This paper offers a new mechanism in order to Nash-implement a Pareto optimal level of ambient pollution. As usuas in the literature on non point source pollution, the proposed scheme is not conditional on individual emissions, since they are not observable; rather it is conditional on aggregate emission. But the novelty here is that we do not assume the regulator knows the agents'preferences, with which he could identify the target level of aggregate emission. Our mechanism dispenses with this information, yet it achieves Pareto optimality provided that the number of agents involved in the problem is known.

This paper offers a new mechanism in order to Nash-implement a Pareto optimal level of ambient pollution. As usuas in the literature on non point source pollution, the proposed scheme is not conditional on individual emissions, since they are not observable; rather it is conditional on aggregate emission. But the novelty here is that we do not assume the regulator knows the agents'preferences, with which he could identify the target level of aggregate emission. Our mechanism dispenses with this information, yet it achieves Pareto optimality provided that the number of agents involved in the problem is known.

Field measurements and open-top chamber experiments using nine current European winter wheat cultivars provided a data set that was used to revise and improve the parameterisation of a stomatal conductance model for wheat, including a revised value for maximum stomatal conductance and new functions for phenology and soil moisture. For the calculation of stomatal conductance for ozone a diffusivity ratio between O(3) and H(2)O in air of 0.663 was applied, based on a critical review of the literature. By applying the improved parameterisation for stomatal conductance, new flux-effect relationships for grain yield, grain mass and protein yield were developed for use in ozone risk assessments including effects on food security. An example of application of the flux model at the local scale in Germany shows that negative effects of ozone on wheat grain yield were likely each year and on protein yield in most years since the mid 1980s.

Field measurements and open-top chamber experiments using nine current European winter wheat cultivars provided a data set that was used to revise and improve the parameterisation of a stomatal conductance model for wheat, including a revised value for maximum stomatal conductance and new functions for phenology and soil moisture. For the calculation of stomatal conductance for ozone a diffusivity ratio between O(3) and H(2)O in air of 0.663 was applied, based on a critical review of the literature. By applying the improved parameterisation for stomatal conductance, new flux-effect relationships for grain yield, grain mass and protein yield were developed for use in ozone risk assessments including effects on food security. An example of application of the flux model at the local scale in Germany shows that negative effects of ozone on wheat grain yield were likely each year and on protein yield in most years since the mid 1980s.

Field measurements and open-top chamber experiments using nine current European winter wheat cultivars provided a data set that was used to revise and improve the parameterisation of a stomatal conductance model for wheat, including a revised value for maximum stomatal conductance and new functions for phenology and soil moisture. For the calculation of stomatal conductance for ozone a diffusivity ratio between O₃ and H₂O in air of 0.663 was applied, based on a critical review of the literature. By applying the improved parameterisation for stomatal conductance, new flux-effect relationships for grain yield, grain mass and protein yield were developed for use in ozone risk assessments including effects on food security. An example of application of the flux model at the local scale in Germany shows that negative effects of ozone on wheat grain yield were likely each year and on protein yield in most years since the mid 1980s.

Chemical composition of soil solution provides information on the availability of nutrients and potentially toxic substances to plant roots and mycorrhizas. It is therefore used to monitor impacts of air pollutants on soils. In this study we examined two soil solution parameters, base cations/aluminium ratio (Bc/Altot ratio) and inorganic nitrogen concentration (N), in samples collected at 300 intensive monitoring plots of the International Co-operative Programme on Assessment and Monitoring of Air Pollution Effects on Forests (ICP Forests) from the early 1990s to 2006 in order to detect possible critical limit exceedances (CLimE). CLimE for Bc/Altot ratio indicating negative effects for tree growth were only rarely detected. Quite the contrary was observed in CLimE for inorganic N concentrations where the safety limits were frequently exceeded in parts of Europe. Especially noteworthy is the number of the plots where leaching of N from forest soils occurred over the studied period.With ongoing high atmospheric N input into forest soils, we expect critical limits to be exceeded in the future as well.

Chemical composition of soil solution provides information on the availability of nutrients and potentially toxic substances to plant roots and mycorrhizas. It is therefore used to monitor impacts of air pollutants on soils. In this study we examined two soil solution parameters, base cations/aluminium ratio (Bc/Altot ratio) and inorganic nitrogen concentration (N), in samples collected at 300 intensive monitoring plots of the International Co-operative Programme on Assessment and Monitoring of Air Pollution Effects on Forests (ICP Forests) from the early 1990s to 2006 in order to detect possible critical limit exceedances (CLimE). CLimE for Bc/Altot ratio indicating negative effects for tree growth were only rarely detected. Quite the contrary was observed in CLimE for inorganic N concentrations where the safety limits were frequently exceeded in parts of Europe. Especially noteworthy is the number of the plots where leaching of N from forest soils occurred over the studied period. With ongoing high atmospheric N input into forest soils, we expect critical limits to be exceeded in the future as well.

Within the context of risk evaluation of chemical spillages into the marine environment, this paper reports on an offshore experiment to study the behaviour of styrene spilled into sea under natural conditions and discusses theoretical approaches. Floating structures were used to enclose the spillage and the gaseous cloud formation, and dissolution processes were in situ monitored. The identification of spill risks for man and marine environment through GESAMP’s hazard profile is described for styrene: Styrene is rated as a chemical with a significant health hazard that will float but also evaporate. However, monitoring of the water column in the experiments showed that the concentration of styrene in water during the first hour represents 50% of the product spilled. For the potentially exposed public, the GESAMP hazard rating recommends the closure of beaches and evacuation. The risk assessment developed from experimental data confirms this safety advice.

Within the context of risk evaluation of chemical spillages into the marine environment, this paper reports on an offshore experiment to study the behaviour of styrene spilled into sea under natural conditions and discusses theoretical approaches. Floating structures were used to enclose the spillage and the gaseous cloud formation, and dissolution processes were in situ monitored. The identification of spill risks for man and marine environment through GESAMP’s hazard profile is described for styrene: Styrene is rated as a chemical with a significant health hazard that will float but also evaporate. However, monitoring of the water column in the experiments showed that the concentration of styrene in water during the first hour represents 50% of the product spilled. For the potentially exposed public, the GESAMP hazard rating recommends the closure of beaches and evacuation. The risk assessment developed from experimental data confirms this safety advice.

Les écosystèmes lacustres sont de plus en plus soumis à de multiples perturbations maisleur réponse est encore trop rarement considérée de façon globale. En effet, au traversd’un jeu d’interactions complexes, chaque perturbation peut moduler l’intensité del’impact des autres sur les lacs, et de ce fait, leur réponse. Dans ce contexte, ce travaildoctoral est axé sur l’approfondissement de notre compréhension de la réponse des lacs àun contexte de perturbations multiples, sur le long terme. Pour cela, trois grands lacsprofonds (le lac Léman, du Bourget et d’Annecy), soumis à une perturbation régionalesimilaire (i.e., le réchauffement climatique) et à deux perturbations locales (i.e., leschangements dans le statut trophique et dans les pratiques de gestion piscicole)d’intensités différentes, ont été choisis. La réponse de ces lacs à ces changements a étéabordée au travers d’une approche paléolimnologique, basée sur les cladocères. En effet,la capacité de ceux-ci à intégrer les changements temporels dans le réseau trophiquepélagique en réponse aux trois perturbations environnementales en fait un modèle adéquatpour reconstruire les changements à l’échelle de la communauté pélagique. Plusprécisément, nous avons abordé (i) les changements dans les communautés de cladocères,au cours du siècle dernier, en réponse aux trois perturbations environnementales et (ii)l’impact de ces perturbations sur les stratégies de reproduction des Daphnies. Cependant,le manque de connaissance dans les grands lacs profonds sur la représentativité descommunautés sources de cladocères par les assemblages de restes archivés dans lessédiments a tout d’abord conduit à faire un point méthodologique. Ce dernier a abouti à lamise en évidence de différences dans le niveau de représentation de communautés sourcesde cladocères selon le type de restes utilisés. La composition taxonomique et la structureen taille des restes parthénogénétiques (i.e., exosquelettes) reflètent relativement biencelle des communautés sources. Quant aux éphippies (oeufs de dormance), elles serévèlent des indicateurs fiables pour reconstruire les comportements de reproduction.Suite à ces résultats, les reconstructions paléolimnologiques des communautés decladocères montrent que leur trajectoire écologique était contrôlée par des interactionscomplexes entre les trois pertubations différentes, selon les périodes de temps et entre leslacs. De plus, la réponse des communautés de cladocères au climat était différente entreles trois lacs comme une fonction de l’intensité des forçages locaux. Ces observationssuggèrent qu’il est important d’inclure le rôle des perturbations locales dans la prédictionde l’impact futur des changements climatiques sur les lacs. L’impact des perturbationsenvironnementales sur le comportement de reproduction des Daphnies est tel que desévènements d’hybridation interspécifique ont été observés. Cependant, ces évènementsd’hybridation sont issus de sensibilité aux trois perturbations environnementalesdifférentes entre les espèces de Daphnies.

Les écosystèmes lacustres sont de plus en plus soumis à de multiples perturbations mais leur réponse est encore trop rarement considérée de façon globale. En effet, au travers d’un jeu d’interactions complexes, chaque perturbation peut moduler l’intensité de l’impact des autres sur les lacs, et de ce fait, leur réponse. Dans ce contexte, ce travail doctoral est axé sur l’approfondissement de notre compréhension de la réponse des lacs à un contexte de perturbations multiples, sur le long terme. Pour cela, trois grands lacs profonds (le lac Léman, du Bourget et d’Annecy), soumis à une perturbation régionale similaire (i.e., le réchauffement climatique) et à deux perturbations locales (i.e., les changements dans le statut trophique et dans les pratiques de gestion piscicole) d’intensités différentes, ont été choisis. La réponse de ces lacs à ces changements a été abordée au travers d’une approche paléolimnologique, basée sur les cladocères. En effet, la capacité de ceux-ci à intégrer les changements temporels dans le réseau trophique pélagique en réponse aux trois perturbations environnementales en fait un modèle adéquat pour reconstruire les changements à l’échelle de la communauté pélagique. Plus précisément, nous avons abordé (i) les changements dans les communautés de cladocères, au cours du siècle dernier, en réponse aux trois perturbations environnementales et (ii) l’impact de ces perturbations sur les stratégies de reproduction des Daphnies. Cependant, le manque de connaissance dans les grands lacs profonds sur la représentativité des communautés sources de cladocères par les assemblages de restes archivés dans les sédiments a tout d’abord conduit à faire un point méthodologique. Ce dernier a abouti à la mise en évidence de différences dans le niveau de représentation de communautés sources de cladocères selon le type de restes utilisés. La composition taxonomique et la structure en taille des restes parthénogénétiques (i.e., exosquelettes) reflètent relativement bien celle des communautés sources. Quant aux éphippies (oeufs de dormance), elles se révèlent des indicateurs fiables pour reconstruire les comportements de reproduction. Suite à ces résultats, les reconstructions paléolimnologiques des communautés de cladocères montrent que leur trajectoire écologique était contrôlée par des interactions complexes entre les trois pertubations différentes, selon les périodes de temps et entre les lacs. De plus, la réponse des communautés de cladocères au climat était différente entre les trois lacs comme une fonction de l’intensité des forçages locaux. Ces observations suggèrent qu’il est important d’inclure le rôle des perturbations locales dans la prédiction de l’impact futur des changements climatiques sur les lacs. L’impact des perturbations environnementales sur le comportement de reproduction des Daphnies est tel que des évènements d’hybridation interspécifique ont été observés. Cependant, ces évènements d’hybridation sont issus de sensibilité aux trois perturbations environnementales différentes entre les espèces de Daphnies.