Zrównoważone doładowanie AQUIfer w celu zwiększenia odporności usług GROundWater w warunkach zwiększonego ryzyka suszy.

Przyszły klimat, trendy wzrostu populacji i zmiany w użytkowaniu gruntów zwiększają ryzyko związane z bezpieczeństwem środowiskowym i ludzkim w wielu częściach świata. Częstotliwość występowania suszy wzrasta w skali globalnej, o czym świadczą niedawne poważne susze w Europie i Afryce Południowej, które poważnie zagroziły bezpiecznemu dostępowi do zasobów wodnych, nie tylko do spożycia przez ludzi i nawadniania, ale także do zastosowań przemysłowych i funkcji ekologicznych. Dlatego też istnieje pilna potrzeba opracowania metod zwiększenia odporności systemów zaopatrzenia w wodę w obliczu rosnącego ryzyka suszy. W tym kontekście wody gruntowe są najbardziej skuteczną i skalowalną opcją magazynowania wody, będąc mniej zagrożone zanieczyszczeniem w porównaniu do zbiorników powierzchniowych. Jednak w ciągu ostatnich dziesięcioleci zmiany w użytkowaniu gruntów (np. niekontrolowana urbanizacja) i nieefektywne zarządzanie drastycznie zmniejszyły zasilanie wód podziemnych, prowadząc do ograniczonego uzupełniania warstw wodonośnych.

Nadrzędnym celem AQUIGROW jest rozwiązywanie podstawowych zagrożeń związanych z wodą dla bezpieczeństwa ludzi i ekosystemów wodnych w szerokim zakresie klimatów (od suchego do półwilgotnego) zawartych w naszych lokalizacjach testowych oraz wspólne opracowywanie wytycznych dotyczących lepszego zarządzania zasobami wodnymi w przyszłości. Naszą główną zasadą jest wspólne zarządzanie zasobami wody niebieskiej (tj. wody w warstwach wodonośnych, jeziorach i rzekach) i zielonej (tj. wilgoci w glebie) w celu zidentyfikowania i rozwiązania krytycznych kwestii związanych z suszami hydrologicznymi, rolniczymi, społeczno-gospodarczymi i ekologicznymi, co skutkuje wspólnymi ramami dla zaspokojenia wielu potrzeb w zakresie wysokiej jakości wody do poboru wody, przepływów środowiskowych i zapotrzebowania na wodę do upraw. Ogólnymi celami projektu AQUIGROW są: (i) ilościowe określenie bieżących strumieni zasilania w kilku badanych warstwach wodonośnych (Europa, Izrael i RPA); (ii) zidentyfikowanie krytycznych kwestii w zrównoważonym zarządzaniu tymi warstwami wodonośnymi; (iii) opracowanie narzędzi numerycznych i rozwiązań w zakresie zarządzania w celu poprawy strumieni zasilania i ich jakości, aby zwiększyć dostępne magazynowanie wód podziemnych i zachować ich wykorzystanie, zwłaszcza w czasach suszy. Trwałe skutki projektu AQUIGROW będą korzystne dla kilku zainteresowanych stron (np. przedsiębiorstw wodociągowych, władz irygacyjnych, rolników), z oczywistymi i ostatecznymi korzyściami dla ogółu społeczeństwa.

Zanieczyszczenie gleby stanowi poważne zagrożenie dla ludzi i środowiska. Proponujemy osiągnięcie remediacji i rządowej odbudowy skażonych gleb teraz (ARAGORN) poprzez opracowanie i wdrożenie kompletnych ram. Ramy te rozpoczynają się od identyfikacji zanieczyszczonych miejsc i przedstawiają drzewo decyzyjne w celu zidentyfikowania strategii remediacji i rekultywacji oraz przyczyniają się do realizacji celów strategii UE w zakresie gleby. Ramy są oparte na postępie naukowym i dostosowane do pełnego wspierania publicznych i prywatnych zarządców gruntów w podejmowaniu skutecznych działań w celu ochrony, rekultywacji i przywracania środowiska na zanieczyszczonych glebach Europy.

ARAGORN zapewni lepszy wgląd w zanieczyszczone miejsca i usprawni podejmowanie decyzji dotyczących remediacji i odbudowy poprzez wdrożenie solidnych narzędzi mapowania i monitorowania, które są odpowiednie do celu i obejmują szeroki zakres zanieczyszczeń. Zaniedbane zanieczyszczone miejsca zostaną zidentyfikowane za pomocą odpowiednich strategii monitorowania i podejmowania decyzji. Umożliwi to publicznym i prywatnym interesariuszom zanieczyszczonych terenów przejście od godnej pożałowania rekultywacji do rekultywacji naprawczej.

ARAGORN opracuje i przetestuje strategie rekultywacji i zrównoważone rozwiązania w zakresie odkażania gleby, a także opracuje i wdroży rozwiązania oparte na przyrodzie, poprawi wiedzę na temat różnorodności biologicznej i zapewni ramy dla stopniowego podejmowania decyzji w zakresie najlepszego podejścia do odpornej odbudowy w różnych krajach europejskich. Kompletne ramy zostaną opracowane wraz ze strategicznym zaangażowaniem zarządców gruntów w całej Europie oraz poprzez zakorzenienie wiedzy poprzez procesy współtworzenia i zrównoważoną infrastrukturę.

Wdrożenie projektu zostanie przeprowadzone przez silny zespół multidyscyplinarnych naukowców i praktyków, którzy będą stale współpracować z różnymi zainteresowanymi stronami w całej Europie na poziomie lokalnym, krajowym i unijnym. Połączymy zarządców gruntów i sektory w całej Europie, aby podjąć skuteczne działania na rzecz zdrowia gleby i zapewnić długotrwałe powiązania i wsparcie dla kilku polityk UE i zobowiązań międzynarodowych.

Narzędzie do analizy wód gruntowych i oceny zanieczyszczeń

Obszary przybrzeżne są nieocenionymi ekosystemami z kluczowymi zasobami dla rozwoju gospodarczego i społecznego. Najbardziej niepokojącymi i powszechnymi problemami na obszarach przybrzeżnych w Europie i na całym świecie są zasolenie zasobów słodkiej wody zarówno ze źródeł naturalnych, jak i antropogenicznych oraz wypłukiwanie wody w rolnictwie z powodu intensywnych praktyk, które muszą zagwarantować rosnące zapotrzebowanie na żywność. Oczekuje się, że oba te zjawiska ulegną dalszemu zaostrzeniu ze względu na zachodzące zmiany klimatyczne i częstsze ekstremalne zjawiska hydroklimatyczne, prowadzące do stresu związanego z zasobami wodnymi, a ostatecznie do zanieczyszczenia wód gruntowych.

Ogólnym celem DATASET jest opracowanie skutecznego narzędzia wspomagającego ochronę i regulację wykorzystania zasobów wodnych i zarządzania nimi w przybrzeżnych warstwach wodonośnych, biorąc pod uwagę wszystkie dynamiczne warunki spowodowane trwającymi zmianami klimatycznymi i częstszymi ekstremalnymi zjawiskami hydroklimatycznymi. W tym kontekście ocena podatności warstwy wodonośnej na procesy zasolenia i wymywania rolniczego stanowi podstawowe narzędzie do rozsądnego zarządzania zasobami wód podziemnych. Nowość DATASET polega na wdrożeniu holistycznego podejścia do ilościowego określenia podatności obszarów przybrzeżnych zarówno na procesy zasolenia, jak i wymywania rolniczego. Indeks DATASET zostanie zbudowany na otwartych danych opartych na dostępnych globalnych i regionalnych zbiorach danych, eliminując zależność od lokalnego pobierania próbek i czyniąc ocenę całkowicie bezkosztową. Stworzenie platformy internetowej i zupełnie nowej wtyczki opartej na GIS pozwoli szerokiemu gronu odbiorców na zastosowanie indeksu DATASET na całym świecie, zapewniając skuteczne rozwiązania nie tylko dla rzeczywistego zarządzania zasobami wodnymi, ale także dla przyszłych scenariuszy.

EDAPHOS proponuje holistyczne i innowacyjne podejście do zarządzania gruntami, aby przyczynić się do realizacji misji “Porozumienie w sprawie gleby dla UE” i jej celu szczegółowego “Zmniejszenie zanieczyszczenia gleby i wzmocnienie rekultywacji”. EDAPHOS opracuje ramy dla rekultywacji gruntów i ekologicznej odbudowy skażonych obszarów z wykorzystaniem technologii opartych na rozwiązaniach naturalnych (NBS), aby przyspieszyć przywracanie skażonych gruntów do stanu zdrowego ekosystemu i uczynić ekologiczną odbudowę głównym przedsięwzięciem biznesowym. EDAPHOS poprawi monitorowanie zanieczyszczonych gleb i zrozumienie dokładnych źródeł zanieczyszczeń w wybranych regionach UE poprzez połączenie solidnych narzędzi teledetekcji i metod opartych na GIS, które zostaną zastosowane na reprezentatywnych terenach terytorialnych. Metody i wskaźniki oceny ryzyka specyficzne dla danego miejsca, oparte na koncepcji TRIAD i uwzględniające źródła, drogi, narażenie i skutki zanieczyszczenia gleby, zostaną opracowane i zastosowane w 7 studiach przypadków. EDAPHOS przeprowadzi badania laboratoryjne i terenowe w celu walidacji gotowości technologicznej i opłacalności NBS jako skutecznej strategii remediacji w celu zmniejszenia zanieczyszczenia gleby w warunkach miejskich, podmiejskich i wiejskich oraz użytkowania gruntów. EDAPHOS oceni wpływ środowiskowy, społeczny i ekonomiczny wybranych lokalizacji NBS i opracuje najbardziej odpowiednie wskaźniki ilościowe i KPI, które dokładnie i wiarygodnie przedstawiają ich zintegrowane wyniki społeczno-środowiskowe zarówno pod względem korzyści ekonomicznych (np. wzrost wartości usług ekosystemowych, końcowe związki fitoremediacyjne do dalszej waloryzacji przemysłowej), jak i potencjału zapobiegania kosztom (np. redukcja śladu środowiskowego), wraz z dostosowanymi ekologicznymi instrumentami finansowymi w celu ustanowienia samowystarczalnego i replikowalnego unijnego rynku NBS. W celu zapewnienia opartych na danych narzędzi do prognozowania, analizowania i ustalania ilościowych relacji procesów wieloskalowych, w całym projekcie zostaną wdrożone techniki sztucznej inteligencji.

Projekt Information-based Strategies for LAND Remediation (ISLANDR) ma charakter interdyscyplinarny i wielopodmiotowy, a jego celem jest promowanie realizacji celów Zielonego Ładu, w szczególności osiągnięcie zerowego poziomu zanieczyszczenia poprzez zmniejszenie zanieczyszczenia gleby i poprawę jej rekultywacji. ISLANDR zapewni szereg narzędzi i metod wspierających: (1) określenie źródeł zanieczyszczenia gleby, (2) ocenę ryzyka, (3) wdrożenie zrównoważonego i opartego na ryzyku zarządzania gruntami (SRBLM), (4) włączenie szerszego podejścia do wyceny w przypadkach finansowych i inwestycyjnych, (5) ściślejszą integrację decyzji dotyczących zanieczyszczenia gleby i planowania przestrzennego oraz (6) kluczowe ustalenia polityczne związane ze strategią dotyczącą gleby, proponowanym prawem dotyczącym zdrowia gleby i innymi obszarami polityki, w których gleba ma kluczowe znaczenie. ISLANDR przyjmuje starannie ukierunkowane podejście ze względu na dużą istniejącą bazę wiedzy i zaprojektował swoje wyniki tak, aby były łatwo przyswajalne przez wiele grup docelowych (w tym: interesy polityczne, planiści i organy regulacyjne, zarządcy terenów i ich usługodawcy). Zadbano o to, aby zapewnić wsparcie dla budowania potencjału, a także zaspokoić potrzeby długoterminowych repozytoriów (np. EUSO). Innowacje obejmują wykorzystanie CBA w celu zapewnienia solidnej wyceny równoległych korzyści w celu poprawy przypadków biznesowych; podstawy techniczne funkcjonalności gleby jako receptora “zdrowia gleby” oraz analizy okien operacyjnych NBS i innych środków zaradczych o niskim nakładzie. ISLANDR wykorzystuje 7 obszarów testowych w całej Europie, aby zapewnić rzeczywisty kontekst badawczy i wyniki testów drogowych, w tym obszary dotknięte konsekwencjami zielonej transformacji. Okrągłe stoły na tych obszarach zapewniają aktywny dialog z lokalnymi interesariuszami oraz podstawę do szybkiego wdrożenia i realizacji nowych projektów. Kluczowym celem ISLANDR jest ułatwienie rekultywacji gleby w sytuacjach, w których sprawa jest ekonomicznie marginalna lub negatywna, poprzez zapewnienie dokładniejszego zrozumienia metod niskonakładowych i szerszej propozycji wartości dla przypadków inwestycyjnych i planowania finansowego.

Wykorzystanie tworzyw sztucznych w rolnictwie ogromnie wzrosło w ostatnich dziesięcioleciach, powodując zanieczyszczenie gleby pozostałościami tworzyw sztucznych tworzącymi oprócz makroplastików mikro (MP) i nanoplastiki (NP). MINAGRIS ma na celu przyczynienie się do zdrowych gleb w Europie poprzez zapewnienie głębszego zrozumienia i narzędzi do oceny wpływu MP i NP na zdrowie gleb rolniczych. Aby stworzyć przegląd rzeczywistej sytuacji w całej Europie, MINAGRIS oceni wykorzystanie różnych polimerów z tworzyw sztucznych w systemach rolniczych w 11 studiach przypadków w całej Europie i zidentyfikuje wynikające z tego rodzaje i stężenia MP i NP. Dodatkowo ocenione zostanie stężenie innych czynników stresogennych w glebie, takich jak pestycydy i leki weterynaryjne. MINAGRIS zapewni zatwierdzone narzędzia analityczne, które pozwolą na ilościowe określenie i identyfikację MP i NP w glebach. W oparciu o wyniki uzyskane w studium przypadku, przeprowadzone zostaną kontrolowane eksperymenty w celu przeanalizowania wpływu MPs i NPs na fizyko-chemiczne właściwości gleby, bioróżnorodność gleby, produktywność roślin i usługi ekosystemowe, a także ich potencjalny transfer do innych części środowiska i roślin. Ponadto oceniane są efekty synergiczne z innymi czynnikami stresogennymi.

Kwantyfikacja wpływu MNP na różnorodność biologiczną gleby i wydajność rolnictwa, ich transport i degradację w środowisku, ich wpływ na elementy społeczno-ekonomiczne oraz synergie między nimi wszystkimi umożliwią identyfikację, w wieloczynnikowej wizji, korzyści i zagrożeń związanych ze stosowaniem tworzyw sztucznych w rolnictwie. W oparciu o wyniki, MINAGRIS określi ilościowo ekonomiczne, środowiskowe i społeczne konsekwencje niezrównoważonego zarządzania glebą na poziomie pola i gospodarstwa w różnych regionach biogeograficznych oraz, poprzez podejście wielopodmiotowe (MAA), opracuje praktyczny zestaw narzędzi dla rolników i z rolnikami do szybkiej oceny narażenia gleby, jednocześnie podnosząc świadomość odpowiednich interesariuszy i użytkowników końcowych na ten temat.

PHISHES ma na celu uzupełnienie brakującego ogniwa między danymi na temat zdrowia gleby a działaniami na rzecz ochrony gleb. To brakujące ogniwo pociąga za sobą zdolność predykcyjną w zakresie konsekwencji działań w zakresie zapewniania funkcji gleby i powiązanych usług ekosystemowych, biorąc pod uwagę wykorzystanie gleby, zanieczyszczenie gleby i różne czynniki, takie jak zmiany klimatu. W związku z tym głównym pytaniem naukowym poruszanym w PHISHES jest: “W jaki sposób użytkowanie gleby i zanieczyszczenie gleby wpływają na funkcje gleby i związane z nimi usługi ekosystemowe, w obecności głównych czynników, takich jak zmiany klimatu, i jak możemy przewidzieć wpływ środków łagodzących i adaptacyjnych?”. Podczas gdy większość zespołów badawczych zajmuje się tym pytaniem w sposób jakościowy / półilościowy, wykorzystując np. analizę wielokryterialną i wskaźniki zdrowia gleby, ambicją PHISHES jest zapewnienie ilościowych możliwości przewidywania za pośrednictwem platformy cyfrowej PHISHES.

Aby to osiągnąć, PHISHES będzie opierać się na kilku wcześniej istniejących zintegrowanych narzędziach symulacyjnych; w szczególności modelu MIKE SHE, który zapewnia elastyczne ramy dla zintegrowanego modelowania hydrologicznego oraz modelu DAISY, dobrze przetestowanego mechanistycznego modelu agroekologicznego systemu gleba-roślina-atmosfera. Skuteczne połączenie takich modeli znacznie zwiększy zdolność do oceny wpływu zmian w użytkowaniu gruntów na usługi ekosystemowe gleby. Posłuży to do oceny wpływu różnych działań na usługi glebowe, tj. zrównoważone praktyki rolnicze (np. rzędy żywopłotów w celu zatrzymania wilgoci i zmniejszenia erozji; rolnictwo bez uprawy roli, płodozmian), rozwiązania w zakresie rekultywacji / remediacji gruntów (np. rozwiązania oparte na przyrodzie), rozwiązania w zakresie zapobiegania zanieczyszczeniom itp. Wyniki symulacji scenariuszy zostaną przełożone na zalecenia dotyczące polityk mających na celu zachowanie zdrowia gleby i promowanie funkcji gleby i związanych z nią usług ekosystemowych. Konsorcjum PHISHES łączy kompetencje od gleboznawstwa po hydrologię i kształtowanie polityki.

Przytłaczające dowody naukowe dostarczone przez korpus akademicki wskazują, że aby poradzić sobie z pochodzeniem i negatywnym wpływem zanieczyszczenia substancjami odżywczymi na wodę, glebę i różnorodność biologiczną, należy zastosować szerokie podejście systemowe krajobraz-rzeka-morze. Powinno to obejmować zrównoważone praktyki zarządzania gruntami (zwłaszcza rolnymi), ulepszone oczyszczanie ścieków i wykonalne strategie przywracania przyrody. Projekt SEACURE będzie miał na celu zademonstrowanie, zwiększenie skali i powielanie skutecznych innowacji w zakresie systemowego zapobiegania i ograniczania zanieczyszczenia substancjami odżywczymi w basenie Morza Śródziemnego, zgodnie z ramami ekosystemu innowacji zapewnianymi przez trwające śródziemnomorskie projekty Lighthouse (jako BlueMissionMed) oraz w ścisłej współpracy z powiązanymi działaniami realizowanymi przez regionalne żywe laboratoria zdrowia gleby na tym obszarze.
Projekt przeznacza środki na regionalne zwiększenie skali i powielanie skutecznych strategii zarządzania składnikami odżywczymi poświęconych: i) zmniejszeniu zanieczyszczenia gleby i poprawie jej rekultywacji; ii) zmniejszeniu zużycia nawozów i strat składników odżywczych; oraz iii) zapobieganiu, minimalizowaniu i rekultywacji zanieczyszczeń składnikami odżywczymi w ekosystemach słodkowodnych i morskich, w sześciu jednostkach terytorialnych (Mar Menor i Central Catalunya w Hiszpanii, delta Padu i rzeka Esino we Włoszech oraz delta rzeki Axios i równina Tesalii w Grecji). Z jednej strony oceniona zostanie rentowność i wpływ. Z drugiej strony, partnerzy będą działać na rzecz innowacji: przyjęcia polityki, świadomości społecznej, budowania potencjału i dostępności finansowania. Regionalne plany biznesowe dotyczące zwiększenia skali skutecznych strategii w jednostkach terytorialnych zostaną opracowane, wykorzystując regionalną mobilizację ekosystemów innowacji już przeprowadzoną w ramach projektu. Wreszcie, powielanie wiedzy będzie wspierane dzięki pomocy technicznej dla regionów stowarzyszonych poprzez granty FSTP. Podsumowując, projekt przyjmuje podejście oparte na wpływie misji, współpracując z podmiotami w celu maksymalizacji wykorzystania jego wyników.