Development of quality criteria based on a toxicological characterization of fertilizing residuals

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Abstract

Toxicity tests were used to evaluate the environmental toxicity of municipal and industrial residuals compared to cow and hog manures. The goal was to evaluate the impact of chemicals that are either potentially present but not routinely analyzed, or unknown. Four toxicity tests were used: germination and growth of barley (Hordeum vulgare), mortality of Daphnia magna, light production inhibition of the bioluminescent bacteria Vibrio fischeri, and mortality of earthworms (Eisenia andrei). Twenty-five samples of residuals and 20 samples of manures were sampled and mixed into standardized soil samples. Part of the amended soil was used for barley tests whereas a water extract of the rest was used for toxicity tests with Daphnia and Vibrio. The worm tests were performed with fertilizing residuals and manures not mixed with soil. The toxicity varied according to the amount of manure or fertilizing residual added to the soil samples. At agronomic rates, toxicity of most of the residuals was low or even negative (stimulation of barley growth). A set of toxicological tests and criteria is proposed to assess if a given residual presents an elevated toxicity as compared to that of manures. Results of this study were used by the Ministère du Développement durable, de l'Environnement et des Parcs (MDDEP) to establish toxicity criteria in its guidelines for the valorization of fertilizing residuals.

Une série de tests a été réalisée pour évaluer la toxicité environnementale des matières résiduelles industrielles et municipales en comparaison avec le fumier de bovin et le lisier de porc. Le but était d'évaluer les impacts des contaminants potentiellement présents ou inconnus et non analysés par les analyses chimiques de routine. Quatre tests de toxicité ont été réalisés: la germination et la croissance de l'orge (Hordeum vulgare), la mortalité de l'organisme Daphnia magna, l'inhibition de la bioluminescence de la bactérie bioluminescente Vibrio fischeri et la mortalité du ver de terre Eisenia andrei. Vingt-cinq échantillons de matières résiduelles fertilisantes (MRF) et 20 échantillons d'engrais de ferme ont été échantillonnés puis incorporés à un sol standardisé. Une partie du sol amendé a été utilisée pour les tests avec l'orge, tandis que l'autre partie a été extraite à l'eau pour la réalisation des tests de toxicité avec Daphnia et Vibrio. Les tests avec les vers de terre ont été réalisés avec des MRF non mélangées avec du sol. Les résultats ont montré que la toxicité varie en fonction de la quantité de fumier, de lisier ou de matière résiduelle ajoutée aux échantillons de sol. Aux taux agronomiques, la toxicité était faible, voire négative (stimulation de la croissance de l'orge), pour la majorité des MRF testées. Un ensemble de tests de toxicité et des critères sont proposés pour évaluer si une matière résiduelle donnée présente une toxicité anormale par rapport aux engrais de ferme. Les résultats de cette étude ont permis au Ministère du Développement durable, de l'Environnement et des Parcs (MDDEP) d'établir des critères de toxicité pour son guide sur la valorisation des matières résiduelles fertilisantes.

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