Ausbringung von Abwasser aus der Olivenölproduktion
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Instit t für Umweltwissenschaften Institut Um elt issenschaften Camp Campus s Landau Landa AG Umwelt- und Bodenchemie Ausbringung von Abwasser aus der Olivenölproduktion auf Böden – Eine ScreeningScreening g-Studie CH Benjamin Peikert[1], Gabriele E. Schaumann[1], Amer Marei Sawalha[2], Jawad Hasan[2], Mikhail Borisover[3], Ahmed Nasser[3] [1]Universität Koblenz-Landau; [2]Al Quds Universität Jerusalem (Westjordanland); Einleitung und Forschungsziele Research Organization Bet Dagan (Israel) Forschungsansatz und Untersuchungsmethoden In Israel und dem Westjordanland hat der Anbau von Olivenbäumen eine große Bedeutung für die Agrarwirtschaft. Bei der Produktion des wertvollen Öls fallen jährlich etwa 200.000 m³ Abwasser in Israel bzw. 50.000 m³ Abwasser im Westjordanland an. Es besitzt eine hohe Konzentration an organischen Inhaltsstoffen, Inhaltsstoffen vor allem Phenole, Phenole die phytotoxisch wirken. Außerdem sind sie für die schlechte mikrobiologische Abbaubarkeit des Abwassers verantwortlich, weshalb es nicht in die Kläranlagen geleitet werden darf. D h wird Daher i d das d Ab Abwasser oftmals ft l in i Kanistern, K i t oder d Gruben G b aufbewahrt fb h t und d von dort d t unkontrolliert oder kontrolliert auf angrenzende Flächen, wie z.B. getrocknete Flussbetten oder Felder ausgebracht. Dabei sind verschiedene Auswirkungen auf den Boden möglich: Positive Effekte Bewässerung Erhöhte Fruchtbarkeit: Nährstoffzufuhr, v.a. durch K und Na Zufuhr organischer Substanz Aggregatbildung? verbesserte Wasserspeicherung? [3]Agricultural Probenahme an Screeningstudie: vier hochkontaminierten Standorten im Westjordanland für - kontaminierte Proben und nahegelegene, vermutlich tli h unkontaminierte k t i i t Kontrollproben K t ll b - Untersuchung von Hydrophobizität, Korngrößenverteilung, Gesamtstickstoff, organischer Kohlen Kohlenstoff und Anionen Mittelmeer Beit Rima - exemplarische Abwasserprobe einer Olivenmühle aus Bait Rima Battir Negative Effekte Hydrophobisierung des Bodens - Untersuchung auf pH, Leitfähigkeit und chem. Zusammensetzung Wade Rahal Veränderte Aufnahme/Abbau von Pestiziden Bodenversauerung (pH = 4.5) Al KomK Hebron Israel Phytotoxizität Beispiele für unkontrolliert entsorgtes Abwasser: Deir D i Samit Versalzung Ziel dieser ersten Screening-Studie ist es die Effekte langjähriger Ausbringung von Abwasser aus der Olivenölproduktion zu untersuchen und so die Relevanz der hypothetischen Effekte abzuschätzen bzw. Informationen für ein geplantes p zu sammeln. Durch Reduzierung g der negativen g Auswirkungen g wäre eine Feldexperiment kontrollierte Ausbringung des Abwassers zur Bodenverbesserung möglich. Feld Felsenbecken Felsspalte Ergebnisse g und Diskussion Boden-Abwasser-Interaktionen W Water d drop penetration i time i 4 unkontaminierter Boden kontaminierter Boden 120 unkontaminierter Boden kontaminierter Boden Abwasser Kontaktwinkel [°]] 100 6 4 2 80 60 40 20 <5° 0 0 Wade Rahal AlKom-Hebron Deir Samit Battir Abwasser Ort der Probenahme - Bodenart: Lt3, Lu, Ls2, Lu - Abschätzung des Ausmaßes der Kontag Kohlenstoffmination über organischen gehalt möglich Wade Rahal AlKom-Hebron Ort der Probenahme Deir Samit unkontaminierter Boden kontaminierter Boden 6 - Abwasser besitzt hohe Konzentration an organischen i h V Verbindungen bi d 4 Wasserspeicherung der luftgetrockneten, konta kontaminierten Proben schlechter 2 0 Battir Wade Rahal AlKom-Hebron Deir Samit Hydrophobisierung des Bodens nimmt zu Ort der Probenahme Zusammensetzung eines Abwassers Abwasser gekennzeichnet durch - Hohe Konzentration an Ionen, v.a. Chlorid, Phosphat und Eisen - Niedrigen pH-Wert (4,6) g Inhaltsstoffen - Hohe Konzentration an organischen - Geringen Stickstoffgehalt, noch geringeren Nitratgehalt - Niedrigen Gehalt an Schwermetallen (außer Eisen) Parameter Elektr. Leitfähigkeit [mS/cm bei 25°C] pH Beit Rima 10,8 ± 0,2 4,6 ± 0,1 Lit t Literaturwert t 10[2] 4,8-5,1 4 8 5 1[3] 1000 unkontaminiert kontaminiert Abwasser 800 600 400 200 0 Battir Wade Rahal Al Kom-Hebron Deir Samit Abwasser Ort der Probenahme - Gesamtstickstoffgehalt der kontaminierten Proben erhöht - Nitratgehalt in kontaminierten Proben und Abwasser geringer als Gesamtstickstoffgehalt - Chloridgehalt in kontaminierten Proben stark g) erhöht ((Gefahr der Versalzung) Trockenmasse Gesamter organischer Stickstoffgehalt [g/100 g] Kohlenstoff [g/100 mL] [g/100 mL] 5,3 ± 0,04 4,0 ± 0,4 0,9 ± 0,05 4,2 4 2[1] 0,03 0 03[1] Zn Mn Cu Cr Pb As/Sn/Sb Fe Parameter [mg/L] [mg/L] [mg/L] [mg/L] [mg/L] [mg/L] [mg/L] Beit Rima 82,3 ± 7,7 2,1 ± 0,2 1,0 ± 0,1 0,1 ± 0,01 0,03 ± 0,005 0,02 ± 0,001 <0,002 ± 0,5 [2] [2] [2] [2] 9-18,3 2-2,4 1,2-1,5 1,7-2,1 Literaturwert Referenzen & Kontakt [1] Chtourou, M., Ammar, E., Nasri, M., Medhioub, K., 2004, Journal of Chemical Technology and Biotechnology, Vol. 79, No. 8, p. 869 869-878 878 [2] Piperidou, C., Chaidou, C., Stalikas, C.D., Soulti, K., Pilidis, G.A., Balis, C., 2000, Journal of Agricultural and Food Chemistry, Vol. 48, No 5, p. 1941-1948 [3] Khatib, A., Aqra, F., Yaghi, N., Subuh, Y., Hayeek, B., Musa, M., Basheer, S., Sabbah, I., 2009, American J. of Environmental Sciences, Vol. 5, No. 1, p. 1-6 Abwasser Anionen 1200 - Wassergehalt nach Lufttrocknung in unkontaminierten Proben höher Wassergehalt Wassergehalt [g/100 Wa 0g] - Organischer Kohlenstoff der kontaminierten Proben stark erhöht. erhöht (Nährstoff (Nährstoffzufuhr) f hr) - St Standort d t mit it höchstem hö h t organischem Kohlenstoffgehalt besitzt längste WDPT und größten Kontaktwinkel Deir Samit Al Kom-Hebron Wade Rahal Ort der Probenahme Battir Nitra t Kontaktwinkel (Sessile Drop) 140 34 Battir 0,0 Chlo rid Organischer Kohlenstoff 32 Deir Samit Ort der Probenahme Ort der Probenahme 36 AlKom-Hebron -- Wade Rahal Nitra t Battir Deir Samit Chlo rid AlKom-Hebron 0,2 Chlo rid Wade Rahal Konzentration [mg/kg g] Battir 0,4 -- 0 0,6 Nitra t 2 20 0 Gesamtk korganischer Kohle enstoff [g/100 g] - Unkontaminierte B d Bodenproben b sehr h gutt benetzbar 0,8 Chlo rid 40 unkontaminierter Boden kontaminierter Boden Abwasser Chlo rid Ton Schluff Sand 6 1,0 -- 60 WDPT [s]] Korngrößenverteilung [%] 80 - Water drop penetration time (WDPT) und Kontaktwinkel erhöht Nitra t unkontaminierter Boden kontaminierter Boden 90 Gesamtstickstoff Ge esamtstickstoff [g/1 100 g] 100 -- Korngrößenverteilung Nährstoffe/anorg. Inhaltsstoffe Nitra t Allgemeine Bodeneigenschaften Kontakt: University Koblenz Koblenz-Landau Landau Institut für Umweltwissenschaften, AG Umwelt- und Bodenchemie, Fortstr. 7, D-76829 Landau, [email protected] / [email protected] Danksagung: Vielen Dank an Jawad Hasan für die Zusendung der ver verschiedenen Bodenproben, an Felix Thelen für seine Unterstützung bei den Messungen und an die Deutsche Forschungsgesellschaft für die finanzielle Unterstützung des Projektes
