The NEPP (Nature and Environment Policy Plan, 2020-2030) creates an integral framework for the management of the natural environment in the Caribbean Netherlands. Special attention is given to the protection and restoration of the coral reefs and to increase the resilience of these ecosystems against the impacts of climate change. The current environmental conditions for coral reefs are considered sub-optimal, and therefore the NEPP strategic goal nr.1 is: Reversing the trend of coral reef degradation to create healthy, resilient and restored coral reefs, ensuring well-being in the Caribbean Netherlands. To reach this goal investments will be made in the coming years to reduce the impact of local pressures with respect to erosion, run-off and discharge of untreated wastewater. In addition, a water quality monitoring program (WQ-monitoring program) will be developed to establish the actual water quality status in the coastal zone of the different islands and to be able to detect the effectiveness of measures to improve it. Rijkswaterstaat requested Wageningen Marine Research to develop a first framework for this WQ-monitoring program. This framework aims to: - Specify the objectives of a WQ-monitoring program in the light of the actual policy goals; - Identify relevant indicators of water quality that can be included in the monitoring program; - Propose options for a WQ-monitoring program with respect to frequency and spatial coverage; - Create an inventory of already present monitoring networks and analytical facilities and give a rough indication of the budgets involved. A first set-up of the framework was discussed in two online sessions in October/November 2020 with stakeholders, facilitated by Wageningen Marine Research. The framework presented in this report can guide in the designing of a basic governmental WQ-monitoring program and more dedicated research and development programs to answer specific questions on the islands. Two sampling strategies are described to monitor the surface coastal water quality, one comprehensive and one less intensive. The advantage of monitoring the coastal water is that the monitoring results can directly be related to the conditions at the coral reefs. However, due to water currents and dilution an intense (both spatial as in frequency) sampling program is required. But even then it may be difficult to link the monitoring results with specific pressures and to determine the effectiveness of policy measures. For this aim monitoring groundwater and run-off water quality is probably more efficient. The best option for a monitoring program therefore is to combine a yearly monitoring of ground water and run-off water and biological monitoring of for instance coverage of cyanobacterial mats, with a more or less intensive monitoring of the coastal water at a lower frequency, for instance every 3 years. The design of the actual monitoring program should be tailored for each island.

In order to quantify the amount of carbonate, precipitated as calcium-carbonate in the shells of blue mussel (Mytilus edulis) in a temperate climate, an existing Dynamic Energy Budget (DEB) model for the blue mussel was adapted by separating shell growth from soft tissue growth. Hereby, two parameters were added to the original DEB-model, a calcification cost [J/mgCaCO3] and an energy allocation fraction [-], which resulted in the energy allocated for structural growth being divided between shell and meat growth. As values for these new parameters were lacking, they were calibrated by fitting the model to field data. Calibration results showed that an Energy allocation fraction of 0.5 and a calcification cost of 0.9 J/mgCaCO3, resulted in the best fit when fitted on 2017 and 2018 field data separately. These values however, show the best fit for data obtained within the first couple of years of the shellfish life, and do not take later years into account. Also it could be discussed that some parameters vary throughout the lifespan of the species. The results were compared to a regular DEB model, where the shell output was calculated through a simple allometric relationship. It is sometimes assumed that the carbon storage in shell material as calcium carbonate could be regarded as a form of carbon sequestration, with a positive impact on the atmospheric CO2 concentrations. However, studies on the physical-chemical processes related to shell formation have shown that from an oceanographic perspective, shell formation should be regarded as a source of atmospheric CO2 rather than a sink. The removal of carbonates, through the biocalcification process, reduces the buffer capacity (alkalinity) of the water to store CO2. As a result CO2 is released from the water to the atmosphere when shell material is formed. The actual amount of CO2 that escapes from the water to the atmosphere as a result of biocalcification depends strongly on local water characteristics. In this study, the effect of calcification by mussels on the CO2 flux to the atmosphere is studied using an adapted DEB model where energy costs of calcification are modelled explicitly. The model was subsequently run under two future climate scenarios, (RCP 4.5 and RCP 8.3) with elevated temperature and decreased pH, and the total released CO2 as a result of shell formation was calculated with the SeaCarb model. This showed growth of mussels, under future climate conditions to be slower, and with that the cumulative shell mass and carbonate precipitated to CaCO3 to decrease. Yet the amount of CO2 released, due to biocalcification, increased. This is due to the fact that the amount of CO2 released/gr of CaCO3 precipitated will be higher, as a result of the decreased buffering capacity of seawater under future climatic environmental conditions. In summary the conclusions of the project were: • Biocalcification (shell formation) of marine organisms, such as bivalves, cannot be regarded as a process resulting in negative CO2 emission to the atmosphere; • The actual amount of CO2 that, due to biocalcification, is released from the water to the atmosphere depends on the physicochemical characteristics of the water, which are influenced by (future) climate conditions; • Our first model calculations suggest that at future climate conditions mussel’s grow rate will be somewhat reduced. While the amount of CO2 that due to biocalcification, escapes to the atmosphere during its life-time will slightly increase. Making the ratio of g CO2 release/g CaCO3 precipitated slightly higher; • Our model calculations should be considered an exercise rather than a definite prediction of how mussels will respond to future climate scenarios. Additional information/experimentation is strongly needed to validate the model settings, and to test the validity of the above mentioned outcome of the model.

Het project Samenwerking Kustverontreiniging na Maritieme Incidenten verkent hoe Rijkswaterstaat gemeenten beter kan assisteren bij het opruimen van de verontreiniging die na maritieme incidenten op de kust aanspoelt. In dit kader is een inventarisatie uitgevoerd van methoden die (kunnen) worden ingezet om aangespoelde microplastics (met name industriële pellets) die door een incident in zee terecht zijn gekomen, langs de kustlijn op te ruimen. Op hoofdlijnen zijn er drie methoden die gebruikt worden om microplastics te verwijderen te weten opharken, opscheppen of opzuigen, waarna al dan niet een zeef wordt gebruikt om materialen te scheiden. Opscheppen of opharken zijn geschikte methoden om plastics te ruimen van zachte bodems zonder begroeiing, zoals stranden en eventueel getijdeplaten. Op harde ondergronden, en op vochtig zand is de ‘stofzuiger’ een effectieve manier om redelijk selectief microplastics te verzamelen. Vooral als de pellets nog bovenop het zand liggen. Als het zand droog is, zal er ook veel zand worden opgezogen en is een combinatie met een zeefsysteem nodig om het zand af te scheiden. Stofzuigen kan ook worden toegepast op begroeid terrein, maar naarmate de begroeiing dichter wordt, neemt de efficiëntie waarmee microplastics worden verzameld af. Voor een effectieve werking van de stofzuigmethode is het verder belangrijk dat wordt vermeden dat grof (plantaardig) materiaal wordt opgezogen omdat dit de opzuigslang snel kan verstoppen. Alle methoden zijn kleinschalig, handmatig in te zetten of grootschalig, gemotoriseerd. Stofzuigen lijkt de meest geschikte methode om aangespoelde microplastics op te ruimen van de verschillende ondergronden. Er zijn enkele firma’s die opzuigsystemen, gericht op de verwijdering van microplastics, op de markt aanbieden. Deze zijn al dan niet voorzien van systemen die het afval kunnen scheiden, maar het scheiden van microplastics en plantenresten binnen een groottefractie is op dit moment nog niet mogelijk. Het is onvermijdelijk dat er bij de opruimacties organismen worden beschadigd of verwijderd. Wanneer dit echter in een beperkt gebied plaatsvindt dan is snel herstel vanuit omliggend terrein mogelijk, mits de structuur van de ondergrond niet door de opruimacties is veranderd. Stofzuigen heeft daardoor de voorkeur boven afgraven en maaien. Om het gebied dat opgeruimd moet worden tot het minimum te beperken is een snelle respons na een incident belangrijk, omdat het plastic dan geruimd kan worden terwijl het nog geconcentreerd in het vloedmerk ligt. Idealiter wordt een getroffen strand afgesloten voor publiek zodat de plastics niet door betreding of voertuigen dieper in het zand terecht komen. Voor kwelders is snel handelen belangrijk als de plastics zich nog laag op de kwelder bevinden waar de begroeiing minder dicht is. Dicht begroeide kwelders (en slibbige getijdenplaten) zijn moeilijk schoon te maken zonder substantiële impact op het lokale systeem. Idealiter wordt verontreiniging van deze gebieden voorkomen door de plastics vroegtijdig op het water op te vangen, bijvoorbeeld door gebruik te maken van oliekerende schermen. Als er toch microplastics in deze gebieden terecht komen, lijkt ‘niets doen’ de beste optie, omdat de impact van de aanwezigheid van plastic pellets op het ecosysteem gering lijkt. Zonder gericht onderzoek blijft dit echter een aanname. Mogelijk zijn ecologische effecten van pellets te subtiel om onder veldcondities waar te nemen, maar alleen al vanuit ethisch en esthetisch oogpunt zal verloren afval altijd zoveel mogelijk opgeruimd moeten worden. Voor het verder ontwikkelen van kennis hoe het best te reageren na een incident met microplastics zou uitwisselen van kennis en ervaring op dit gebied binnen Nederland en eventueel Europa moeten worden bevorderd. Wanneer in dit kader verschillende prototypen van opruimsystemen kunnen worden getest kan een beter beeld van de werkelijke effectiviteit worden verkregen. Door deze samenwerking kan wellicht ook het marktperspectief worden geboden dat commerciële partijen kan aanzetten tot investeren in verbetering van de opruimmethoden.

In november 2021 zijn de voorbereidingen gestart voor een mesocosmproef waarin wordt onderzocht of actief kool gebruikt kan worden om contaminanten (met focus op Dioxines en TBT) in slib uit het Noordzeekanaal onschadelijk te maken. In het voorjaar van 2022 zijn de mesocosms ingericht met plankton, evertebraten en vissen. Vervolgens is de ontwikkeling in de waterkolom wekelijks gemonitored. In de mesocosms met onbehandeld slib ontwikkelde zich een sterke algenbloei, die uitbleef in de mesocosms waar het slib met actief kool was gemengd. In september is de eerste sedimentbemonstering uitgevoerd waarbij (een deel van) de ingezette organismen werd verzameld voor bepaling van overleving, groei, conditie en opname van contaminanten. Deze monsters worden in de komende maanden verwerkt. Volgens de planning loopt de mesocosmproef door tot voorjaar 2023, en zal het eindrapport voor 31 december 2023 gereed zijn. Voorliggend rapport betreft een voortgangsverslag en beschrijft het werk tot en met de sedimentbemonstering in september 2022. Omdat er aanwijzingen zijn dat de met koolstof behandelde mesocosms onvoldoende voedsel genereren zijn er in najaar 2022 geen nieuwe visjes ingezet zoals oorspronkelijk was gepland. In het laatste hoofdstuk worden een aantal opties voor een aangepaste voortzetting van de proef voorgesteld.

Begin januari 2019 verloor containerschip MSC Zoe ten noorden van de Waddeneilanden een deel van haar lading. Naast ander materiaal, kwamen hierbij microplastics in zee terecht in de vorm van ca. 5 mm grote high density polyethylene (HDPE)-pellets en ca. 0.5 mm grote polystyreen (PS)-korrels. In opdracht van RWS-NN is door Wageningen Marine Research onderzoek in outdoor mesocosms uitgevoerd naar de ecologische effecten van de PS-korrels. De mesocosms werden ingericht met in de Waddenzee voorkomende ongewervelden en met juveniele platvis (tong). Na de toevoeging van een concentratiereeks van 0.1, 0.8, 8.0 en 80 gram PS-korrels per m2 werd de ontwikkeling van de organismen en ecosysteem in de mesocosms gedurende 56 dagen gevolgd. Er ontstonden verschillende effecten na de dosering van de PS-korrels. Statistisch significant waren: • een eenmalig lagere dichtheid copepoden, de dominante zoöplankton groep, in de 80 g/m2 mesocosms; • lagere dichtheden zeepokken vanaf 0.8 g/m2; • hogere dichtheid van schelpdieren en wormen in de 0.8 g/m2 mesocosms voor een deel van de soorten gevolgd door een afname bij hogere concentraties; • een hogere dichtheid van de wormen Spionidae sp. in de 80 g/m2 mesocosms; • een iets hoger vleesgewicht van mosselen in de 80 g/m2 mesocosms; • een iets lagere conditie factor van de tong uit de 0.8 g/m2 en de 80 g/m2 mesocosms. De hogere dichtheden van schelpdieren en wormen in de 0.8 g/m2 mesocosms is mogelijk het gevolg van verminderde begrazingsdruk op hun larven door zeepokken. De biodiversiteit in de mesocosms werd hierdoor niet beïnvloed. In de laagste testconcentratie (0.1 g/m2) werden in de mesocosms geen statistisch significante afwijkingen van de blanco’s gevonden. Dit kwam overeen met 326 PS-korrels per m2, en het scenario dat alle door MSC Zoe verloren PS-korrels zich homogeen verspreid hebben over 10% (ca. 15.000 ha) van het oppervlak van de Nederlandse Waddenzee. Hogere onderzochte concentraties, vanaf 3.260 korrels per m2 (0.8 g/m2), veroorzaakten wel significante effecten op zeepokken, bodemfauna en juveniele platvis (tong). Tot en met de hoogst geteste concentratie van meer dan 300.000 korrels per m2 bleef de omvang van de effecten beperkt. Pelagische plankton-etende vis is in deze studie niet onderzocht. Het risico voor vissen als geheel is hierdoor mogelijk onderschat, omdat plankton-etende vis wellicht minder goed kunnen omgaan met onverteerbare ingeslikte (plastic) deeltjes dan bodemvissen die gewend zijn ook schelpen en zand in te slikken.