Onderzoeksproject EV/39 (Onderzoeksactie EV)
Context
De Noordzee wordt bedreigd door eutrofiëring. Door overdreven toevoer van nutriënten, vooral stikstof, ontstaat er proliferatie van algen, wat tot zuurstoftekort kan leiden. De stikstofaanvoer gebeurt niet alleen via de rivieren maar ook via de atmosfeer. Vooral in de zomer, als de rivieren minder nutriënten aanvoeren, wordt de luchtbijdrage relatief belangrijker. De relevante atmosferische stikstof wordt geëmitteerd als stikstofoxiden (door verkeer en industrie) en ammoniak (door de landbouw). Andere, organische stikstofverbindingen zijn mogelijk ook belangrijk. Maar de depositiefluxen zijn onvoldoende bekend voor de Zuidelijke Noordzee.
Meting van de concentraties van de diverse stikstofcomponenten en hun droge depositie en afzetting met de regen, zal toelaten met wiskundige modellen de rol van de atmosfeer in het eutrofiëringsproces beter te evalueren.
Beschrijving van het Project
Doelstellingen
De belangrijke toevoer van nutriënten, vooral stikstof-bevattende stoffen, veroorzaakt een proliferatie van schadelijke algen en andere fenomenen van eutrofiëring die de visserij en het toerisme kunnen treffen. Hoewel de aandacht voor de bijdrage van atmosferische toevoer aan de eutrofiëring van kustwateren recent is toegenomen, blijft de kwantitatieve en kwalitatieve kennis ervan gebrekkig. Vooral de beschrijving van atmosferische toevoer in termen van anorganische en organische stikstofverbindingen en de distributie ervan tussen de gas- en particulaire fase is onvoldoende systematisch bestudeerd, afgezien van enkele studies over de Baltische Zee en de zeeën rond Japan. Dit project heeft dus tot doel een eerste uitvoerige identificatie en kwantificatie uit te voeren van de afzonderlijke anorganische en organische verbindingen die, door afzetting met de regen of door droge depositie, bijdragen tot de atmosferische stikstofbelasting van de zuidelijke Noordzee, en dit in functie van het seizoen en de windrichting.
Methodologie
De staalnamen gebeuren op een korte afstand van het strand, op een plaats zonder lokale pollutie (op een dak tussen Den Haan en Wenduine). Aanvullende bemonsteringen zullen mogelijk gebeuren aan boord van de Belgica en de Zeeleeuw. De gasfase wordt bemonsterd met speciale denuders; aërosolen worden gecollecteerd met filters in hoge-debiet opstellingen en met impactoren, die deeltjesgrootte-differentiatie toelaten, en het regenwater met een automatische opstelling. De klassieke anorganische analysen (met ionenchromatografie en electronen microprobe analyse) worden aangevuld met nieuwe methodologieën die ontwikkeld zullen worden voor de karakterisering van de relevante organische verbindingen.
Deze combinatie van geavanceerde methoden zal een uniek niveau van speciatie mogelijk maken. In tegenstelling tot de anorganische analyse is de karakterisering van organische nutriënten nagenoeg een braakliggend gebied. Doorgedreven chemische voor-scheiding in combinatie met krachtige chromatografische methoden en uiterst specifieke detectie (“electron capture” en massaspectrometrische detectie) worden aangewend om voor het eerst een inventaris op te stellen van organische stikstofnutriënten in de gasfase en in het aërosol.
De berekening van de “natte” depositieflux (via het regenwater) is nogal triviaal; voor de droge depositie van partikels zullen bestaande modellen worden gebruikt, die de depositiesnelheid in functie van de diameter voorspellen; ook voor de droge depositie van gassen zullen theoretische modellen worden toegepast.
De bekomen atmosferische fluxen zullen vergeleken worden met de toevoer van nitraten via de rivieren, om het relatief belang van de atmosfeer, voor verschillende seizoenen en verschillende meteorologische omstandigheden, te evalueren.
Verwachte resultaten
Het complementair aanwenden van anorganische en organische analysen zal een belangrijke stap vormen naar het kwanticeren van atmosferische nutriënttoevoer naar het marien ecosysteem, en inzicht verschaffen in bijvoorbeeld de correlatie tussen alkyl nitraten met vluchtige koolwaterstoffen en NOx. Gebruik makend van deze methodologieën zal een vergelijking van zomer- en wintergegevens met geselecteerde luchtmassa-trajecten toelaten om de variatie in de tijd te bestuderen van de invloed van stikstofdepositie op de natuurlijke processen van het ecosysteem.
De resultaten zullen rechtreekse input verschaffen voor het referentiekader over de kwaliteit van de Noordzee en voor de mathematische modellering die ontwikkeld wordt om het marien ecosysteem te kunnen vrijwaren.
Tenslotte zal een beter begrip van de atmosferische stikstoffluxen toelaten om eenvoudige, snelle en robuuste methoden te definiëren voor een routinematige bemonstering en analyse van doelverbindingen die als representatief beschouwd kunnen worden voor de atmosferische stikstofbelasting. Dit zal op zich een waardevolle ondersteuning zijn voor het uittekenen en organiseren van efficiënte grootschalige monitoring, nodig voor het duurzaam gebruik en beheer van de zuidelijke Noordzee. Het project kan bijdragen tot de creatie van een uniek kenniscentrum in België met expertise over de rol van atmosferische pollutie in eutrofiëring en aanverwante problematieken.
Het vernieuwend karakter van dit project, bvb. qua organische nutriënten, zal leiden tot een aanzienlijke interesse van de internationale wetenschappelijke gemeenschap. De resultaten zullen worden verspreid volgens klassieke wegen (internationale wetenschappelijke tijdschriften en conferenties), een website, etc.
Coördinaten
Coordinator
René Van Grieken
Universiteit Antwerpen (UA)
Departement Scheikunde - Centrum voor Micro- en Sporenanalyse (MiTAC)
Universiteitsplein 1
B-2610 Antwerpen
Tel: +32 (0)3 820 23 62
Fax: +32 (0)3 820 23 76
rene.vangrieken@ua.ac.be
http://www.uia.ac.be/u/vgrieken/
Gebruikerscomité
Prof. Willy Bayens, Directeur van de afdeling Analytische Chemie en Milieuchemie,
Vrije Universiteit Brussel (VUB)
Prof. Patrick Jacobs, voorzitter van de wetenschappelijke commissie van het Vlaams Instituut voor de Zee (VLIZ)
Dr.ir. Georges Pichot, directeur van de Beheerseenheid van het Mathematisch Model voor de Noordzee en het Schelde-estuarium (BMM)
Atmospheric nitrogen input into the north sea: inorganic and organic nutrient fluxes : final report
Van Grieken, René - Bencs, Laszlo - Krata, Agnieszka ... et al Brussels : Belgian Science Policy, 2007 (SP1859)
[Om te downloaden]
[Om te bestellen]
Atmospheric nitrogen input into the north sea: inorganic and organic nutrient fluxes : summary
Brussels : Belgian Science Policy, 2007 (SP1867)
[Om te downloaden]
