Abstract
Purpose
In this study, the ecotoxicological effects of the soil contaminations at an uncovered landfill site are assessed with two biological tests (earthworm avoidance test and luminous bacteria test). Furthermore, the state of rotting of the organic substance is estimated. Therefore, total organic carbon (TOC) contents and basal respiration rates are measured.
Materials and methods
The study has been carried out with polluted samples originating from the old deposit I 27 in Bielefeld, North Rhine-Westphalia, Germany. To assess the ecotoxicological effects, heavy metal contents were determined and earthworm avoidance tests were conducted. Luminous bacteria tests with Vibrio fischeri were applied to the soil eluates. Furthermore, the TOC contents and the basal respiration rates were measured regarding to the stability of the organic substance.
Results and discussion
Although the determined heavy metal contents showed high values, the results of the biotests do neither indicate an emission of contaminants with the seepage water nor a toxic disturbance of the soil function as a biological habitat. Beyond that, the respiration rates turned out to be in a range that is typical for natural soils.
Conclusions
Due to the aerobic decomposition of the organic matter and the associated development of humic substances, the contaminants contained in the material seem to be mainly immobile. The organic matter is stabilised to a large part. Altogether the results accord to the long-term perspective for the environmental behaviour of artificially aerated waste.
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References
Beck T, Joergensen RG, Kandeler E, Makeschin F, Nuss E, Oberholzer HR, Scheu S (1997) An interlaboratory comparison of ten different procedures for measuring soil microbial biomass C. Soil Biol Biochem 29:1023–1032
BBodSchV (1999) Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung (BBodSchV) vom 12. Juli 1999. BGBl. I, p 1554
Department for Environment, Comprehensive Regional Planning and Agriculture of North Rhine-Westphalia (1998) Anforderungen und Kriterien für die Integration der mechanisch-biologischen Restabfallbehandlung in ein kommunales Abfallwirtschaftskonzept im Wege der Ausnahmeregelung der TA Siedlungsabfall. Available at: http://www.abfallwirtschaftnrw.de/. Accessed 17 July 2009
Deponieverordnung (2009) Verordnung über Deponien und Langzeitlager vom 27. April 2008
DIN ISO 10693 (1995) Soil quality—determination of carbonate content—volumetric method. International Organization for Standardization
DIN ISO 10694 (1995) Soil quality—determination of organic and total carbon after dry combustion (elementary analysis). International Organization for Standardization
DIN ISO 11466 (1997) Soil quality—extraction of trace elements soluble in aqua regia. International Organization for Standardization
DIN ISO 16072 (2005) Soil quality—laboratory methods for determination of microbial soil respiration. International Organization for Standardization
DIN ISO 17512-1 (2005) Soil quality—avoidance test for testing the quality of soils and the toxicity of chemicals—test with earthworms (Eisenia fetida and Eisenia andrei). International Organization for Standardization
DIN ISO 11348-3 (2007) Water quality—determination of the inhibitory effect of water samples on the light emission of Vibrio fischeri (Luminescent bacteria test) —part 3: method using freeze-dried bacteria. International Organization for Standardization
DIN 19682-13 (2009) Soil quality—field tests—part 13: determination of carbonate, sulfide, pH-value and iron(II)-ions. International Organization for Standardization
Environmental Agency of North Rhine-Westphalia (2001) Langfristiges Emissionsverhalten von Altdeponien. Materialien des Landesumweltamtes Nordrhein-Westfalen Nr. 61. Essen
Fründ HC, Frerichs C, Rück F (2005) Bewertung Schwermetall belasteter Böden mittels Regenwürmern—Siedlungsdichte und Vermeidungsverhalten im Fluchttest. Mitt Dtsch Bodenkundl Ges 107:191–192
Fründ HC, Emmerling C, Bossung V, Vohland M, Tülp H, Hinsinger P (2007) Gibt es einen Zusammenhang zwischen Kupfergehalt und Humusgehalt im Boden? Mitt Dtsch Bodenkundl Ges 110:307–308
Heyer KU (2003) Emissionsreduzierung in der Deponienachsorge. Hamburger Berichte 21. Verlag Abfall aktuell, Stuttgart
Kerth M, van Straaten L (1990): Gutachten zur Gefährdungsabschätzung der Altablagerungen H 518, I 27 und B 154 in Bielefeld Hillegossen. Unveröffentlichtes Gutachten der Geo-Infometric Gesellschaft für Umwelt- und Geoservice mbH, 62S
König W, Bachmann G, Kohl R (2003) Grundsätze des vorsorgenden Bodenschutzes zur Begrenzung von Stoffeinträgen in den Boden. In: Rosenkranz D, Bachmann G, Einsele G (eds) Bodenschutz – Ergänzbares Handbuch der Maßnahmen und Empfehlungen für Schutz, Pflege und Sanierung von Böden. Landschaft und Grundwasser. Erich Schmidt Verlag, Berlin, pp 400–479
Kruse K (1994) Langfristiges Emissionsverhalten von Siedlungsabfalldeponien. Veröffentlichungen des Instituts für Siedlungswasserwirtschaft Technische Universität Braunschweig Heft 54, Braunschweig
LAGA–Länderarbeitsgemeinschaft Abfall (1997): Anforderungen an die stoffliche Verwertung von mineralischen Abfällen—Technische Regeln. LAGA-Mitteilungen 20 vom 6. November 1997
Lair GJ, Gerzabek MH, Haberhauer G (2006) Sorption of heavy metals on organic and inorganic soil constituents. Environ Chem Lett 5:23–27
Lehmann A, Stahr K (2007) Nature and significance of anthropogenic urban soils. J Soils Sediments 7:247–260
Lukkari T, Haimi J (2005) Avoidance of Cu- and Zn-contaminated soil by three ecologically different earthworm species. Ecotox Environ Saf 62:35–41
Östmann M (2008) Ageing landfills—development and processes. Dissertation, Swedish University of Agricultural Sciences, Uppsala
Prantl RM, Tesar M, Huber-Humer M, Heiß-Ziegler C (2006) In-situ Aerobisierung von Altablagerungen. Available at: http://interland.arcs.ac.at/extranet/interland/documents/03%20LF%20InSitu%20Aerobisierung%202006-04%20.pdf. Accessed 26 Nov 2009
Ritzkowski M, Heyer KU, Stegmann R (2008) Biologische in-situ Stabilisierung der Altdeponie Kuhstedt/Niedersachsen. Müll und Abfall 7:354–361
Römbke J, Eisenträger A, Hund-Rinke K, Jänsch S, Neumann-Hensel H, Weber G (2006) Handlungsempfehlung für die ökotoxikologische Beurteilung von Böden. Sidus, Limburg
Rossier N, Dessurault J (2004) Die Entwicklung der bodenbiologischen Kenngrössen der freiburgischen Landwirtschaftsböden. VBB Bulletin 8/2004: 16–18. Available at: http://www.umwelt-schweiz.ch/buwal/de/fachgebiete/fg_boden/info/biologiesols. Accessed 01 April 2010
Sauvé S (2006) Copper inhibition of soil organic matter decomposition in a seventy-year field exposure. Environ Toxicol Chem 25:854–857
Sommer M, Ehrmann O, Friedel JK, Martin K, Vollmer T, Turian G (2002) Boden als Lebensraum für Organismen - Regenwürmer. Gehäuselandschnecken und Bodenmikroorganismen in Wäldern Baden-Württembergs, Hohenheimer Bodenkundliche Hefte, 63
Stegmann R, Bidlingmayer W, Bilitewski B et al (2001) Strategie zum Umgang mit Altdeponien. Müll und Abfall 7:405–413
Soyez K et al (2000) Verbundvorhaben “mechanisch-biologische Restabfallbehandlung”. Brandenburgische Umweltberichte (BUB) 8:289–297
Van Zwieten L, Rust J, Kingston T, Merrington G, Morris S (2004) Influence of copper fungicide residues on occurence of earthworms in avocado orchard soils. Sci Total Environ 329:29–41
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Keuter, A., Fründ, HC. & Kerth, M. From waste to soil—carbon contents, respiration rates and ecotoxicological effects of an uncovered landfill site after 50 years. J Soils Sediments 11, 93–100 (2011). https://doi.org/10.1007/s11368-010-0270-y
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