Effect of depithing on the safety and environmental aspects of bagasse stockpiling

Large scale sugarcane bagasse storage in uncovered stockpiles has the potential to result in adverse impacts on the environment and surrounding communities through hazards associated with nuisance dust, groundwater seepage, spontaneous combustion and generation of contaminated leachates. Managing these hazards will assist in improved health and safety outcomes for factory staff and reduced potential environmental impacts on surrounding communities. Removal of the smaller fibres (pith) from bagasse prior to stockpiling reduced the dust number of bagasse by 50% and modelling suggests peak ground level PM10 dust emissions would reduce by 70%. Depithed bagasse has much lower water holding capacity (~43%) than whole bagasse. This experimental and modelling study investigated the physical properties of depithed and whole bagasse. Dust dispersion modelling was undertaken to determine the likely effects associated with storage of whole and depithed sugarcane bagasse.

Phyllosphere of Cotton as a Habitat for Diazotrophic Microorganisms

Positive nitrogenase activities ranging from 0.18 to 0.78 nmol of C2H4 cm−2 h−1 were detected on the leaf surfaces of different varieties of cotton (Gossypium hirsutum L. and G. herbaceum L.) plants. Beijerinckia sp. was observed to be the predominant nitrogen-fixing microorganism in the phyllosphere of these varieties. A higher level of phyllosphere nitrogen-fixing activity was recorded in the variety Varalaxmi despite a low C/N ratio in the leaf leachates. Leaf surfaces of the above variety possessed the largest number of hairy outgrowths (trichomes) which entrapped a majority of microbes. Immersion of plant roots in nutrient medium containing 32Pi led to the accumulation of label in the trichome-borne microorganisms, thereby indicating a possible transfer of nutrients from leaf to microbes via trichomes. Extrapolation of acetylene reduction values suggested that 1.6 to 3.2 kg of N ha−1 might be contributed by diazotrophs in the phyllosphere of the variety Varalaxmi during the entire growth period.

Interrelations of micro-organisms and mulberry II. Phyllosphere microflora and nitrogen fixation in leaf and root surfaces

The mulberry leaves were shown to harbour substantial populations of bacteria, streptomycetes, yeasts, and moulds. Azotobacter and Beijerinckia were observed to contribute to nearly 5 to 10 per cent of the bacterial population. When grown in water culture under sterile conditions, Azotobacter inoculation on the leaf or root surface was found to increase plant growth, dry wt, and nitrogen content of the mulberry. The beneficial effect of Azotobacter was largely influenced by the presence of a carbon source in the plant nutrient solution. The root inoculation in comparison to leaf application was found to confer greater benefits to the growing plant. The presence of carbohydrates and amino acids in the leaf leachates of mulberry was shown. The mutual beneficial nature of the association of the plant and Azotobacter has been brought to light.

Role of Gypsum in the Strength Development of Fly Ashes with Lime

The strength of fly ash mixture often needs to be enhanced for its better utilization in geotechnical and environmental applications. Many fly ashes often improve their strength with lime but may not meet the requirements. Gypsum, which reduces the lime leachability, further improves the strength. An attempt is made in this paper to study the effect of gypsum on the strength development of two Class F fly ashes with different lime contents after curing them for different periods. The sustainability of improved strength has been examined after soaking the cured specimens in water and with different leachates containing heavy-metal ions. The strength of both the fly ashes investigated improved markedly up to a particular amount of the lime content, which can be taken as optimum lime content, and thereafter the improvement is gradual. The improvement in strength at higher lime contents continues for a longer period (even up to 180 days). Gypsum accelerates the gain in strength for lime-stabilized fly ashes, particularly in the initial curing periods at about optimum lime content. At high lime contents gypsum attributes very high strength after curing for long periods mainly due to the alteration of fly ash lime reaction compounds. Gypsum not only improves the reduction in the loss of strength due to soaking even at low curing periods but also improves the durability of stabilized fly ashes due to repeated cycles of wetting and drying.

Fly ash as a pre-filter material for the retention of lead ions

Clay liners have been widely used to contain toxic and hazardous waste materials. Clays absorb contaminant cations due to their exchange capacity. To improve the performance of the clay liner, fly ash, a waste material arising from the combustion of coal has been studied as a pre-filter material. In particular, the retention of lead by two different fly ashes was studied. The influence of pH on retention as well as leaching characteristics are also examined. The results obtained from the retention experiments by the permeameter method indicate that fly ash retains the lead ions through precipitation in the pores as well as onto the surface when the ambient pH value is more than 5.5, and through adsorption when the pH value is less than 5.5. It has been observed that fly ash did not release the retained lead ions when the pH value is between 3.5 and 10.0. Hence, the retention of lead ions by fly ash is likely to be permanent since the pH of most of the municipal landfill leachates are within 3.7 to 8.8. However, for highly acidic or alkaline leachates, the retained ions can get released.

Influence of pH on the retention of heavy metal ions by fly ash

Clay liners have been widely used to contain toxic and hazardous wastes. Clays adsorb the contaminant cations due to their exchange capacity. To improve the performance of the clay liner, fly ash, a waste material arising out of combustion of coal has been studied as a pre-filter material. The results indicate that fly ash has the potential to retain heavy metal ions. This study concerns the retention of zinc by fly ash. The influence of pH on retention as well as leaching characteristics are examined. The results obtained from the retention experiments by permeameter method indicate that fly ash retains the zinc ions through precipitation in the pores as well as onto the surface when the ambient pH value is more than 6.9, and only through adsorption when the pH value is less than 6.9. It has been observed that fly ash did not release the retained zinc ions when the pH value is between 3.5 and 10.0. Hence, the retention of zinc ions by fly ash is likely to be permanent since the pH of most of the landfill leachates are between 3.7 to 8.8.

Role of degree of saturation in denitrification of unsaturated sand specimens

Nitrate contamination of groundwater arises from anthropogenic activities, such as, fertilizer and animal manure applications and infiltration of wastewater/leachates. During migration of wastewater and leachates, the vadose zone (zone residing above the groundwater table), is considered to facilitate microbial denitrification. Particle voids in vadose zone are deficient in dissolved oxygen as the voids are partially filled by water and the remainder by air. Discontinuities in liquid phase would also restrict oxygen diffusion and therefore facilitate denitrification in the vadose/unsaturated soil zone. The degree of saturation of soil specimen (S (r)) quantifies the relative volume of voids filled with air and water. Unsaturated specimens have S (r) values ranging between 0 and 100 %. Earlier studies from naturally occurring nitrate losses in groundwater aquifers in Mulbagal town, Kolar District, Karnataka, showed that the sub-surface soils composed of residually derived sandy soil; hence, natural sand was chosen in the laboratory denitrification experiments. With a view to understand the role of vadose zone in denitrification process, experiments are performed with unsaturated sand specimens (S (r) = 73-90 %) whose pore water was spiked with nitrate and ethanol solutions. Experimental results revealed 73 % S (r) specimen facilitates nitrate reduction to 45 mg/L in relatively short durations of 5.5-7.5 h using the available natural organic matter (0.41 % on mass basis of sand); consequently, ethanol addition did not impact rate of denitrification. However, at higher S (r) values of 81 and 90 %, extraneous ethanol addition (C/N = 0.5-3) was needed to accelerate the denitrification rates.

Off-site impacts of agricultural composting: role of terrestrially derived organic matter in structuring aquatic microbial communities and their metabolic potential

While considered as sustainable and low-cost agricultural amendments, the impacts of organic fertilizers on downstream aquatic microbial communities remain poorly documented. We investigated the quantity and quality of the dissolved organic matter leaching from agricultural soil amended with compost, vermicompost or biochar and assessed their effects on lake microbial communities, in terms of viral and bacterial abundances, community structure and metabolic potential. The addition of compost and vermicompost significantly increased the amount of dissolved organic carbon in the leachate compared with soil alone. Leachates from these additions, either with or without biochar, were highly bioavailable to aquatic microbial communities, although reducing the metabolic potential of the community and harbouring more specific communities. Although not affecting bacterial richness or taxonomic distributions, the specific addition of biochar affected the original lake bacterial communities, resulting in a strongly different community. This could be partly explained by viral burst and converging bacterial abundances throughout the samples. These results underline the necessity to include off-site impacts of agricultural amendments when considering their cascading effect on downstream aquatic ecosystems.

Estudo preliminar da determinação de amônio por cromatografia de íons e sua remoção em lixiviados de resíduos sólidos utilizando argilas

A quantidade de resíduos gerados tem crescido rapidamente, sendo maior que a taxa de crescimento populacional, indicando um aumento na geração per capita. Este fato torna preocupante a maneira como é realizada a disposição final de resíduos e o impacto ambiental gerado com isso. Dentre os impactos está a produção de chorume, um poluente de elevada carga orgânica com altas concentrações de amônio e forte coloração, produzido pela decomposição química e microbiológica dos resíduos sólidos depositados em um aterro. Em locais de destino como aterros sanitários, este chorume é drenado para tratamento a fim de não impactar o local onde foi implantado o aterro. Porém, no Brasil, em grande parte dos casos, este tratamento não acontece, deixando o ambiente mais suscetível à contaminação. Este trabalho teve como finalidade determinar a quantidade de amônio presente em amostras de chorume do aterro de Gramacho no Rio de Janeiro, utilizando a cromatografia de íons para a sua quantificação, além de estudar a remoção de amônio por processos de adsorção em materiais como argilominerais. As amostras de chorume in natura apresentaram valores de pH em torno de 8,0 e concentrações de amônio entre 1665,0 e 2788,8 mg.L-1. Nas amostras analisadas após a destilação do chorume foram encontrados valores de pH entre 8,6 e 9,7 e concentrações de amônio de até 6362,3 mg.L-1, verificando que a maior concentração deste íon é arrastada nos primeiros 50 mL da destilação. Os testes de adsorção obtiveram um potencial de remoção de até 47 % do total de amônio. A metodologia aplicada se mostrou eficiente para determinação de amônio, uma vez que o tratamento prévio minimiza a ação de interferentes. Os baixos valores de remoção de amônio reforçam a necessidade de maior aprofundamento deste estudo, o que seria uma alternativa interessante para minimizar a ação deste poluente no meio ambiente

Implantação de células experimentais para a avaliação de codisposição de resíduos sólidos de serviço de saúde e resíduos sólidos domiciliares: resultados preliminares

O tratamento e o destino final dos resíduos sólidos de serviços de saúde são assuntos que têm gerado controvérsias no tocante às alternativas tecnológicas disponíveis e aos riscos para a saúde pública e ao meio ambiente. O presente trabalho consistiu na caracterização físico-química e toxicológica de lixiviados de resíduos de serviços de saúde e de lixo domiciliar coletados pela Companhia Municipal de Limpeza Urbana (COMLURB) na cidade do Rio de Janeiro e teve por objetivo subsidiar a discussão com relação à questão da necessidade de tratamento e disposição final diferenciada para os resíduos de serviços de saúde. Os resultados obtidos ilustram uma biodegradabilidade não tão elevada dos lixiviados das Células experimentais C1, C2 e C3, onde C1 contém 100% de RSD, C2 100% de RSS e C3 98% de RSD em mistura com 2% de RSS. Percolados oriundos de aterros sanitários novos se caracterizam nomalmente por valores elevados de biodegradabilidade. No entanto, os resultados mostram um baixo nível de biodegradabilidade dos lixiviados das Células experimentais C1, C2 e C3. Os parâmetros físico-químicos analisados indicam que os microorganismos encontram-se ainda na fase de adaptação ao meio. Os resultados mostraram mais similaridades do que diferenças no lixiviado gerados da disposição de RSD, RSS e sua codisposição durante um período de 60 dias de operação das células experimentais.

Uso do Solo do Município de Rio das Ostras como uso em processos de sorção como etapa de tratamento de lixiviados de aterros sanitários.

Este trabalho investiga a utilização do solo do Aterro Sanitário de Rio das Ostras como forma de tratamento de lixiviado, de modo a quantificar a redução de contaminastes, cor e valores de DQO. A utilização do solo argiloso para redução de contaminantes, cor e valores de valores de DQO foi estudada usando três lixiviados diferentes: Rio das Ostras, Morro do Céu e aterro grande porte em ensaios para medida de sorção. As análises de redução de cor e valores de DQO foram realizadas, tendo o resultado mostrado uma redução de cor que variou de 45 a 73% e valores de DQO entre 7 e 66%, usando ensaios do tipo Batch Tests pelo Método CSI. Outros ensaios foram realizados pelo Método ECI de Batch Tests que mostraram resultados melhores de redução de cor, entre 60 e 80% apresentando uma capacidade de sorção do solo argiloso de 22 mg/g. Os ensaios de sorção, com os três lixiviados, foram também utilizados, para estudo do comportamento de certos contaminantes amônio, potássio, sódio e cálcio com relação ao solo argiloso de Rio das Ostras. Foi observada uma dessorção para os íons sódio e cálcio e também uma alta sorção para os íons amônio e potássio. O solo e o lixiviado do Aterro Sanitário de Rio das Ostras foram utilizados para pesquisa de determinação dos coeficientes de difusão molecular para os íons amônio, potássio, sódio, cloreto e cálcio, simulados nos programas computacionais POLLUTE e MPHMTP. Os resultados do coeficiente de difusão para o POLLUTE variaram entre 0,03 m2/ano e 0,1 m2/ano sendo no MPHMTP de 0,06 m2/ano a 0,1 m2/ano. Os dados experimentais mostraram melhor comportamento nas simulações realizadas no MPHMTP.

Avaliação da eficiência de wetland construído como unidade de polimento de efluente de tratamento secundário de lixiviado por lodos ativados

Uma das dificuldades a ser enfrentada na implantação de aterros sanitários é o tratamento adequado do lixiviado gerado e seu lançamento no meio ambiente dentro dos padrões estabelecidos pela legislação. O potencial poluidor do lixiviado está ligado principalmente aos altos valores de carga orgânica que promove a redução do oxigênio disponível (utilizado na degradação da matéria orgânica) em cursos dágua, prejudicando a fauna e a flora nesses meios. O objetivo do presente trabalho foi avaliar o sistema de tratamento por wetland construído como unidade de polimento do efluente secundário de uma estação de tratamento de lixiviado de aterro de resíduos sólidos urbanos na Região Metropolitana do Rio de Janeiro. Além dos parâmetros coletivos específicos e não específicos, também foram empregados o fracionamento pelo processo de separação por membranas e ensaios de toxicidade aguda. Os resultados mostram que o wetland tem uma ação positiva como unidade de polimento refletida na redução dos parâmetros turbidez (84%), DQO (19%), amônia (30%) e sólidos totais (3%) reduzindo, assim, os impactos ambientais do lançamento do lixiviado. Contudo, a qualidade do efluente final encontra-se acima dos parâmetros de referência de controle ambiental e mostra a necessidade de um efluente secundário de melhor qualidade. Os resultados mostraram também que altos valores de DQO inerte tanto no afluente (85% em média) quanto no efluente (93,5% em média) do wetland indicam que esses lixiviados apresentam natureza refratária confirmada pelos baixos valores de biodegradabilidade no afluente (20,5% em média) e no efluente (5% em média) do wetland. O fracionamento com membranas mostrou que o afluente e o efluente do wetland possuem maiores contribuições de moléculas na fração >1 kDa. Os ensaios de toxicidade com Aliivibrio fischeri mostraram que o afluente e o efluente do wetland possuem toxicidade aguda, sendo a mesma menor na faixa com moléculas menores.

Remoção de amônia do lixiviado por arraste de ar e caracterização por fracionamento com membrana.

A proposta deste trabalho é estudar a tecnologia para a remoção de amônia do lixiviado através do processo físico-químico de arraste com ar e a sua caracterização por processos de fracionamento com membranas de MF e UF. Foram analisados no processo de arraste de ar os parâmetros pH, vazão de ar e tempo de operação. Foi verificada a remoção de nitrogênio amoniacal de 93,5% em um tempo de operação de 6 horas, com ajuste de pH igual a 11 e vazão de ar 100 L/h. Após a remoção do nitrogênio amoniacal, os lixiviados foram submetidos a processo de fracionamento com membranas de microfiltração (MF) e ultrafiltração (UF), sendo investigadas a remoção de amônia, a condutividade, DQO, COD, cloreto e pH. Obtiveram-se resultados praticamente constantes à medida que o lixiviado permeou nas membranas de MF e UF. Ademais, empregaram-se testes de toxicidade e ensaios de tratabilidade biológica com amostras de lixiviado bruto, lixiviado tratado (baixa concentração de amônia) e lixiviados fracionados com membranas de MF e UF. Nos ensaios de tratabilidade biológica os resultados mostraram que não houve uma remoção significativa de matéria orgânica e nos testes de toxicidade com organismos Danio rerio, embora tenha ocorrido uma redução na toxicidade na sequência dos experimentos, foi constatado que o lixiviado bruto, lixiviado tratado com remoção de amônia e fracionados com membranas de MF e UF mantiveram elevada toxicidade.

Sorption, degradation and mobility of microcystins in Chinese agriculture soils: Risk assessment for groundwater protection

In the present paper, sorption, persistence, and leaching behavior of three microcystin variants in Chinese agriculture soils were examined. Based on this study, the values of capacity factor and slope for three MCs variants in three soils ranged from 0.69 to 6.00, and 1.01 to 1.54, respectively. The adsorption of MCs in the soils decreased in the following order: RR > Dha(7) LR > LR. Furthermore, for each MC variant in the three soils, the adsorption rate in the soils decreased in the following order: soil A > soil C > soil B. The calculated half-time ranged between 7.9 and 17.8 days for MC-RR, 6.0-17.1 days for MC-LR, and 7.1-10.2 days for MC-Dha(7) LR. Results from leaching experiments demonstrated that recoveries of toxins in leachates ranged from 0-16.7% for RR, 73.2-88.9% for LR, and 8.9-73.1% for Dha 7 LR. The GUS value ranged from 1.48 to 2.06 for RR, 1.82-2.88 for LR, and 1.76-2.09 for Dha(7) LR. Results demonstrated the use of cyanobacterial collections as plant fertilizer is likely to be unsafe in soils. (c) 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Assessment of estrogenic activity of leachate from automobile tires with two in vitro bioassays

In this study, a combination of enzyme-linked receptor assay (ELRA) and yeast estrogen screen (YES) assay was firstly applied to determine whether automobile tires immersed in fresh water can leach chemicals, which display estrogenic activity. We optimized ELRA substituting the chromogene substrate by a luminescent one, and found that luminescent ELBA was more sensitive to 17 beta-estradiol (17 beta-E2) with a detection limit of 0.016 mu g/l, compared to 0.088 mu g/l in the chromogene version. In ELRA, all tire leachates obviously showed estrogenic activity, which was increased with duration of immersion. Moreover, the leachate from hackled tires showed more potent estrogenicity than that from the whole ones. In comparison to ELRA, no detectable estrogenic activity was found in all tire leachates with YES assay. The results from YES assay further evidenced that antiestrogenic compounds can be leached from tires. As tire leachates contain estrogenic compounds, they could be important pollution sources, potentially harmful to wildlife and human health. Thus, use of shredded tires as road fill or in landfill sites should arouse our attention.