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Persistence of chemical and biological effects of olive mill wastewater seasonally applied to loessial olive orchard soil

Die Persistenz chemischer und biologischer Effekte von saisonal appliziertem Olivenabwasser auf den Boden

  • During olive oil production, large amounts of olive mill wastewater (OMW) are generated within a short period of time. OMW has a high nutrient content and could serve as fertilizer when applied on land. However, its fatty and phenolic constituents have adverse effects on soil properties. It is still unknown how seasonal fluctuations in temperature and precipitation influence the fate and effect of OMW components on soil properties in a long-term perspective. An appropriate application season could mitigate negative consequences of OMW while preserving its beneficial effects. In order to investigate this, 14 L OMW m-2 were applied to different plots of an olive plantation in winter, spring, and summer respectively. Hydrological soil properties (water drop penetration time, hydraulic conductivity, dynamic contact angle), physicochemical parameters (pH, EC, soluble ions, phenolic compounds, organic matter), and biological degradation (bait-lamina test) were measured to assess the soil state after OMW application. After one rainy season following OMW application, the soil quality of summer treatments significantly decreased compared to the control. This was particularly apparent in a three-times lower biodegradation performance, ten-fold higher soil water repellency, and a four-fold higher content of phenolic compounds. The soil properties of winter treatments were comparable to the control, which demonstrated the recovery potential of the soil ecosystem. Spring treatments resulted in an intermediate response compared to summer and winter treatments, but without any precipitation following OMW application. Significant accumulation or leaching effects to deeper soil were not observed. Therefore, the direct application of legally restricted OMW amounts to soil is considered acceptable during the moist seasons. Further research is needed to quantify the effect of spring treatments and to gain further insight into the composition and kinetics of organic OMW constituents in the soil.
  • Bei der Olivenölproduktion fallen innerhalb kürzester Zeit große Mengen Olivenabwasser (OMW) an. OMW kann aufgrund seines hohen Nährstoffgehalts als landwirtschaftlicher Dünger eingesetzt werden. Doch seine öligen und phenolischen Bestandteile schaden dem Boden. Es ist nicht bekannt, inwiefern jahreszeitliche Temperatur- und Niederschlagsschwankungen den Verbleib und die Wirkung der Abwasserkomponenten im Boden längerfristig beeinflussen. Um dem nachzugehen, wurden jeweils 14 L OMW m-2 im Winter, Frühling und Sommer auf verschiedenen Parzellen einer Olivenplantage ausgebracht. Hydrologische Bodeneigenschaften (Wassertropfeneindringzeit, Wasserleitfähigkeit, Kontaktwinkel), physikalisch-chemische Parameter (pH, EC, lösliche Ionen, phenolische Verbindungen, organischer Kohlenstoff) sowie der biologische Abbau (Köderstreifen) wurden erfasst, um den Zustand des Bodens nach der Applikation zu beurteilen. Nach einer Regensaison war die Bodenqualität der im Sommer behandelten Flächen signifikant reduziert. Dies wurde insbesondere anhand einer dreimal niedrigeren biologischen Fraßaktivität, zehnmal höherer Hydrophobizität, sowie einem viermal höheren Gehalt an phenolischen Substanzen im Vergleich zu den Kontrollflächen deutlich. Die Ausbringung im Winter zeigte gegenteilige Effekte, welche das natürliche Regenerierungspotential des Bodens erkennen lassen. Der Einfluss der Frühlingsapplikation lag zwischen den zuvor genannten. Es wurden keinerlei Anzeichen auf Verlagerung von OMW-Bestandteilen in tiefere Bodenschichten beobachtet. Während der feuchten Jahreszeiten gilt die Ausbringung gesetzlich begrenzter Mengen Olivenabwasser somit als vertretbar. Weitere Forschung ist notwendig um den Einfluss von Frühlingsapplikationen zu quantifizieren und weitere Erkenntnisse über die Zusammensetzung und Mobilität organischer OMW-Bestandteile im Boden zu gewinnen.

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Metadaten
Author:Zacharias Steinmetz
URN:urn:nbn:de:kola-12315
Advisor:Gabriele E. Schaumann, Arnon Dag
Document Type:Bachelor Thesis
Language:English
Date of completion:2013/11/29
Date of publication:2016/03/14
Publishing institution:Universität Koblenz-Landau, Universitätsbibliothek
Granting institution:Universität Koblenz-Landau, Campus Landau, Fachbereich 7
Release Date:2016/03/14
Tag:bait-lamina test; biodegradation; phenolic compounds; soil water repellency; water re-use
Number of pages:VI, 31. VII - XII
Institutes:Fachbereich 7
Dewey Decimal Classification:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 54 Chemie / 540 Chemie und zugeordnete Wissenschaften
BKL-Classification:43 Umweltforschung, Umweltschutz / 43.12 Umweltchemie
43 Umweltforschung, Umweltschutz / 43.61 Umweltbelastung durch Land- und Forstwirtschaft
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