gevoelige soorten. Verlies van gevoelige soorten leidt tot verlies van functies. In een aantal gevallen is ook een vermindering van het aantal soorten in verontreinigde ecosystemen gevonden. Bij traditionele ecologische observaties (bijvoorbeeld soorten en aantallen) is het verband tussen de waargenomen verandering en de aanwezige milieustress vaak niet duidelijk als gevolg van natuurlijke variatie en aanwezigheid van andere stressoren. PICT geeft een causaal verband aan tussen een ecologische observatie en aanwezigheid van een giftige stof. Causaliteit tussen de waargenomen verandering en de potentiele stressfactor is een belangrijk voordeel van een PICT indicator. De PICT indicator kan gebruikt worden om vast te stellen of een specifieke verontreiniging effect heeft op het ecosysteem. De beleidsrelevantie van deze indicator bestaat uit de mogelijkheid hem in te zetten voor validatie in het veld van methoden voor risico-schattingen en als instrument voor inschatting van locatiespecifieke risico's van de aanwezigheid van verontreinigingen

An indicator system for natural purification in surface waters

One important aspect of environmental quality is the functioning of ecosystems. It concerns the biogeochemical cycles, such as the carbon cycle and the nitrogen cycle, and biological purification of ecosystems. These functions, regulation functions or life support functions (LSF), are largely performed by organisms: plants, animals and bacteria. From this point of view biodiversity, the occurrence of organisms in a sufficient abundance and diversity that LSF can be performed on a sufficient level, is a point of interest of environmental policy. To substantiate the environmental policy in this field it was assigned to investigate the possibilities to develop an indicator system for several LSF, to quantify the function in relation to the biodiversity. In this report we describe the results of a survey of the possibilities to develop an indicator for the self-cleaning capacity of surface water, based on a description of the processes such as the carbon cycle and the degradation of organic micropollutants such as polycyclic aromatic hydrocarbons and chlorinated compounds; the nitrogen cycle with nitrification and denitrification; the sulfur cycle; the phosphorous cycle; the immobilization of heavy metals and the physical transport of pollutants in mowing, water-flow, dredging, and sedimentation. An extensive literature review that was performed to substantiate the choice of the indicative variables is published separately in RIVM report 607605002.Een belangrijk aspect m.b.t. milieukwaliteit is het functioneren van ecosystemen. Het gaat hierbij over het verloop van de biogeochemische cycli, zoals de koolstof- en stikstofcyclus, en de biologische zuivering van ecosystemen. Deze functies, regulatiefuncties of life support functies (LSF), worden grotendeels uitgevoerd door organismen: planten, dieren en bacterien. Vanuit deze invalshoek is biodiversiteit, het voorkomen van organismen in een voldoende hoge diversiteit en aantallen dat de LSF blijvend kunnen worden uitgevoerd op een voldoende niveau, een aandachtspunt van de milieupolitiek. Om deze politiek te onderbouwen is opdracht gegeven een indicatorsysteem voor te stellen voor een aantal LSF. In dit rapport geven we de resultaten van een onderzoek naar de mogelijkheid om een indicatorsysteem op te zetten voor het zelfreinigend vermogen van oppervlaktewater, gebaseerd op een beschrijving van de processen zoals de koolstofcyclus, en de afbraak van organische microverontreinigingen zoals polycyclische aromatische koolwaterstoffen, en gechloreerde verbindingen, de stikstofcyclus met nitrificatie en denitrificatie, de zwavel en fosfaat cycli, de immobilisatie van zware metalen en het fysische transport van verontreinigingen door maaien, baggeren en sedimentatie. Een uitgebreid literatuuronderzoek dat is uitgevoerd om de verschillende processen in beeld te brengen wordt separaat uitgebracht in RIVM rapport 607605002

Assessing field effects of environmental stressors

Met een indicator gebaseerd op het concept van Pollution-Induced Community Tolerance (PICT) kunnen veldeffecten van milieustressoren worden vastgesteld. Het rapport geeft een samenvatting van de gebruiksmogelijkheden van een microbiele PICT-indicator, van in situ waargenomen relaties tussen PICT en de structuur en het functioneren van ecosystemen alsmede van de beleidsrelevantie van zulke observaties. PICT is het verschijnsel dat blootstelling aan een giftige stof in verandering van de natuurlijke gemeenschap van organismen resulteert. Dit wordt veroorzaakt door fysiologische of genetische aanpassing van soorten en/of vooafsterven van gevoelige soorten en verschijnen van minder gevoelige soorten. Verlies van gevoelige soorten leidt tot verlies van functies. In een aantal gevallen is ook een vermindering van het aantal soorten in verontreinigde ecosystemen gevonden. Bij traditionele ecologische observaties (bijvoorbeeld soorten en aantallen) is het verband tussen de waargenomen verandering en de aanwezige milieustress vaak niet duidelijk als gevolg van natuurlijke variatie en aanwezigheid van andere stressoren. PICT geeft een causaal verband aan tussen een ecologische observatie en aanwezigheid van een giftige stof. Causaliteit tussen de waargenomen verandering en de potentiele stressfactor is een belangrijk voordeel van een PICT indicator. De PICT indicator kan gebruikt worden om vast te stellen of een specifieke verontreiniging effect heeft op het ecosysteem. De beleidsrelevantie van deze indicator bestaat uit de mogelijkheid hem in te zetten voor validatie in het veld van methoden voor risico-schattingen en als instrument voor inschatting van locatiespecifieke risico's van de aanwezigheid van verontreinigingen.With an indicator based on the concept of pollution-induced community tolerance (PICT) field effects of environmental stress can be determined. The report provides a summary of the applicability of a microbial PICT indicator, of in situ observed relations between PICT and structure and functioning of ecosystems, and the relevance of such observations for policy-making. PICT is the phenomenon that exposure by a toxic compound results in a change of a natural community of organisms, caused by physiological or genetic adaptation of species and/or death of sensitive species and the appearance of less sensitive species. With traditional ecological observations (e.g. species and numbers) the relation between an observation of an ecological change and the presence of a toxicant often is not clear. With PICT there is a causal relationship between an ecological observation and the presence of a toxic compound. The causality between the observed change and the potential stressor is an important advantage of a PICT based indicator. Loss of sensitive species leads to loss of functions and also a decrease in number of species in polluted ecosystems has been detected. The PICT based indicator can be used to determine, whether or not a specific pollutant has effect on an ecosystem.The policy relevance of the indicator resides in its possible use to validate methods for risk assessment in the field and to assess site specific risks of contamination.DGM-SV

An indicator system for natural purification in surface waters

Een belangrijk aspect m.b.t. milieukwaliteit is het functioneren van ecosystemen. Het gaat hierbij over het verloop van de biogeochemische cycli, zoals de koolstof- en stikstofcyclus, en de biologische zuivering van ecosystemen. Deze functies, regulatiefuncties of life support functies (LSF), worden grotendeels uitgevoerd door organismen: planten, dieren en bacterien. Vanuit deze invalshoek is biodiversiteit, het voorkomen van organismen in een voldoende hoge diversiteit en aantallen dat de LSF blijvend kunnen worden uitgevoerd op een voldoende niveau, een aandachtspunt van de milieupolitiek. Om deze politiek te onderbouwen is opdracht gegeven een indicatorsysteem voor te stellen voor een aantal LSF. In dit rapport geven we de resultaten van een onderzoek naar de mogelijkheid om een indicatorsysteem op te zetten voor het zelfreinigend vermogen van oppervlaktewater, gebaseerd op een beschrijving van de processen zoals de koolstofcyclus, en de afbraak van organische microverontreinigingen zoals polycyclische aromatische koolwaterstoffen, en gechloreerde verbindingen, de stikstofcyclus met nitrificatie en denitrificatie, de zwavel en fosfaat cycli, de immobilisatie van zware metalen en het fysische transport van verontreinigingen door maaien, baggeren en sedimentatie. Een uitgebreid literatuuronderzoek dat is uitgevoerd om de verschillende processen in beeld te brengen wordt separaat uitgebracht in RIVM rapport 607605002.One important aspect of environmental quality is the functioning of ecosystems. It concerns the biogeochemical cycles, such as the carbon cycle and the nitrogen cycle, and biological purification of ecosystems. These functions, regulation functions or life support functions (LSF), are largely performed by organisms: plants, animals and bacteria. From this point of view biodiversity, the occurrence of organisms in a sufficient abundance and diversity that LSF can be performed on a sufficient level, is a point of interest of environmental policy. To substantiate the environmental policy in this field it was assigned to investigate the possibilities to develop an indicator system for several LSF, to quantify the function in relation to the biodiversity. In this report we describe the results of a survey of the possibilities to develop an indicator for the self-cleaning capacity of surface water, based on a description of the processes such as the carbon cycle and the degradation of organic micropollutants such as polycyclic aromatic hydrocarbons and chlorinated compounds; the nitrogen cycle with nitrification and denitrification; the sulfur cycle; the phosphorous cycle; the immobilization of heavy metals and the physical transport of pollutants in mowing, water-flow, dredging, and sedimentation. An extensive literature review that was performed to substantiate the choice of the indicative variables is published separately in RIVM report 607605002.DGM-SVSRIV

Vaststellen van veldeffecten van milieustressoren

Met een indicator gebaseerd op het concept van Pollution-Induced Community Tolerance (PICT) kunnen veldeffecten van milieustressoren worden vastgesteld. Het rapport geeft een samenvatting van de gebruiksmogelijkheden van een microbiele PICT-indicator, van in situ waargenomen relaties tussen PICT en de structuur en het functioneren van ecosystemen alsmede van de beleidsrelevantie van zulke observaties. PICT is het verschijnsel dat blootstelling aan een giftige stof in verandering van de natuurlijke gemeenschap van organismen resulteert. Dit wordt veroorzaakt door fysiologische of genetische aanpassing van soorten en/of vooafsterven van gevoelige soorten en verschijnen van minder gevoelige soorten. Verlies van gevoelige soorten leidt tot verlies van functies. In een aantal gevallen is ook een vermindering van het aantal soorten in verontreinigde ecosystemen gevonden. Bij traditionele ecologische observaties (bijvoorbeeld soorten en aantallen) is het verband tussen de waargenomen verandering en de aanwezige milieustress vaak niet duidelijk als gevolg van natuurlijke variatie en aanwezigheid van andere stressoren. PICT geeft een causaal verband aan tussen een ecologische observatie en aanwezigheid van een giftige stof. Causaliteit tussen de waargenomen verandering en de potentiele stressfactor is een belangrijk voordeel van een PICT indicator. De PICT indicator kan gebruikt worden om vast te stellen of een specifieke verontreiniging effect heeft op het ecosysteem. De beleidsrelevantie van deze indicator bestaat uit de mogelijkheid hem in te zetten voor validatie in het veld van methoden voor risico-schattingen en als instrument voor inschatting van locatiespecifieke risico's van de aanwezigheid van verontreinigingen.<br

BISQ on the road. Interim evaluation of the project Biological Indicator for Soil Quality

The report 'BoBI on the road' gives an interim evaluation of the project: Development of an indicator system for biological soil quality (Dutch acronym BoBI). The project is divided in 9 phases, ranging from concept development, through monitoring towards diagnostic instruments and prognostic response models. The indicator system makes a cross-section through the soil ecosystem, analysing biodiversity and functional groups. Collection of sufficient field data is essential for succeeding. Until the spring of 2001 175 locations were sampled, mainly in agricultural areas. The aim is to collect data on 300 locations in The Netherlands. Besides a description of the proceedings in the project several examples are given of applications and methods to aggregate complex field data in simple indicator values (quality index). The report ends with a discussion and proposals for the integration of ecological soil quality in the national environmental policy.De ontwikkeling van de Bodembiologische Indicator (BoBI) is ingezet naar aanleiding van de volgende beleidsvraag: is er een instrument (te maken) waarmee milieubeleidsdoelstellingen kunnen worden geformuleerd voor behoud en duurzaam gebruik van biodiversiteit en bodemfuncties? BoBI is een meerjarige activiteit waarin veldbiologische gegevens worden verzameld over de diversiteit (aantallen en samenstelling) van bodemorganismen en het verloop van processen. Het onderzoek is gekoppeld aan het Landelijk Meetnet Bodemkwaliteit (LMB). In totaal zijn gegevens verzameld op ca. 175 locaties. Deze vormen een steekproef uit vijf categorieen van bodemgebruik. De tussentijdse resultaten laten zien dat er voor veel indicatorgroepen een waarneembaar effect is van een toename van de gebruiksintensiteit, meestal in de zin van een afname in aantal of diversiteit. De BoBI is een ondersteunend instrument bij ontwikkeling van het bodembeleid voor duurzaam gebruik van natuurlijke hulpbronnen, c.f. Bodem en Ecologie. Op basis van de aandachtpunten in het Nationaal Milieubeleidsplan 4, een recent TCB advies en overleg tussen VROM, TCB en RIVM wordt in de discussie van dit rapport aangegeven wat de positie is van de Bodembiologische Indicator en hoe deze in de toekomst kan bijdragen aan het ge6ntegreerde bodembeleid

Evaluation toxicants and biodiversity - toxic pressure expressed as probability of presence of species

Dit rapport is een samenvatting van recent onderzoek in het project 'funcionele biodiversiteit' naar de relatie tussen stoffen, biodiversiteit en het functioneren van ecosystemen. Chronische stress van persistente toxische stoffen kan leiden tot veranderingen in soortsamenstelling: gevoelige soorten worden tolerant of worden vervangen door minder gevoelige soorten. Dit hoeft niet te leiden tot een significant verlies van vitale funcites of biodiversiteit maar kan leiden tot langzame genetische erosie: de soortsamenstelling verandert maar dat hoeft niet te leiden tot meetbaar functieverlies. Multiple regressie van monitorgegevens van soorten liet zien dat de nematodensamenstelling in met xware metalen verontreinigde proefvelden was veranderd. Dit werd ook voorspeld door een voedselketenmodel. Aanvullend onderzoek aan nematoden en zoetwaterorganismen maakt aannemelijk dat toxische stoffen een relevante factor zijn in het verklaren van het voorkomen van soorten. Deze analyse kan samen met de 'klassieke' standplaatsfactoren verdroging, verzuring en vermesting plaatsvinden.This report summarises research carried out within the project 'functional biodiversity' on the relationship between toxicants, biodiversity and functioning of ecosystems. Chronic stress from persistent compounds may lead to community shifts: sensitive species become tolerant or are replaced by less-sensitive species. This does not necessarily lead to a significant loss of vital ecosystems. Chronic stress from persistent compounds may lead to community shifts: sensitive species become tolerant to a significant loss of vital ecosystem functions or overall biodiversity but may result in slow genetic erosion of communities: i.e. species composition changes. Multiple regression analysis of a large monitoring data set on abundance of species showed the shift in nematode species composition, predicted by a simple food chain model, to occur in metal-contaminated experimental fields. Additional regression analysis of monitoring data on nematodes and aquatic species has made plausible the notions: 1) that toxic stress is a relevant factor in the occurrence and abundance of species; and 2) that toxic stress on species can be expressed and analysed together with 'classic' habitat factors such as pH, nutrient levels and desiccation.DGM-SV

BISQ on the road. Interim evaluation of the project Biological Indicator for Soil Quality

De ontwikkeling van de Bodembiologische Indicator (BoBI) is ingezet naar aanleiding van de volgende beleidsvraag: is er een instrument (te maken) waarmee milieubeleidsdoelstellingen kunnen worden geformuleerd voor behoud en duurzaam gebruik van biodiversiteit en bodemfuncties? BoBI is een meerjarige activiteit waarin veldbiologische gegevens worden verzameld over de diversiteit (aantallen en samenstelling) van bodemorganismen en het verloop van processen. Het onderzoek is gekoppeld aan het Landelijk Meetnet Bodemkwaliteit (LMB). In totaal zijn gegevens verzameld op ca. 175 locaties. Deze vormen een steekproef uit vijf categorieen van bodemgebruik. De tussentijdse resultaten laten zien dat er voor veel indicatorgroepen een waarneembaar effect is van een toename van de gebruiksintensiteit, meestal in de zin van een afname in aantal of diversiteit. De BoBI is een ondersteunend instrument bij ontwikkeling van het bodembeleid voor duurzaam gebruik van natuurlijke hulpbronnen, c.f. Bodem en Ecologie. Op basis van de aandachtpunten in het Nationaal Milieubeleidsplan 4, een recent TCB advies en overleg tussen VROM, TCB en RIVM wordt in de discussie van dit rapport aangegeven wat de positie is van de Bodembiologische Indicator en hoe deze in de toekomst kan bijdragen aan het ge6ntegreerde bodembeleid.The report 'BoBI on the road' gives an interim evaluation of the project: Development of an indicator system for biological soil quality (Dutch acronym BoBI). The project is divided in 9 phases, ranging from concept development, through monitoring towards diagnostic instruments and prognostic response models. The indicator system makes a cross-section through the soil ecosystem, analysing biodiversity and functional groups. Collection of sufficient field data is essential for succeeding. Until the spring of 2001 175 locations were sampled, mainly in agricultural areas. The aim is to collect data on 300 locations in The Netherlands. Besides a description of the proceedings in the project several examples are given of applications and methods to aggregate complex field data in simple indicator values (quality index). The report ends with a discussion and proposals for the integration of ecological soil quality in the national environmental policy.DGM-BW

Small scale anaerobic treatment of domestic waste water. Second progress report

De totale vervuilingswaarde van kleinschalige lozingspunten in Nederland (boerderijen etc.) is ongeveer 1,5 miljoen i.e. Wegens de veelal geisoleerde ligging van deze objecten is aansluiting op communale rioolstelsels vaak zeer kostbaar. Zuivering aan de bron is daarom vaak het enige alternatief, als men deze vorm van vervuiling (van bodem en oppervlaktewater) wil verminderen. Door het RIVM wordt, in samenwerking met de Landbouwuniversiteit te Wageningen, onderzoek gedaan naar de toepasbaarheid van anaerobe zuivering van huishoudelijk afvalwater bij kleinschalige lozingspunten. Het onderzoek wordt uitgevoerd met drie UASB-reactoren. Dit tweede voortgangsrapport bevat de onderzoeksresultaten betreffende de periode september 1986 t/m december 1987. Uit de eerste resultaten blijkt, dat de reactoren in principe geschikt zijn voor het gestelde doel. Verder onderzoek en eventuele aanpassing van de reactorconstructie is echter noodzakelijk om een beter en meer bedrijfszeker resultaat te verkrijgen.RIV