Microbial soil tests for quality assessment of sewage sludge

Mikrobiologiska marktester för bedömning av kvaliteten på rötslam.

Förlust av organiskt material i åkermark är ett ökande problem över hela världen och utgör ett hot mot markens bördighet och den ökande globala efterfrågan på livsmedel. Behandlat och rötat avloppsslam används för att återföra organiskt material och växtnäringsämnen till jordbruksmark. I Sverige används cirka 39 % av det producerade slammet på jordbruksmark. Det finns dock risker med detta på grund av innehållet av metaller, organiska föroreningar, mikroplaster och patogena organismer i slam.

I Sverige finns ett frivilligt kvalitetscertifieringssystem för kommunalt avloppsslam kallat Revaq som syftar till att säkerställa att avloppsslam som används som jordförbättringsmedel är säkert för miljön och har acceptans i jordbrukssektorn. Certifiering av slam innebär att ett antal åtgärder genomförs, t.ex. ett systematiskt uppströmsarbete för att minska föroreningar i inkommande avloppsvatten till reningsverket och årlig kvalitetskontroll av slam, inklusive analyser av 60 spårämnen före användning i jordbruket. Detta projekt undersökte möjligheten att komplettera nuvarande Revaqanalyser genom att utvärdera laboratorietester för att screena eventuell påverkan på markmikroorganismer vid slamtillsats. Som indikatorer användes sammansättningen och mångfalden av bakterier i mikroorganismsamhället samt mängden och aktiviteten av mikroorganismer i olika funktionella grupper involverade i omvandlingen av oorganiska kväveföreningar. Vi undersökte både kort- och långsiktiga effekter av slamanvändning för att utvärdera om en eller flera av indikatorerna kan användas för rutinövervakning eller i screeningtest.

Alla indikatorerna svarade på slamtillsats i screeningtestet för kortsiktiga effekter, men effekten varierade mellan olika slam och berodde till stor del på markegenskaperna. Sammansättningen av bakteriesamhället var den mest känsliga av de testade indikatorerna. De uppmätta aktiviteterna visade positiva effekter av slamtillsats. Potentiell ammoniakoxidationen uppvisade den mest konsekventa, positiva effekten av de olika slammen, men effekten var liksom för de övriga indikatorerna starkt beroende av jordtyp. Frånvaron av respons när de mikrobiologiska marktesterna användes på fältproverna från försök med långvarig slambehandling tyder på att de studerade slammen inte haft långvariga effekter på de uppmätta mikrobiella aktiviteterna och funktionella grupperna i dessa jordar. Avslutningsvis bedöms screeningmetoden och de mikrobiologiska indikatorerna som används i denna studie kunna komplettera nuvarande Revaq-tester vid bedömning av slam innan användning i jordbruket. Valet av referensjord behöver dock övervägas innan mikrobiologiska test införs för screening av slam.

English summary

The loss of soil organic matter in arable soil has become an increasing problem
worldwide, posing a threat to soil fertility and the growing global food demand. Treated
and digested sewage sludge is used to bring back organic matter as well as plant nutrients
to agricultural soil. In Sweden, ca 39 % of the produced sludge is spread to agricultural
fields. However, there are risks involved with the content of metals, organic contaminants, microplastics and pathogens in sludge.

In Sweden, there is a voluntary certification system for municipal sewage sludge quality
called Revaq that aims to ensure that sewage sludge used as soil amendment is safe for the
environment and has acceptance by the agricultural sector. Certification of sludge involves number of measures, e.g. systematic upstream work to decrease contaminants entering the sewage and annual quality control of sludge, including analyses of 60 trace elements prior to utilization in agriculture. This project investigated the possibility to complement current Revaq analyses by including laboratory measurements of soil microorganisms in sludge amended soil. As targets, we used the overall microbial community composition and the abundance of several functional groups of microorganisms involved in transformation of inorganic nitrogen compounds as well as the activity of these transformations. We assessed both short- and long-term effects of sludge amendment in different soils and with different sludges to evaluate if one or several of targets can be used in routine monitoring or screening tests.

All used targets responded to the sludge amendments in the short-term laboratory
screening test, but the response varied between different sludges, and more importantly,
the responses were strongly dependent on the soil properties. Microbial community
composition was the most sensitive of the tested targets. The measured activities showed
positive effects of sludge amendment. The most consistent positive effect across sludges
was found on the potential ammonia oxidation, but similar to what was observed for the
other targets, the effect was highly soil dependent. The absence of different microbiological responses to sludge treatment in the long-term field samples suggests that the studied sludges did not have long lasting negative effects on the measured microbial activities and functional group abundances in these soils. To conclude, the methodology and microbiological targets used in this study can complement current Revaq tests when assessing sludge prior to use in agriculture. However, choice of reference soil needs consideration before implementing microbiological test for sludge screening.

Övrig information

Ämnesområden:
Författare: , , ,
Artikelnummer: C_Mikrobiologiska_marktester
Utgivningsår: 2021

Scroll to Top