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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).
In Deutschland fallen aktuell über 5 Mio. Tonnen Hausmüllverbrennungsaschen (HMVA) pro Jahr an. Aus diesen werden nur ca. 8 % Metalle (davon ca. 1 % NE-Metalle) zurückgewonnen. Zur Beurteilung des Wertstoffpotentials werden die HMVA nach standardisierten Vorschriften beprobt, für die Analytik vorbehandelt/vorbereitet/aufgearbeitet und auf ihre Inhaltsstoffe analysiert. Im nachfolgenden Beitrag wird der Schwerpunkt auf die Probenvorbehandlung und -vorbereitung gelegt, wobei der Merkmalstransfer von der Ausgangs-(Feld-)Probe über die Laborprobe und die Prüfprobe bis zur Mess-(Analysen-) Probe am Beispiel von NE-Metallen einer nassaufbereiteten HMVA untersucht wurde. Die Ergebnisse wurden mit Hilfe statistischer Methoden bewertet. Die Ergebnisse zeigen, dass die Verteilung der NE-Metalle in den einzelnen Schritten der Probenbehandlung elementspezifisch ist. Bei Blei ist ein Erhalt der Merkmalsverteilung über alle Behandlungsschritte erkennbar. Bei Kupfer nehmen die Konzentrationen in den aufeinander folgenden Behandlungsschritten deutlich ab. Die Ursache könnte das in der Feinfraktion enthaltene metallische Kupfer mit seinen spezifischen Eigenschaften sein. -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
More than 5 billion tons of municipal solid waste incineration bottom ashes (MSWI BA) are generated by incineration per year in Germany. Currently only 8 % of metals (of these 1 % are non-ferrous metals) are recovered from MSWI BA. For characterization of recovery potential, MSWI BA samples have to be taken, pre-treated and analyzed according to standardized methods. This manuscript focuses on sample pre-treatment and preparation of a MSWI BA sample aiming to investigate the characteristics transfer over the process of sub-sampling from the original (field) sample to the laboratory sample, test sample until the analytical sample. All results have been evaluated with statistical methods. The results show that influence of each single pre-treatment and preparation step on metal content differs for the individual metals. For lead a conservation of characteristics distribution can be observed, while for copper a continuous decline of solid concentration is observed over all preparation steps. One possible reason may be the fact that copper is mainly contained in the fine fraction as metallic copper with specific properties.