Search publications of the members of the Royal Belgian institute of natural Sciences
-
The RESPONSE project: Reactive transport modelling of point source contamination in soils and groundwater
- Point source contaminations origin from historic or current activities and occur in a variety of forms, extents and contaminants involved (e.g. landfills, industrial facilities, storage tanks, disposal of hazardous waste). Point source contaminations may pose risks to human health and the environment; it is therefore important to develop/improve current methodologies to assess the migration potential of contaminants in groundwater. Groundwater quality monitoring around contaminated sites is typically done by sampling piezometers. Modelling approaches can help to predict the spatial and temporal evolution of contamination plumes, design remediation strategies and assess health and environmental risks. Reactive transport models can potentially improve the prediction of contaminant routes, as they explicitly account for changing geochemical environments and chemical reactions during transport. In spite of recent advances, real-world applications remain scarce as these require large numbers of site-specific parameters. The aim of the RESPONSE project is to improve the use of reactive transport models that simulate the fate of inorganic and organic contaminants in soils and groundwater. More specifically, this project aims to (1) identify the minimum amount of site-specific parameters needed to predict reactive transport of inorganic pollutants (e.g. heavy metals) and (2) improve/simplify the modelling of transport of xenobiotic organic contaminants (XOC, e.g. hydrocarbons and pesticides). The transport of XOCs is particularly complex to model due to the effects and zonation of microbial activity at the plume fringe in polluted aquifers. The RESPONSE project focusses on typical groundwater pollution problems encountered around old municipal landfill sites and cemeteries. Municipal landfills can still release hazardous pollutants such as heavy metals and XOCs, even if they are covered by fresh ground layers after abandonment. Cemeteries can be considered a special case of landfill, releasing various compounds to the environment such as arsenic, mercury, bacteria, viruses and herbicides. Both location types are potential point sources for mixed groundwater pollution, typically including high concentrations of dissolved organic carbon (DOC), heavy metals and XOCs. The methodology in this project involves both experimental and modelling aspects. During the first screening stage, groundwater samples were collected from shallow piezometers at fifteen contaminated sites across Belgium (municipal landfills and cemeteries). Also, an improved reactive transport model is built based on HYDRUS1D-MODFLOW-PHREEQC to explicitly account for the dynamic behaviour of chemical conditions at the soil-ground water interface. Next, based on laboratory analyses, three case-study sites will be selected for further modelling and testing.
-
The RESPONSE project: Reactive transport modelling of point source contamination in soils and groundwater
- Point source contaminations origin from historic or current activities and occur in a variety of forms, extents and contaminants involved (e.g. landfills, industrial facilities, storage tanks, disposal of hazardous waste). Point source contaminations may pose risks to human health and the environment; it is therefore important to develop/improve current methodologies to assess the migration potential of contaminants in groundwater. Groundwater quality monitoring around contaminated sites is typically done by sampling piezometers. Modelling approaches can help to predict the spatial and temporal evolution of contamination plumes, design remediation strategies and assess health and environmental risks. Reactive transport models can potentially improve the prediction of contaminant routes, as they explicitly account for changing geochemical environments and chemical reactions during transport. In spite of recent advances, real-world applications remain scarce as these require large numbers of site-specific parameters. The aim of the RESPONSE project is to improve the use of reactive transport models that simulate the fate of inorganic and organic contaminants in soils and groundwater. More specifically, this project aims to (1) identify the minimum amount of site-specific parameters needed to predict reactive transport of inorganic pollutants (e.g. heavy metals) and (2) improve/simplify the modelling of transport of xenobiotic organic contaminants (XOC, e.g. hydrocarbons and pesticides). The transport of XOCs is particularly complex to model due to the effects and zonation of microbial activity at the plume fringe in polluted aquifers. The RESPONSE project focusses on typical groundwater pollution problems encountered around old municipal landfill sites and cemeteries. Municipal landfills can still release hazardous pollutants such as heavy metals and XOCs, even if they are covered by fresh ground layers after abandonment. Cemeteries can be considered a special case of landfill, releasing various compounds to the environment such as arsenic, mercury, bacteria, viruses and herbicides. Both location types are potential point sources for mixed groundwater pollution, typically including high concentrations of dissolved organic carbon (DOC), heavy metals and XOCs. The methodology in this project involves both experimental and modelling aspects. During the first screening stage, groundwater samples have been collected from shallow piezometers at fifteen contaminated sites (municipal landfills and cemeteries) across Belgium. Also, an improved reactive transport model is built based on HYDRUS1D-MODFLOW-PHREEQC to explicitly account for the dynamic behaviour of chemical conditions at the soil-ground water interface. Next, based on laboratory analyses, three case-study sites will be selected for further modelling and testing.
-
The GEPATAR project: GEotechnical and Patrimonial Archives Toolbox for ARchitectural conservation in Belgium
- Belgium is well-known for its diverse collection of built heritage, visited every year by millions of people. Because of its cultural and economic importance, conservation is a priority at both federal and regional levels. Monuments may suffer from structural instabilities related to industrial and urban development, such as groundwater extraction, mining and excavation activities. Adequate protection and preservation requires an integrated analysis of environmental, architectural and historical parameters. The aim of the GEPATAR project is to create an online interactive geo-information tool that integrates information about Belgian heritage buildings and the occurrence of ground movements. The toolbox will allow the user to view and be informed about buildings potentially at risk due to differential ground movements and thus help improving the management of built patrimony. Countrywide deformation maps spanning nearly 25 years were produced by applying advanced multi-temporal InSAR techniques to time-series of SAR data. We used StaMPS (Stanford Method for Persistent Scatterers; Hooper et al. 2012) to process ERS-1/2 and Envisat archive data and MSBAS (Multidimensional Small Baseline Subsets; Samsonov & d’Oreye 2012) to combine both ascending and descending tracks of Sentinel-1. High-resolution deformation maps of selected urban centres were obtained by processing VHR SAR data (TerraSAR-X and CosmoSkyMed). Within the GEPATAR toolbox, the country-scale deformation maps are integrated with other geo-data layers such as geology, land-use and the location of the built heritage; feature-based data fusion techniques and decision rules based on geomechanical expertise are combined to create ground movement risk maps. At the local scale the fusion process is more complicated due to the inclusion of non-spatial datasets, such as photographic and historical surveys, architectural and geotechnical data; at this scale decision rules are provided by engineering and architectural expertise. The output risk maps will be regularly updated with the availability of new SAR acquisitions. Some selected case-studies will be investigated at high resolution by means of on-site monitoring techniques as well as stability analysis to evaluate the applied approaches.
-
The GEPATAR project: GEotechnical and Patrimonial Archives Toolbox for ARchitectural conservation in Belgium
- Belgium is well-known for its diverse collection of built heritage, visited every year by millions of people. Because of its cultural and economic importance, conservation is a priority at both federal and regional levels. Monuments may suffer from structural instabilities related to industrial and urban development, such as groundwater extraction, mining and excavation activities. Adequate protection and preservation requires an integrated analysis of environmental, architectural and historical parameters. The aim of the GEPATAR project is to create an online interactive geo-information tool that integrates information about Belgian heritage buildings and the occurrence of ground movements. The toolbox will allow the user to view and be informed about buildings potentially at risk due to differential ground movements and thus help improving the management of built patrimony. Countrywide deformation maps spanning nearly 25 years were produced by applying advanced multi-temporal InSAR techniques to time-series of SAR data. We used StaMPS (Stanford Method for Persistent Scatterers; Hooper et al. 2012) to process ERS-1/2 and Envisat archive data and MSBAS (Multidimensional Small Baseline Subsets; Samsonov & d’Oreye 2012) to combine both ascending and descending tracks of Sentinel-1. High-resolution deformation maps of selected urban centres were obtained by processing VHR SAR data (TerraSAR-X and CosmoSkyMed). Within the GEPATAR toolbox, the country-scale deformation maps are integrated with other geo-data layers such as geology, land-use and the location of the built heritage; feature-based data fusion techniques and decision rules based on geomechanical expertise are combined to create ground movement risk maps. At the local scale the fusion process is more complicated due to the inclusion of non-spatial datasets, such as photographic and historical surveys, architectural and geotechnical data; at this scale decision rules are provided by engineering and architectural expertise. The output risk maps will be regularly updated with the availability of new SAR acquisitions. Some selected case-studies will be investigated at high resolution by means of on-site monitoring techniques as well as stability analysis to evaluate the applied approaches.
-
Atlas des Halictidae de France (Hymenoptera: Apoidea)
-
Contribution à la connaissance des Halictinae d'Espagne, avec un atlas des espèces de la Péninsule Ibérique (Hymenoptera: Apoidea: Halictidae)
-
Addition to the checklist of IUCN European wild bees (Hymenoptera: Apoidea)
-
A comparative analysis of organic and conventional agriculture’s impact on aquatic macro-invertebrates and ostracods.
-
Unravelling the eco-evolutionary dynamics of two non-marine ostracods in response to urbanization.
-
Cryptic diversity and speciation of endemic Cytherissa (Ostracoda, Crustacea) from Lake Baikal (Siberia).
-
Systematics of Afrotropical Eristalinae (Diptera: Syrphidae) using mitochondrial phylogenomics
-
3D models related to the publication: A heavyweight early whale pushes the boundaries of vertebrate morphology
-
Pseudoprionus bienerti waitzbaueri ssp. n. - eine neue Prioninae aus Jordanien (Coleoptera, Cerambycidae Prioninae)
-
L'étude micro-climatque de la salle du Dôme (Han-sur-Lesse): apports à la compréhension du signal saisonnier et de l'effet de site.
- Présentation : La croissance des stalagmites dans les grottes est intimement liée aux conditions climatiques extérieures. Pour cela, l’étude à haute résolution des signaux chimiques contenus dans leur structure interne (lamines) permet de reconstituer les variations des paramètres climatiques et donc de la saisonnalité du climat actuel et passé. Cependant, les études récentesa ont démontré un signal saisonnier dans les paramètres chimiques des stalagmites (Isotopes stables et éléments traces), fait assez particulier dans les cavités belges. Les mesures ponctuelles de températures et de PCO2 dans la salle du Dôme indiquent ainsi une influence de la climatologie souterraine sur ces paramètres et un certain déphasage avec les variations saisonnières en surface. La topographie de la grotte influence aussi localement cette climatologie souterraine. Une meilleure compréhension du fonctionnement actuel de la cavité avec un suivi plus étendu spatialement est nécessaire afin de mieux interpréter le signal saisonnier par l’identification: i) des valeurs seuils de température et de CO2 à l’origine du déphasage entre les changements saisonniers souterrains et ceux de surface, ii) des effets de site (tube à vent, piège à froid) sur les paramètres climatiques souterrains. Etude : Depuis janvier 2016, un programme étendu du suivi micro-climatique de la salle du Dome ou Trou de Han a été initié afin de mieux visualiser les paramètres climatiques souterrains (Température, CO2, pression, humidité) et leur variabilité spatiale et saisonnière au sein de la cavité dans le but de mieux interpréter les signaux saisonniers observés dans les stalagmites. Onze enregistreurs de température de type Niphargus, développés par le Service Géologique de Belgique, ont été répartis dans la salle. Une station automatique a été ajoutée en amont de la salle du Dôme pour un monitoring climatiques souterrains (Température, CO2, pression, humidité). En parallèle, un suivi mensuel de la concentration en CO2 a été effectué sur ces onze stations. Conclusions : Les premiers résultats de cette étude révèlent une variabilité spatiale de la concentration en CO2 et de la température liée à la proximité de la sortie, de la Lesse souterraine et du siphon (effet de source). En revanche, au niveau de la plateforme et jusqu’au Trône de Pluton, la topographie du site n’a qu’une faible incidence sur la température inter-site. La magnitude de ces écarts n'excède par 0.5 °C dans la zone la moins influencée par l'effet de source comme la plateforme. Mise en rapport aux changements saisonniers extérieurs, la variabilité temporelle des stations renseigne deux résultats significatifs. La concentration en CO2 entre stations dans la salle du Dôme varie généralement avec des amplitudes comparables (±100 ppm). Ceci indique une réponse générale du système de circulation interne de la grotte face aux changements saisonniers extérieurs. A l'opposé, la température dans la salle, variant en fonction de l’effet de source, montre une réponse différée entre stations. La galerie des draperies ainsi que la zone de la plateforme suivent la température extérieure après avoir atteint une valeur seuil de température. Afin d’illustrer les variations spatio-temporelles de ces paramètres, ces mesures ont été interpolées via le programme DIVAb développé par l'Université de Liège. a Verheyden et al., 2008 ; Van Ramperbergh et al., 2013 b http://modb.oce.ulg.ac.be/mediawiki/index.php/DIVA
-
Palaeogenomic analysis of black rat (Rattus rattus) reveals multiple European introductions associated with human economic history
- The distribution of the black rat (Rattus rattus) has been heavily influenced by its association with humans. The dispersal history of this non-native commensal rodent across Europe, however, remains poorly understood, and different introductions may have occurred during the Roman and medieval periods. Here, in order to reconstruct the population history of European black rats, we first generate a de novo genome assembly of the black rat. We then sequence 67 ancient and three modern black rat mitogenomes, and 36 ancient and three modern nuclear genomes from archaeological sites spanning the 1st-17th centuries CE in Europe and North Africa. Analyses of our newly reported sequences, together with published mitochondrial DNA sequences, confirm that black rats were introduced into the Mediterranean and Europe from Southwest Asia. Genomic analyses of the ancient rats reveal a population turnover in temperate Europe between the 6th and 10th centuries CE, coincident with an archaeologically attested decline in the black rat population. The near disappearance and re-emergence of black rats in Europe may have been the result of the breakdown of the Roman Empire, the First Plague Pandemic, and/or post-Roman climatic cooling.
-
Subsistence strategies in the Inner Congo Basin since the 14th century AD: the faunal remains from Nkile and Bolondo (DR Congo).
- The faunal remains are described from Nkile and Bolondo, two archaeological sites in the equatorial rainforest of the Democratic Republic of Congo. Both river-side settlements, located in the Ruki-Tshuapa basin and dating to between the 14th century to the second half of the 20th century, show a heavy reliance on aquatic food resources. The animal remains show that fishing was a major subsistence activity, whereas hunting, slaughtering of domestic stock and harvesting of molluscs were less frequent activities. The contribution to the diet of the different animal taxa suggested by the zooarchaeological data is in line with recently published stable isotope results obtained on humans and animals from Bolondo. The type of fish, and in particular their reconstructed sizes, show that the major exploited fishing grounds were shallow waters that became accessible during the low water seasons (nowadays July-August and a minor season in March at both sites). The proportions of the exploited fish taxa are comparable to those marketed nowadays in larger urban centres. Juvenile fish, and to some extent, small crocodiles, were heavily exploited but it is argued that at the time this was still a sustainable activity that did not deplete the fauna as much as today since human populations were smaller and the fishing gear less effective.
-
Étude ostéologique de deux crémations provenant du site de Postel (Province d'Anvers, âge du Bronze)
- Two cremations dating from the Bronze Age were discovered in the 1950s in a burial mound in Postel in the province of Antwerp. The colour of the skeletal remains indicates a homogeneous cremation with a temperature of at least 800°C. The most ancient individual (dated to phase I of the construction of the burial mound) is the most complete: about ¾ of its remains, which belong to all anatomical categories, were transferred from the pyre to the grave. The osteological study reveals that it was probably an adult male who was at least 25 years of age. The second subject is more recent (dated to Phase III) and is thought to have been an individual of undetermined sex, under 20 years old. The smaller quantity of remains and the absence of some anatomical categories, including fragile and small bones, that this was a deliberate sorting made by the cremation officiant. This type of selection has already been seen in other Belgian sites dating from the Bronze Age and later.
-
Saint Perpète de Dinant, à la lumière des données anthropobiologiques, archéométriques et écrites
- While he is mentioned as bishop of Maastricht between the late 6th century and the beginning of the 7th century by the medieval Liège chronicles, starting with the Gesta episcoporum written by Hériger de Lobbes (ca 980), Perpète, whose relics are preserved today in the collegiate church of Ste-Marie-et-St-Perpète in Dinant (prov. Namur), was excluded from the critical list of the bishops of Tongres-Maastricht- Liège. However, a rereading of the written sources mentioning him and the recent contribution of archaeometry and paleoanthropology invite us to rehabilitate Perpète as bishop, as a historical figure, and no longer only as an object of veneration. His burial in Dinant, a small agglomeration in the Mosan basin, is in keeping with the practice of the bishops of Tongeren-Maastricht who focused their efforts at Christianisation in the most dynamic communities of their diocese during the Merovingian era. This burial, in the St-Vincent church as reported by Gilles d'Orval’s Gesta episcoporum around 1250, and the spread of the cult of this saint from Saragossa in the north of Gaul plead in favour of the existence of this church —at the latest in ca 600. The transfer of the relics of St. Perpète to the church of Ste-Marie in Dinant took place at the latest in 1096, when it had the double dedication of Ste-Marie-et- St-Perpète. It’s probably part of the programme of assertion of power of the bishops of Liège in Dinant between the late 10th century and the late 11th century. Alors qu’il est mentionné comme évêque de Maastricht entre la fin du 6e et le début du 7e s. par les grandes chroniques liégeoises médiévales, à commencer par les Gesta episcoporum d’Hériger de Lobbes en ca 980, Perpète, dont les reliques sont conservées aujourd’hui en la collégiale Ste-Marie-et-St-Perpète de Dinant (prov. Namur), a été exclu de la liste critique des évêques de Tongres-Maastricht-Liège. Or une relecture des sources écrites le mentionnant et l’apport récent de l’archéométrie et de la paléoanthropologie invitent à réhabiliter Perpète comme évêque, comme personnage historique, et non plus seulement comme objet de vénération. Son inhumation à Dinant, agglomération du bassin mosan, s’inscrit dans la pratique des évêques de Tongres-Maastricht qui concentraient leurs efforts de christianisation dans les communautés les plus dynamiques du diocèse à l’époque mérovingienne. Cette inhumation, en l’église St-Vincent comme le rapportent les Gesta episcoporum de Gilles d’Orval vers 1250, et la diffusion du culte de ce saint saragossais dans le nord de la Gaule plaident en faveur de l’existence de cette église au plus tard en ca 600. Le transfert des reliques de S. Perpète vers l’église Ste-Marie de Dinant eut lieu au plus tard en 1096, lorsque celle-ci portait la double dédicace Ste-Marie-et-St-Perpète, et s’inscrit probablement dans le programme d’affirmation du pouvoir des évêques de Liège à Dinant entre la fin du 10e s. et la fin du 11e s. Perpète, dessen Reliquien heute in der Stiftskirche Ste-Marie-et-St-Perpète in Dinant (Provinz Namur) aufbewahrt werden, wird von den mittelalterlichen Lütticher Chroniken, beginnend mit der Gesta episcoporum von Hériger de Lobbes um 980, als Bischof von Maastricht zwischen Ende des 6. Jahrhunderts und Anfang des 7. Jahrhunderts erwähnt. Trotzdem wurde er von der kritischen Liste der Bischöfe von Tongern-Maastricht-Lüttich ausgeschlossen. Ein erneutes Lesen der schriftlichen Quellen, in denen er erwähnt wird, und der jüngste Beitrag der Archäometrie und Paläoanthropologie laden uns jedoch ein, Perpète als Bischof, als historische Figur und nicht mehr nur als Gegenstand der Verehrung, zu rehabilitieren. Seine Beerdigung in Dinant, einer Ansiedlung im Mosan-Becken, entspricht der Praxis der Bischöfe von Tongern-Maastricht, die sich während der Merowingerzeit auf die Christianisierung in den dynamischsten Gemeinden der Diözese konzentrierten. Diese Beerdigung in der Saint-Vincent-Kirche, wie sie von Gilles d’Orvals Gesta episcoporum um 1250 berichtet wurde, und die Verbreitung des Kultes dieses Heiligen aus Saragossa im Norden Galliens sprechen für die Existenz dieser Kirche spätestens um. 600. Die Übergabe der Reliquien des Heiligen Perpète an die Kirche Ste-Marie in Dinant erfolgte spätestens 1096, als sie die doppelte Widmung von Ste-Marie-et-St-Perpète trug. Sie ist wahrscheinlich Teil des Programms der Machtübernahme der Bischöfe von Lüttich in Dinant zwischen dem Ende des 10. Jahrhunderts und dem Ende des 11. Jahrhunderts.
-
Les restes humains non-incinérés d’époque gallo-romaine du Musée Gallo-Romain de Tongres. Une étude anthropologique et paléopathologique
- En Belgique, les restes humains datés de la période gallo-romaine restent peu étudiés par rapport aux époques plus récentes. Cela s’explique notamment par la pratique de l’incinération qui est majoritaire à cette période ainsi que par le peu de nécropoles découvertes dans nos régions, en particulier celles comportant des sépultures à inhumation. À travers cette étude, nous avons étudié les ossements humains de 56 individus principalement issus de la nécropole principale de l’importante ville de Tongres (province de Limbourg, Flandre, Belgique). L’espace funéraire fut utilisé du Ier au IVe siècle bien que l’inhumation concerne majoritairement le IIIe et le IVe siècle. Le but de notre approche était de proposer une caractérisation de la population (sexe, âge, stature) ainsi qu’une large étude paléopathologique (pathologies dentaires, infections, fractures, marqueurs de stress non-spécifiques, modifications dégénératives des articulations ainsi que de nombreux cas pathologiques individuels). Les nombreuses observations réalisées ont été confrontées entre elles mais aussi avec des données contextuelles connues telles que le type de tombe, la répartition spatiale, la datation et les résultats de sites similaires. Ce qui nous a permis de distinguer des tendances intéressantes au sein de la population ainsi que des différences en fonction du groupe social. La présente étude a permis de mieux connaître la population de Tongres, l’une des cités antiques gallo-romaines les plus importantes de Belgique, ainsi que les nombreuses pathologies et stress auxquels elle était soumise. Mais également de comprendre leur répartition au sein de l’espace et de la vie sociale et proposer de nombreuses perspectives.
-
Étude des vestiges anthropologiques, fauniques et archéologiques découverts dans la Grotte des Enfants à Freyr, Belgique (Néolithique récent)
- En 1964, un groupe de spéléologues amateurs de Villers-la-Ville, appelé "Vampire", fouille une cavité dans les Rochers de Freyr situés dans la Province de Namur (Belgique). Les vestiges exhumés sont actuellement conservés au Musée régional d’Histoire naturelle de Mons. Le matériel archéologique est pauvre et composé principalement d’éclats de silex. Il est difficilement datable sans contexte, ni documentation précise. Notre inventaire recense 557 restes humains et 151 restes fauniques. L’étude préliminaire de la faune indique principalement une accumulation de proies par des carnivores et la présence d’animaux fouisseurs. Aucune trace de feu ou de boucherie n’a été notée. L’étude anthropologique montre que, comme dans les nombreuses autres sépultures collectives du Bassin mosan, les squelettes humains sont incomplets et les os fragmentés. Elle révèle qu’au moins six (voire sept) individus ont été placés dans cette grotte. Trois d’entre eux ont été datés au radiocarbone et remontent au Néolithique Récent. Le résultat le plus surprenant est qu’il s’agit uniquement de sujets immatures (ce qui expliquerait le nom donné à la grotte). Le plus jeune serait décédé entre 1 et 3 ans et le plus âgé est un adolescent. C’est à ce dernier qu’appartiendrait le seul crâne conservé. Afin de représenter l’état de conservation de chaque os de cette sépulture collective, nous avons créé des fiches spécifiques aux individus immatures qui pourront être utiles à tous ceux qui étudient des ensembles funéraires rassemblant de nombreux non-adultes. Aucune trace de pathologies graves n’a été relevée mais tous les tibias présentaient des lignes de Harris et 17 % des dents isolées étaient atteintes d’hypoplasie de l’émail dentaire. On dénombre également un cas de spina bifida atlantis. Parmi les particularités anatomiques, signalons une perforation olécranienne de l’humérus, une incisive en forme de pelle et une fosse d’Allen sur un des fémurs.
