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Background and aims
Olive mill wastewater (OMW) generated in Mediterranean countries is partly disposed of on soil. Its underlying fate mechanisms and influences on plant growth are still largely unknown. Our goal was to understand OMW organic matter (OMW-OM) degradation in soil and its phytotoxic effects. We hypothesized that OMW phytotoxicity decreased with degradation of its phenolic components.
Methods
In a 60 day incubation study, we monitored soil respiration, extractable total phenolic content (TPC) and carbon isotope ratio (δ13C) of OMW treated Israeli soil. The soil was extracted using accelerated solvent extraction (ASE) and its extracts were exemplarily analyzed for four phenolic substances by LC/MS. Phytotoxicity of soil and soil extracts were tested using a Lepidium sativum seed germination bioassay.
Results
Soil respiration was 2.5 times higher for OMW treated soil with two respiration maxima and indicated a degradation of up to 27 % of the added OMW-OM. Four phases of OMW-OM degradation were identified: (i) degradation of easily degradable OMW-OM and transformation of phenolic compounds, (ii) intermediate suppression of phytotoxicity, (iii) degradation of phytotoxic phenolic compounds and (iv) significant physical immobilization of phytotoxic compounds.
Conclusion
Environmental conditions during and after OMW disposal on soil ought to favor fast degradation of OMW-OM, minimizing their physical immobilization and phytotoxic effects.
Die Normung von Analyseverfahren ermöglicht, dass Parameter unter standardisierten Bedingungen qualitätsgesichert ermittelt werden können. Insbesondere dann, wenn Verfahren in gesetzliche Regelwerke einfließen, ist es notwendig, dass die Ergebnisse sicher und vergleichbar sind und der Aufwand im Vollzug vertretbar ist. Derzeit werden viele Parameter in verschiedenen Verordnungen nach unterschiedlichen genormten Verfahren analysiert, was die Überwachungsarbeit erschwert und zudem unnötig teurer macht. Aus diesem Grund wir eine sogenannte horizontale Normung angestrebt, bei der geeignete Analyseverfahren auch Matrices-übergreifend genormt und anschließend EU-weit zitiert werden können. Grundvoraussetzung für die Verabschiedung als Norm ist die Validierung der Verfahren. Bereits vor einigen Jahren erteilte die EU ein Mandat an CEN (Europäisches Komitee zur Normung), um umweltrelevante Parameter Matrices-übergreifend zu validieren. Allerdings konnten nicht alle für diverse Verordnungsnovellen (z.B. Klärschlammverordnung) wichtigen Parameter im Rahmen dieses Projekts validiert werden. Aus diesem Grund wurde das aktuelle Vorhaben in den Umweltforschungsplan des BMUB aufgenommen und von der BAM durchgeführt. Im Forschungsvorhaben konnten im Bereich der anorganischen Parameter die CEN/TS 16170 (Elemente mit ICP-OES), CEN/TS 16171 (Elemente mit ICP-MS) und CEN/TS 16175-2 (Quecksilber mit CV-AFS) sowie im Bereich der organischen Parameter die CEN/TS 16181 (PAK mit HPLC und GC), die CEN/TS 16167 (PCB mit GC-MS und GC-ECD) und die CEN/TS 16190 (Dioxine, Furane und dl-PCB mit HR-GC-MS) für die Analyse von Klärschlamm, behandeltem Bioabfall und Boden erfolgreich validiert werden. Die validierten Verfahren stehen nun kurz vor der Verabschiedung als EN (Europäische Norm).
A laboratory biofilm consisting of the phototrophic cyanobacterium Nostoc punctiforme ATCC 29133 and the rock-inhabiting ascomycete Knufia petricola CBS 726.95 was tested for its mineral weathering potential. Minerals with different grain sizes and mineralogy were incubated with and without biofilm in batch and in flow-through column experiments. After incubation, the mineral dissolution was quantified analysing (i) leachate chemistry via ICP-OES/MS (inductively coupled plasma optical emission spectrometry/mass spectrometry) and (ii) the residual grains as thin polished sections via SEM/TEM-EDX (scanning electron microscopy/transmission electron microscopy-energy dispersive X-ray spectrometry). Mineral dissolution was enhanced in biotic experiments as compared to abiotic ones, for both batch culture and flow-through approaches. Analyses of thin polished sections confirmed the leaching of these elements near the surface of the mineral grains. These results clearly indicate a biotic effect on the weathering of minerals produced by the laboratory biofilm.