Vergelijking van de RIVM-modellen CATS-1, METRAS, NMPCulty, SimpleBox en SOACAS voor de berekening van het gedrag van zware metalen in de bodem

Abstract

Modellering van het gedrag van zware metalen in de bodem door het RIVM vindt plaats in het kader van uiteenlopende projecten bij het Laboratorium voor Bodem- en Grondwateronderzoek, Laboratorium voor Water- en Drinkwateronderzoek, Laboratorium voor Ecotoxicologie en Laboratorium voor Afvalstoffen en Emissies. De doelstelling van de projecten loopt uiteen: berekening van accumulatie in de bodem en uitspoeling naar het grondwater ; onderbouwing van normstelling en bepaling van actuele risico's ; analyse van effecten op organismen; accumulatie in en vrijzetting uit onderwatersedimenten ; en bepaling van uitlooggedrag van reststoffen. De systeembeschrijving en het toepassingsbereik van de voor bovenstaande doelstellingen gebruikte modellen vertonen belangrijke overeenkomsten. Mede met het oog op het belang voor integrale produkten en samenhangende analyses in het kader van de RIVM-milieuplanbureautaak zijn een vijftal modellen, te weten CATS-1, METRAS, NMPCULTY, SimpleBox en SOACAS vergeleken wat de resultaten voor het bodemcompartiment betreft. Hiertoe zijn een viertal eenvoudige modelsituaties voor cadmium en koper doorgerekend, met als uitgangspunten de modelparameters van het model SOACAS. De modellen bleken goed overeen te stemmen wat de berekende bodemgehaltes en uitspoeling betreft, maar af te wijken wat de berekende plantopname van zware metalen betreft. De verschillen in resultaten tussen modellen zouden aanzienlijk groter zijn geweest wanneer de verschillende modellen hun default-instellingen hadden gebruikt, met name wat plantopname betreft. De belangrijkste vaststelling is dan ook de overeenkomst van het gedrag van de gebruikte rekenregels voor accumulatie en uitspoeling. Er kan echter niet geconcludeerd worden dat de bodemmodules simpel uitwisselbaar zijn ; hiervoor verschillen de gebruikte modelleersoftware (FORTRAN, Lotus-123 etc.), en de verwerking en presentatie van de resultaten te veel. In de toekomst is afstemming van gebruikte modelconcepten en modelparameters voor sorptie, transport en plantopname mogelijk en zinvol. Aanzetten voor afstemming van de beschrijving van sorptie zijn reeds in gang gezet.<br>

Modelling of the behaviour of trace metals in soil is relevant in various projects at the RIVM ; eg. projects related to the prediction of accumulation and leaching in soil, risk analysis on effects on human health and organisms, derivation of environmental standards and critical loads and assessment of metal mobility in waste materials. The model approaches used are: CATS-1, METRAS, NMPCulty, SimpleBox and SOACAS. Although these models have different application aims, they show significant resemblance in their concepts related to sorption, transport and plant uptake of trace metals. To make similarities and differences explicit, the results of the above-mentioned models were compared using four well-defined, simple cases for cadmium and copper. Predicted accumulation and leaching compared very well, while the largest differences were found in predicted plant uptake. The resemblance in model results was partly due to forcing model parameterisations into agreement with the SOACAS application. Differences in predicted plant uptake would have been larger if default parameterisations of the individual models had been used. The fair resemblance of model results should not lead to the conclusion that the complete models or modules for transport and accumulation can be easily exchanged. For easy exchange, linkage to other model components, model languages and procedures for presentation of results differ too much. However, in the longer term harmonisation of concepts and parameters for sorption, transport and plant uptake of trace metals is possible and meaningful. Initiatives to realize the harmonisation in the description of sorption are already ongoing.<br>