Bakker, J.

Brack, W.

de Deckere, E.

Leloup, V.

Meire, P.

Schmitt, C.

van Liefferinge, C.

Open Marine Archive

1MODELKEY helpt effecten van
contaminanten op het zoetwater-
en mariene milieu en de biodiver-
siteit te beoordelen en voorspellen
W
W
W
E. De Deckere1,
C. Van Liefferinge1, V. Leloup1,
C. Schmitt1, J. Bakker2,
W. Brack3 en  P. Meire1
1 Universiteit Antwerpen,
Onderzoeksgroep
Ecosysteembeheer
2 RIKZ, Rijkswaterstaat,
Haren, Nederland
3 Centrum voor milieu onderzoek
(UFZ), Leipzig-Halle, Duitsland
Een slechte ecologische toestand en een gereduceerde biodiversiteit van zowel zoetwater- als mariene
ecosystemen wordt naast een verminderde habitatkwaliteit en eutrofiëring mede veroorzaakt door chemische
stress ten gevolge van contaminanten. Voor het stellen van een betrouwbare diagnose en het voorspellen van
de toxische impact op het aquatische ecosysteem is er nood voor een goede identificatie van de effectieve
stress factoren en voor betrouwbare identificatie van de oorzaak-effect relaties tussen chemische verontreiniging
en de afname van de biodiversiteit. Binnen het Europese onderzoeksproject Modelkey wordt er getracht om
hierin meer inzicht te krijgen met behulp van zowel bestaande als nieuw te ontwikkelen methodes. Deze
methodes worden zowel getest op bekkenniveau als op locatie niveau. Op bekkenniveau wordt er gekeken
naar de Elbe, Llobregat en de Schelde. Hierbij wordt op basis van monitoringsgegevens een analyse gedaan
van de belangrijkste karakteristieken op basis waarvan een eerste inschatting wordt gemaakt van het effect
van contaminatie in vergelijking met het effect van andere stress factoren. Aanvullend wordt er op diverse
locaties in de drie bekkens gekeken naar het effect van specifieke verontreinigingsbronnen.
Inleiding
De Kaderrichtlijn Water legt de Europese lidsta-
ten de resultaatsverplichting op dat in 2015 alle
natuurlijke waterlichamen een ‘goede chemische
en ecologische kwaliteit’ hebben. Voor de sterk
veranderde en kunstmatige waterlichamen kan
worden volstaan met een ‘goed ecologisch po-
tentieel’. In de beoordelingsprocedure spelen in
grote lijnen drie criteria een hoofdrol: de chemi-
sche kwaliteit, de biologische kwaliteit en de
hydromorfologische ingrepen. Zowel de chemi-
sche als de biologische kwaliteit wordt in hoge
mate bepaald door de aanwezigheid van vreemde
(toxische) stoffen in de waterkolom en het sedi-
ment. Bij de beoordeling van de huidige toestand
van de waterlichamen en de inschatting van de
kans dat ‘de goede toestand’ in 2015 wel of niet
zal kunnen worden gehaald, zijn de gemeten con-
centraties in kaart gebracht van enkele tientallen
stoffen. Dit zijn stoffen die al lang bekend zijn en
waarvoor ook al jaren monitoringsprogramma’s
lopen. De vraag dringt zich op of dit voldoende
is, immers: terwijl de ‘oude’ toxische stoffen met
tal van maatregelen worden uitgebannen, die-
nen zich vrijwel dagelijks nieuwe stoffen aan. De
internationaal gecoördineerde bibliotheek van
beschreven stoffen bevat al zo’n 200.000 records.
Het zou dus kunnen zijn dat de Europese lidsta-
ten aan de hand van de tot nu toe gebruikte pa-
rameters hun stoffenconcentraties in oppervlak-
tewater binnen de normen brengen, maar dat
onder invloed van andere stoffen noch de chemi-
sche, noch de ecologische kwaliteit goed is. Dit
probleem is al langer bekend, maar naarmate de
implementatie van de KRW vordert, wordt het
prangender. De EU-lidstaten hebben met elkaar
de kwaliteitsdoelen voor 2015 afgesproken en zijn
eraan gehouden ‘alles in het werk te stellen’ om
deze doelen te halen. Mede om die reden heeft
zowel de Europese Commissie als een aantal lid-
staten in 2003 enthousiast gereageerd op het
onderzoeksvoorstel Modelkey van een internatio-
naal samenwerkende groep van kennisinstituten,
waarvan ook Universiteit Antwerpen deel uitmaakt.
Het voorstel pleitte voor een ‘multi-disciplinaire
ontwikkeling van voorspellende modellen en state
of the art-technieken om (risico op) effecten door
stoffen te evalueren en de schuldige stoffen te
identificeren’ (figuur 1). In het consortium zitten
tien universiteiten, twaalf (semi)overheidsinstituten
en drie kleine ondernemingen verspreid over
twaalf EU-lidstaten en Rusland.
Doelstelling van Modelkey
In het project Modelkey worden methodes ont-
wikkeld die zowel op stroomgebieds- als op lo-
kaal niveau gebruikt kunnen worden om te bepa-
len wat de belangrijkste (toxische) stressoren zijn
die een mindere ecologische status veroorzaken
of welke effecten er verwacht kunnen worden ten
Figuur 1: Het project Modelkey als tool voor de bepaling van de
toxische stressoren voor de ecologische status.
Congres Watersysteemkennis 2006 - 2007 Water en Sediment
2W
W
W
gevolge van bepaalde polluenten. De ondersteu-
nende methodes en modellen die het project wil
ontwikkelen, moeten uiteindelijk dienstbaar en
ondersteunend zijn voor besluitvormingsprocessen
in de nationale en internationale beleidsontwik-
keling. Ze moeten betrekking hebben op com-
plete stroomgebieden en generiek zijn, dus op
elk stroomgebied toepasbaar. Het project zal daar-
voor verschillende kennisgebieden integreren en
innovatief zijn.
Om overzichtelijke samenwerkingsverbanden te
verkrijgen is Modelkey ingedeeld in zeven sub-
projecten (figuur 2). Twee daarvan, (BASIN en
KEYTOX) houden zich bezig met de diverse do-
meinen van gegevensinvoer: respectievelijk veld-
gegevens, procesparameters en stoffen-
identificatietechnieken. In BASIN wordt een uni-
forme gegevensdatabank aangelegd die zowel
monitoringsgegevens bevat als gegevens verza-
meld binnen het subproject SITE. In KEYTOX wordt
een database aangelegd van geïdentificeerde stof-
fen, die een aangetoond effect hebben op biota,
in dit geval bio-assays, met al hun karakteristie-
ken. De feitelijke modelontwikkeling heeft een
centrale positie en omvat twee subprojecten: EXPO
en EFFECT. Het eerste ontwikkelt modellen voor
het facet ‘blootstelling aan stoffen’ en het risico
op verspreiding van deze stoffen, het ander brengt
de (eco)systeemeffecten in beeld. In het subproject
SITE worden veld- en labogegevens verzameld ter
ondersteuning van de andere subprojecten, zo-
dat de modellen getoetst kunnen worden op
locaties waar een effect wordt verwacht t.g.v. toxi-
sche stoffen. Het subproject DECIS heeft een on-
dersteunende functie voor besluitvormings-
processen. Tot slot herbergt het subproject TRAIN
alle activiteiten op het gebied van communicatie:
workshops, cursussen, conferenties, training van
mensen die met de modellen moeten werken en,
vooral ook, de communicatie met de eind-
gebruikers. Hiertoe wordt in het Scheldebekken
jaarlijks in januari een eindgebruikersbijeenkomst
georganiseerd tussen de Modelkey partners en
waterbeheerders die werken in het Scheldebekken.
Bekkenniveau
De methoden en modellen die ontwikkeld wor-
den, worden in eerste instantie ontwikkeld en ge-
test op gegevens van een drietal stroomgebie-
den, die verschillende eco-regio’s van Europa
vertegenwoordigen. Een groot stroomgebied ge-
legen in centraal Europa, de Elbe (Tsjechië en
Duitsland), en twee kleinere stroomgebieden na-
melijk een typisch mediterraan stroomgebied, de
Llobregat (Spanje), en een Noord-west Europees
stroomgebied met een grote estuariene zone en
sterke interactie met de kustwateren, de Schelde
(Frankrijk, België en Nederland). Alle drie de
stroomgebieden zijn gelegen in gebieden met
grote antropogene druk. Het water in alle drie de
stroomgebieden is gedurende vele decennia ver-
ontreinigd door industriële effluenten, huishou-
delijk afvalwater en  diffuse drainage uit land-
bouwgebieden. In de Elbe en de Schelde hebben
veel van deze contaminanten zich gehecht aan
de daarin aanwezige fijne sedimenten. In het
Llobregat bekken bestaat de waterbodem voor-
namelijk uit rotsen en grind.
Op basis van de monitoringsdata die er beschik-
baar zijn voor de drie bekkens worden eerste ana-
lyses uitgevoerd om te kijken wat het aandeel is
van chemische stress op de ecologische status,
om te bepalen welke de dominante polluenten
zijn in de waterkolom en in het sediment en om te
kijken naar de impact van de polluenten op de
biodiversiteit in de verschillende bekkens. Aan-
gezien de beschikbare monitoringsdata voor het
Scheldebekken vele malen groter zijn dan die van
de andere bekkens is besloten om enkel de data
te gebruiken van de subbekkens van de Boven-
schelde, Benedenschelde, Dijle en Zenne, Nete,
Demer en Dender uit de periode 2000-2004 en
de data van de Westerschelde.
‘Hotspots’ in het Scheldebekken
In de drie stroomgebieden zijn een aantal zoge-
naamde ‘hotspots’ geselecteerd op basis van de
monitoringsdata of op basis van onderzoeks-
projecten die er eerder zijn uitgevoerd door een
van de partners. Gedurende de duur van het pro-
ject zal op deze locaties diepgaand onderzoek
gebeuren naar de effecten van bepaalde
lozingsbronnen. Argumenten voor de selectie van
de ‘hotspots’ waren:
a) Aanwezigheid van een complexe mengeling van
contaminanten: in het subproject KEYTOX wor-
den methoden ontwikkeld, zoals ‘Toxicity
Identification and Evaluation’ (TIE) en ‘Effect
directed analysis’ (EDA), die helpen bepalen
welke stoffen verantwoordelijk zijn voor bepaalde
toxische effecten.
b) Aanwezigheid van een complexe mengeling van
contaminanten, maar desondanks biota toch
aanwezig: informatie van dit type locaties wordt
gebruikt binnen de subprojecten EXPO en EF-
FECT, waar bioaccumulatie en –magnificatie ge-
modelleerd worden.
c) Een vervuilingsgradient: in het subproject SITE
wordt gekeken of er met de afname van de ver-
Figuur 2: De zeven deelprojecten in Modelkey.
Water en Sediment Congres Watersysteemkennis 2006 - 2007
3W
W
W
vuiling ook daadwerkelijk een verbetering wordt
waargenomen in de levensgemeenschap.
d) Aanwezigheid van een arme biologische levens-
gemeenschap en duidelijke toxicologische ef-
fecten zonder dat er een duidelijke aanwijzing is
dat er toxische stoffen aanwezig zijn: de metho-
den TIE en EDA, ontwikkeld in het subproject
KEYTOX moeten het mogelijk maken om aan te
tonen of deze effecten worden veroorzaakt door
onbekende stoffen.
e) Verwachte verandering in de komende jaren ten
gevolge van veranderde hydraulische omstan-
digheden: een verandering in hydraulische om-
standigheden kan resulteren in een verandering
van de sedimenthuishouding, waardoor ook de
beschikbaarheid en verspreiding van
contaminanten zal veranderen.
f) Verwachte verandering in de komende jaren ten
gevolge van een verbeterende waterkwaliteit:
een verbeterde waterkwaliteit kan de beschik-
baarheid van in het watersysteem aanwezige
contaminanten veranderen.
g) Beschikbaarheid van gegevens van de locatie
en andere onderzoeksprojecten die er uitgevoerd
worden: de interpretatie van resultaten kan al-
leen maar beter worden als er meer resultaten
beschikbaar zijn, tevens wil Modelkey graag
samenwerken met andere projecten om elkaar
te versterken.
Op basis van deze argumenten zijn een zestal
locaties in het Scheldebekken gekozen, waarbij
er telkens een referentie site is gekozen
bovenstrooms de vermoedelijke verontreinigings-
bron, een locatie dus waar de omgevings-
variabelen verder gelijk zijn aan de locatie
benedenstrooms de verontreinigingsbron. De ge-
kozen locaties in het Scheldebekken zijn (figuur
3):
1. De Zenne te Weerde, benedenstrooms
van Brussel
De Zenne benedenstrooms van Brussel is een van
de meest verontreinigde riviertjes van Vlaande-
ren, mogelijk zelfs van Europa. Verontreiniging is
ten gevolge van jarenlange lozing van ongezuiverd
afvalwater van Brussel en vele industriën. Desal-
niettemin is er nog leven in de rivier, zelfs op het
meest verontreinigde punt, bij de monding van
de Woluwe te Vilvoorde, zijn nog Chironomidae
en Oligochaeta aanwezig (Meynendonckx et al.,
2007). Door het opstarten van de waterzuiverings-
installatie Brussel-Noord in het voorjaar van  2007
zal de waterkwaliteit verbeteren waardoor er meer
macro-inverterbraten, vissen en mogelijk zelfs
macrofyten verwacht worden. De nieuwe biota
kunnen echter bedreigd worden door de veran-
derende beschikbaarheid van de massaal aan-
wezige polluenten in de waterbodems van de
Zenne. In de Zennesedimenten zijn namelijk voor
zowat alle stoffen, zoals polychloorbifenylen,
polyaromatische koolwaterstoffen, organochloor
pesticiden, minerale olie en zware metalen zeer
hoge concentraties waargenomen. Als referentie-
punt om het effect van de stad Brussel op de Zenne
bij Weerde te bepalen is er een tweede locatie
bovenstrooms van Brussel gekozen.
2. De Grote Nete bij Zammel, beneden-
strooms de Grote Laak
Via de Grote Laak wordt het effluent van
Tessenderlo chemie groep NV. aangevoerd met
een hoog gehalte aan calciumchloride (± 4000
mg.l-1 bij de monding van de Grote Laak), sulfaat
(700 mg.l-1), zware metalen, extraheerbare
organohalogenen en andere stoffen (Van
Liefferinge et al., 1998; 2005). Via de Grote Nete
zelf wordt er een verhoogde concentratie van
cadmium en zink via de Scheppelijkse Nete en
de Molse Nete. Alle andere gemeten parameters
wijzen er op dat er geen andere verontreinigin-
gen zijn bovenstrooms. De verwachting is dat de
zoutlozingen zullen verminderen, waardoor er
ecologisch herstel van de Grote Laak en dus ook
de Grote Nete kan plaatsvinden. De vraag is ech-
ter wat het effect zal zijn van de veranderde zout-
concentraties op de biobeschikbaarheid van de
metalen. Uiteindelijk zijn er drie locaties op de
Grote Nete gekozen, namelijk een referentiepunt
bovenstrooms de Molse Nete, een punt tussen
de monding van de Molse Nete en de Grote Laak
en een locatie benedenstrooms van de Grote
Laak.
3. Het Groot Schijn benedenstrooms de
Grote Merriebeek
Het Groot Schijn is een kleine beek die weinig
verontreinigd is totdat net benedenstrooms van
het Albertkanaal de Grote Merriebeek er in uit-
komt. De Grote Merriebeek voert ongezuiverd
afvalwater aan. Verder worden er verhoogde con-
centraties van diverse metalen, polyaromatische
koolwaterstoffen, polychloorbifenylen en minerale
olie gemeten in zowel het sediment als het water
Figuur 3: Geselecteerde ‘hotspots’ in het stroomgebied van de
Schelde (S1 = Zenne, S2 = Grote Nete, S3 = Schijn, S4 = de Aa,
S5 = Het Lippenbroek, S6 = Westerschelde)
Congres Watersysteemkennis 2006 - 2007 Water en Sediment
4van de Grote Merriebeek. Dit leidt tot duidelijke
ecotoxicologische effecten en een slechte biotische
gemeenschap in het Groot Schijn benedenstrooms
van de Grote Merriebeek.
4. De Aa te Lille, benedenstrooms de Laak-
beek
Via de Laakbeek wordt er koper, zink en minerale
olie aangevoerd naar de Aa. Dit leidt tot ver-
hoogde toxicologische effecten in het beneden-
stroomse gedeelte van de Aa, maar de biologi-
sche kwaliteit is goed.
5. De Zeeschelde ter hoogte van Lippen-
broek
In de Zeeschelde is er een mengeling van diverse
polluenten aanwezig, afkomstig van zowel huis-
houdelijk afvalwater, hormoonverstorende stoffen
en industriële afvalstoffen. Aangezien er ter hoogte
van Lippenbroek een gecontroleerd overstro-
mingsgebied met een gecontroleerd gereduceerd
getij is aangelegd, kan er een grote uitwisseling
zijn van water, sediment en polluenten tussen de
rivier de Schelde en het gebied. Aangezien het
overstromingsgebied een habitat zal zijn voor di-
verse soorten macro-invertebraten, vissen en vo-
gels is het van belang om inzicht te krijgen in de
mogelijke gevolgen van de aanwezige polluenten.
6. De Westerschelde stroomafwaarts van
het kanaal Gent-Terneuzen
De Westerschelde, het Nederlands gedeelte van
het Schelde estuarium, is sterk mesohalien, met
grote fluctaties in zout gehaltes ten gevolge van
de getijdebeweging en seizoenale variaties in
debiet. Via het kanaal van Gent naar Terneuzen
worden er diverse polluenten aangevoerd naar
de Westerschelde. Bovendien ligt er ten Westen
van Terneuzen een grote chemische plant, Dow
Chemicals, waar diverse chemische stoffen wor-
den geproduceerd. In het sediment en het water
ter hoogte van de Hoge Platen, stroomafwaarts
van Terneuzen werden in het verleden verhoogde
concentraties gemeten van broomhoudende
vlamvertragers, polybifenylchloriden en andere
stoffen (De Boer et al., 2003; De Vijver et al.,
2003). Deze stoffen worden ook aangetroffen in
de daar aanwezige macro-invertebraten, vissen
en vogels.
Uiteindelijk zijn er tijdens de eerste jaren van het
project uitgebreide veldstudies uitgevoerd in de
locaties in het Schijn en de Westerschelde.
Bioaccumulatie en –magnificatie in het voedsel-
web worden ook bekeken op de locaties in het
Lippenbroek en de Zenne, terwijl in de Grote Nete
de effecten van contaminanten op de biodiversiteit
verder worden bekeken. Uiteindelijk moeten de
analyses op deze zogenaamde ‘hotspots’ helpen
om de binnen Modelkey ontwikkelde methodes
om de effecten van contaminanten in te schatten
en te voorspellen, ook al op korte termijn op an-
dere locaties toe te passen, zodat de resultaten
kunnen helpen om gerichte beheersmaatregelen
te nemen om de ecologische toestand te verbete-
ren.
Literatuur
de Boer J., Wester P.G., van der Horst A., Leonards
P.E.G. 2003. Polybrominated diphenyl ethers in
influents, suspended particulate matter, sediments,
sewage treatment plant and effluents and biota
from the Netherlands. Environ. Poll. 122 (1): 63-
74.
De Vijver KIV, Hoff PT, Van Dongen W, Esmans
EL, Blust R, De Coen WM. 2003.  Exposure
patterns of perfluorooctane sulfonate in aquatic
invertebrates from the Western Scheldt estuary and
the southern North Sea. Environ. Toxicol. Chem.
22 (9): 2037-2041.
Meynendonckx, J., H. Backx, E. de Deckere & P.
Meire, 2007. Zenne stroomafwaarts van Brussel;
Studie naar verontreiniging en ecologische toe-
stand van de rivier en haar vallei als basis voor
een integraal waterbeheer. Universiteit Antwerpen,
ECOBE 07-R100, Antwerpen.
Van Liefferinge, C., P. Meire, A. De Vocht, S.
Eersels, S. Van de Broeck, 2005. Impactstudie
Tessenderlo Chemie. Universiteit Antwerpen, stu-
die in opdracht van Tessenderlo Chemie, 247 p.
Van Liefferinge, C., W. De Cooman, R. Yseboodt,
L. Bervoets, A. Schneiders, L. Clement, E. De
Bruyn, P. Meire & R. Verheyen, 1998. Onderzoek
naar het effect van de zoutlozingen van
Tessenderlo Chemie op het aquatische ecosystem
van de Grote Nete. Visstandsonderzoek, water-
bodemkwaliteit & waterkwaliteitsanalyse. Univer-
siteit Antwerpen, studie in opdracht van Tessen-
derlo Chemie, 99p.
E. De Deckere1,
C. Van Liefferinge1,
V. Leloup1,
C. Schmitt1,
J. Bakker2,
W. Brack3 en
P. Meire1
1 Universiteit Antwerpen, Onderzoeksgroep
Ecosysteembeheer, Universiteitsplein 1,
Wilrijk 2610, België
2 RIKZ, Rijkswaterstaat, Haren, Nederland
3 Centrum voor milieu onderzoek (UFZ),
Leipzig-Halle, Duitsland
contactpersoon: eric.dedeckere@ua.ac.be
Water en Sediment Congres Watersysteemkennis 2006 - 2007


MODELKEY helpt effecten van contaminanten op het zoetwater- en mariene milieu en de biodiversiteit te beoordelen en voorspellen

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Open Marine Archive