Plastics (2): microplastics, het wordt overal gevonden

In de eerste plastic blog heb ik vooral gekeken naar de productie en het gebruik van plastic. De plastics blijken echter af te breken in macro (deeltjes groter dan 5 mm), micro (deeltjes kleiner dan 5 mm) en nano plastics (deeltjes kleiner dan 1 micrometer). Dit gebeurt doordat de plastics slijten en
uiteenvallen, als gevolg van water, zonlicht, wind en vorst.
Het zorgelijke over het uiteenvallen van de plastics is dat deze kleine plastic deeltjes overal gevonden worden. Waar zoal, daar wil ik in deze blog bij stil staan. Want in de afgelopen jaren zijn er nogal wat studies verschenen over waar afgebroken plastic gevonden wordt.

In de rivieren en langs de kust

Als aanvulling op de vorige blog: The Ocean Cleanup heeft als onderzoeksproject gekeken naar waar de grootste kans is dat plastic vervuiling vandaan komt. Hierbij hebben ze metingen, bevolking, plastic gebruik data etc. gecombineerd in een model om te voorspellen, waar de meeste vervuiling de oceaan moet uitkomen, de data middels een interactieve kaart is hier te zien en het nature-artikel is hier te lezen.

Bron: https://www.nature.com/articles/ncomms15611

Zoals ook al in de vorige blog was aangegeven is de conclusie van hun onderzoek, dat de top 20 van de meest vervuilende rivieren voornamelijk in Azie ligt en dat hier twee-derde van de vervuiling vandaan komt, terwijl dit 2,2% van het landoppervlak dekt, en maar 21% van de totale wereldbevolking.

Plastics (1a): hoeveel gebruiken we, en waar blijft het?

Sinds de olieproductie na de tweede wereldoorlog steeds meer op gang is gekomen is ook het gebruik en de verwerking van olie hard gestegen. Plastic is hierbij een van de olieproducten die steeds meer wordt geproduceerd en ook steeds meer overlast oplevert. De plastic soep, de ocean cleanup en de river cleanup staan tegenwoordig sterk in de belangstelling.
Plastic blijkt af te breken tot macro, micro en nano plastics en deze deeltjes worden tegenwoordig werkelijk overal gevonden. In 2 blogs wil ik hierbij stil staan. De tweede gaat over de micro en nano plastics, maar eerst duik ik in de plastic productie. Om te weten waar dit plastic vandaan komt, kijk ik eerst naar hoeveel plastic we maken, wie gebruikt het en waar levert het overlast op.

Hoeveel plastic wordt er geproduceerd?

Sinds de jaren 50 zijn plastics wijdverbreid geraakt. De productie is van vrijwel 0 in de jaren 30 gestegen naar bijna 400 miljoen ton plastic per jaar.
Tot de jaren 80 werd ongeveer de helft van de plastic in Europa en de VS gemaakt. Productie in beide werelddelen ging redelijk gelijk op. Daarna zijn andere delen van de wereld een groter aandeel in de plastic productie gaan innemen, de productie in Europa is daarbij wel redelijk gelijk gebleven (andere data dan de VS en Europa heb ik niet kunnen vinden).

Verbeterde voedselproductie (8c): waarheen verdampt de regen?

In Nederland is een groot deel van onze regen verdampt water uit de Noordzee. Een deel van dit water zakt in de grond, en wordt grondwater (waar het heel lang kan blijven), een ander deel stroomt via allerlei sloten, kanalen en rivieren terug naar de zee en een deel van het water verdampt, of vanuit open water (evaporatie), of via verdamping vanuit de plant (evapotranspiratie). Dit water wat boven land verdampt, kan benedenwinds opnieuw als regen op de landoppervlak vallen. Op die manier wordt regen boven land gerecycled. Hoe dat zit. daar wil ik in deze blog verder naar kijken.

Wereldwijde neerslag recycling

In 2010 heeft Van der Ent een studie gepubliceerd naar de wereldwijde neerslag- en verdampingsrecyling boven land. Twee interessante dingen licht ik uit zijn studie: de neerslagrecyclingratio en de verdampingsrecyclingratio.

De neerslagrecyclingratio p_c is de hoeveelheid gerecyclede neerslag afkomstig van land gedeeld door de hoeveelheid totale neerslag. Hoe groter het getal is, hoe minder neerslag dus van zee afkomstig is.

Bron: https://pdfs.semanticscholar.org/2af6/8a82823c0523ae52b1943e75bd5b95d1ead3.pdf

verbeterde voedselproductie (8b): wie maken er nog meer regen?

Regen is van cruciaal belang voor al het leven op onze planeet. Regen is de start van de hydrologische cyclus. Regen kan alleen plaatsvinden als er wolken vormen. Wolken vormen zich doordat waterdamp van fase verandert: de waterdamp condenseert tot waterdruppels of desublimeert /rijpt tot ijs. In heel schoon water wat wordt afgekoeld onder de 0 graden C, zullen geen ijskristallen vormen tot ongeveer -40 graden als ineens alles bevriest. Om wel de eerste ijskristallen te laten vormen zijn condensatiekernen (condensatie kernen, Condensation Nuclei, CN) en bevriezingskernen (Ice Nuclei, IN) nodig, waar het ijskristal op kan vormen. Hiervoor moet het water dus een beetje vervuild zijn. Hier zijn heel veel verschillende materialen voor, stof, roet, klei, zoutkristallen, vulkanische as etc. De natuur blijkt echter ook een bijdrage te leveren en allerlei producten te leveren waarop condensatie dan wel sublimatie kan plaatsvinden. De natuur (planten en bodemleven) beinvloeden in die zin dus ons klimaat in zeer sterke mate (zie ook deze video).
In zes blogs binnen de serie "verbeterde voedselproductie" wordt stilgestaan bij verschillende natuurlijke materialen of producten waarop condensatie kan plaatsvinden en naar wanneer de productie van deze kernen (verhoogd) plaatsvind:

De eikenprocessierups - een uitwas van ons monocultuur landschap

De eikenprocessierups (Thaumetopoea processionea) lijkt elk jaar voor meer overlast te zorgen in Nederland. Het wordt erger en erger en meer en meer mensen hebben er last van. De vraag is hoe het kan dat het elk jaar erger lijkt te worden en wat daaraan kan worden gedaan.

Goede leefomgeving voor de rups

De eikenprocessierups is aan een opkomst bezig. Allereerst is dit veroorzaakt door het warmer worden van Nederland, waardoor het leefklimaat hier idealer wordt voor deze rups. 
Daarnaast moet deze rups een eik hebben om op te leven. In de Nederlandse bossen zijn eiken niet een zeer dominante groep, bijna 20% van de Nederlandse bomen in het bos is (Amerikaanse en inlandse) eik (bron). Bij gemeenten is echter 30 tot soms wel 75% van de bomen een eik (bron). Hij heeft namelijk weinig onderhoud nodig, en als de boom gekapt moet worden, kun je het eikenhout altijd kwijt. Een ideale boom voor gemeenten dus.
Echter, hoe dominanter de eik aanwezig is, hoe groter de eikenprocessierups plaag kan worden. Volgens de NOS is de rups nu bijna in heel Nederland doorgedrongen met uitzondering van een aantal kustgemeenten. In 2019 leek het probleem ook erger te zijn dan in de jaren daarvoor.

Ons voedsel (4b): Hoe staat het eigenlijk met de waterbeschikbaarheid?

In de eerdere blog over waterbeschikbaarheid heb ik stil gestaan bij 2 aspecten van waterbeschikbaarheid: hoeveel grondwater wordt er onttrokken en hoe verhoudt het watergebruik zich tot de waterbeschikbaarheid op stroomgebiedsniveau.
In oktober 2018 is een studie verschenen waarbij gekeken is naar de groenwater voetafdruk. Daar wil ik in deze blog verder aandacht aan besteden, mede ook omdat Nederland er niet al te goed van af komt.

De groenwater voetafdruk

In de studie is de groenwater voetafdruk gedefinieerd als het water gebruikt voor landbouw, veeteelt, bosbouw en stedelijk gebruik gedeeld door wat er bij duurzaam gebruik maximaal beschikbaar is. Water voor ecosysteemdiensten en voor natuur is hierbij apart gehouden.
Het overzicht voor de wereldwijde groenwater voetafdruk is hieronder weergegeven.

Bron: https://www.pnas.org/content/pnas/early/2019/02/19/1817380116/F1.large.jpg

Klimaatverandering (3): De toekomstige CO2 concentratie en de impact hiervan op de mens

CO2 staat als broeikasgas volop in de belangstelling, maar alle aandacht gaat alleen maar uit naar de vermindering vanwege het broeikaseffect (zie ook een eerdere blog hierover). Over de invloed van een stijgende CO2 concentratie op de leefomgeving van de mens, kom ik veel minder tegen. Daar wil ik in deze blog op ingaan.

De stijging van de CO2 concentratie

De CO2 concentratie is vooral in de laatste delen 70 jaar hard gestegen, vergeleken met de lange termijn trends van onze planeet. De CO2 concentratie is hierbij gestegen van ongeveer 290 ppm in 1900 naar 400 ppm in 2013, waar we ondertussen ook al weer bovenuit zijn gestegen (gemiddelde stijging van ongeveer 2 a 2,2 ppm per jaar).  

Bron: https://www.slideshare.net/stefanifoka

Ons voedsel (5c): de vlinders in Nederland sterven uit

In eerdere blogs heb ik stilgestaan bij het belang van bestuivers voor ons eten (blog ons voedsel 5a) en de sterke achteruitgang van de bij (blog ons voedsel 5b), wat ook weer sterk onder de aandacht is gekomen door het Duitse onderzoek uit 2017 naar insecten waaruit bleek dat de populaties in Duitsland met ruim 75% was afgenomen in de afgelopen 30 jaar.
In Nederland is zo'n dataset voor alle insecten niet aanwezig. Wel is er een uitgebreide dataset voor dagvlinders, dankzij het werk van de Vlinder stichting. Bij de gegevens die zij recentelijk hebben gepubliceerd wil ik in deze blog stilstaan. Deze blog had ik niet kunnen schrijven zonder de hulp van Vlinderstichting, zij hebben vragen beantwoord en aanvullende achtergrond informatie verstrekt. Daarvoor dank!

De dagvlinders

De bij doet het niet goed, de insecten stand loopt achteruit, maar ook de dagvlinder stand loopt achteruit.

Verbeterde voedselproductie (16): zintuigen en geheugen van planten

Mensen hebben hersenen en kunnen dingen onthouden. Dieren hebben ook hersenen en kunnen dingen onthouden en kunnen ook getraind worden. Maar planten? Hebben die zintuigen en een geheugen, wat zelfs getraind kan worden?

Een overvloed aan resultaten uit experimenten

Lange termijn geheugen

De plant Mimosa pudica (kruidje roer me niet) kan worden getraind en is in staat om het getrainde na meer dan een maand nog te weten: de plant vouwt zijn bladeren op als hij wordt aangeraakt. In het onderzoek lieten ze de plant 60 maal per dag vallen. In het begin sloot de plant wel zijn bladeren, op het einde deed de plant dit niet meer.
Bij herhaling van dit experiment 3 dagen, 6 dagen en een maand laten bleek de plant nog steeds niet de bladeren te sluiten. Gewoon aanraken resulteerde te allen tijde in het opvouwen van de bladeren. Dit betekent dat de plant een lange termijn geheugen heeft, bij dieren geld dat meer dan 24 uur onthouden al lange termijn geheugen is. Deze plant liet dus een fenomenaal geheugen zien (nieuwsbron en artikel).

Ons voedsel (6b): Hoeveel energie is er nodig om eten op ons bord te krijgen?

In een eerdere blog heb ik al stilgestaan bij de hoeveelheid energie die er nodig is om het eten op ons bord te krijgen, hierbij heb ik vooral gekeken naar de buitenlandse data die er beschikbaar is. Dankzij nieuw promotieonderzoek van Meino Smit, is er ook een goed overzicht voor de Nederlandse situatie. Hier wil ik in deze blog bij stilstaan.

Output-Input verhouding

Er zijn verschillende manieren om naar de output-input verhouding van de gebruikte en geproduceerde energetische waarde van het voedsel te kijken. Je kunt kijken naar het totaal tonnage in en uit, het energieverbruik van de gehele sector in en uit en het energiegebruik per ha in en uit. Hierbij kun je naast productie, wel of niet verwerking en distributie meenemen. 

Tonnage

Meino Smit heeft in zijn proefschrift een mooi overzicht gegeven van het totaal tonnage aan inputs en outputs van de landbouwsector. Voor 4 jaren is dit in onderstaande tabel weergegeven (tabel 34 uit proefschrift) , met daarbij de ratio. Onderstaande tabel laat het totaal gewicht per jaar dat de landbouw gebruikt (aan kunstmest, pesticiden, zaaigoed) en wat wordt geoogst. Te zien is dat sinds ongeveer de jaren 90 meer het land opgaat aan tonnage dan eraf wordt gehaald.

Verbeterde voedselproductie (15): hoe bepaalt de pH de bodem?

In de afgelopen blogs over verbeterde voedselproductie heb ik naar allerlei factoren gekeken die van belang zijn voor de bodemvruchtbaarheid. De samenstelling van de bodem bepaalt hoe deze functioneert. Een bodem die meer zandiger is, houdt water minder goed vast dan een kleibodem. Een bodem met een hoger organische stofgehalte houdt meer vocht vast. Minder bodemvocht betekent minder wormen in de bodem. De verhouding koolstof-nitraat bepaalt mede hoe dit organisch stofgehalte zich ontwikkelt. Dit keer wil ik naar de pH, oftewel de zuurheid, van de bodem kijken.
De pH varieert tussen 0 en 14, waarbij 0 tot 7 zuur is, 7 neutraal en 7 tot 14 basisch of alkaline is.

Wereldwijde variatie van de pH van de bodem

Er zijn heel veel factoren die de pH van de bodem bepalen. Echter, als je kijkt naar een wereldkaart van de pH van de bodem en je vergelijkt deze met een wereldkaart van de mate van droogte (hyper-aride, aride, semi-aride en droog-sub humide), zie je dat de blauwe gebieden en de gele gebieden daarnaast grofweg overeenkomt met deze 4 klassen.

Klimaatverandering (2) - de stijging van CO2 en de impact hiervan

In 2 eerdere blogs heb ik aandacht gegeven aan klimaatverandering, in de ene blog heb ik stil gestaan bij de CO2 uitstoot, in de andere blog heb ik aangegeven waarom het urgent is en maatregelen nu echt noodzakelijk zijn. In deze blog wil ik op beide onderwerpen verder ingaan.

CO2 uitstoot

De uitstoot van CO2 is vooral de laatste eeuw hard gestegen van ongeveer 290 ppm in 1900 naar meer dan 400 ppm nu.

Bron: http://dougrobbins.blogspot.nl/2012/03/long-term-trends-in-atmospheric-co2.html

Ons voedsel (22): De gezonde grenzen van onze planeet voorbij

Klimaatverandering, migratie en duurder/schaarser wordende grondstoffen drukt ons met de neus op de feiten dat er grenzen zijn aan hoe we op onze planeet kunnen leven. Wat gezonde grenzen zijn is vaak lastig aan te geven en afhankelijk dan de lokale situatie. Om dit toch te kunnen kwatificeren heeft een groep van 29 auteurs in 2009 is een artikel gepubliceerd waarbij ze een eerste aanzet hebben gegeven om te bepalen wat de grenzen zijn om onze planeet gezond te houden. Deze groep auteurs hebben samen 9 parameters benoemd om te bepalen of de groei op aarde nog gezond is. Wanneer de groei buiten de grenzen gaat, is groei niet meer gezond en is het systeem uit de bocht aan het vliegen. Als aanvulling hierop is in 2015 een nieuw wetenschappelijk artikel verschenen, waarbij de grenzen verder zijn aangescherpt en hergeformuleerd. In deze blog wil ik bij deze 9 grenzen stil staan.

Ons voedsel (21): Verzwakt toepassing van kunstmest de planten?

Recentelijk zijn de resultaten van een interessant onderzoek (samenvatting, data, extra info) verschenen naar de impact van kunstmest op het afweersysteem van tomatenplanten (nieuwsartikel 1, nieuwsartikel 2).
Waar veel onderzoek zich richt op de rhizosfeer, het web van leven onder de grond, richtte dit onderzoek zich op de phyllospheer, het bovengrondse microbiologische leven.

Het experiment

De onderzoekers van Berkely hebben een experiment gedaan waarbij ze tomatenplanten allereerst besproeiden met een oplossing waarin "goede" bacterien waren opgelost. Deze goede bacterien waren afkomstig van tomatenbladeren van een boerderij vlakbij de universiteit. Het besproeien gebeurde met verschillende concentraties met deze bacterien. Een week na het besproeien met deze goede bacterien, werden de tomatenplanten geinfecteerd met de Pseudomonas syringae pv. tomaten bacterie. Een besmetting van deze bacterie zorgt er voor dat op de bladeren, takken en vruchten van een tomatenplant plekjes komen. Hierdoor wordt de fotosynthese minder. De geoogste tomaat wordt minder waard.
De test werd allereerst uitgevoerd met planten die groeiden zonder kunstmest, daarna werd de test herhaald met planten die groeiden met kunstmest.

Ons voedsel (20): gecompliceerde versus complexe systemen

Sinds de Industriele Revolutie en de Groene Revolutie daarna heeft de mensheid een enorme ontwikkeling doorgemaakt, met een enorme groei van de wereldbevolking en een toename van de welvaart (gemiddeld genomen).
Hierbij is een geheel nieuwe maakindustrie ontstaan, die dingen produceert die deze ontwikkeling mogelijk hebben gemaakt: alle logistieke middelen (tractoren, (vracht)auto's, schepen, vliegtuigen), machines, electronica, medicijnen etc. Het productie proces van deze dingen is in onze tijd van management steeds verder geoptimaliseerd, zodat er een zeer efficient productiesysteem is ontstaan waarbij het vrije markt principe door velen is omarmt en overal wordt toegepast.
Deze enorme groei en ontwikkeling hebben echter tot gevolg gehad dat en ook een grote mate van hybris door de mens is tentoongespreid: steeds weer lijken we te denken dat we de productieomstandigheden en methoden ook buiten de fabriek kunnen toepassen. Ook sociale en ecologische processen moeten worden geoptimaliseerd en zo efficient mogelijk worden uitgevoerd. Het rare is echter dat dit vaak niet blijkt te werken: we zitten uiteindelijk met de ongewenste gevolgen worden opgescheept.
De ooraak hiervan zit vooral in het verschil tussen simpele/gecompliceerde systemen aan de ene kant en complexe systemen aan de andere kant.