Über die Auswirkungen einer Ozonbehandlung von Boden auf die natürliche organische Bodenmatrix

Die Auswirkungen einer Ozonbehandlung von Boden auf die natürliche organische Bodensubstanz und auf die Zusammensetzung des mit Wasser eluierbaren Anteils wurden mittels summarischer, chemischer und biologischer Meßgrößen und einer auf GC/MS, HPLC und IC beruhenden Einzelstoffanalytik untersucht.
Im wäßrigen Eluat des ozonbehandelten Bodens konnten mehr als 130 organische Einzelverbindungen identifiziert werden, die zwischen 10-70 % des löslichen organischen Kohlenstoffanteils darstellten. Als Hauptprodukte wurden Carbonylverbindungen, kurzkettige Dicarbonsäuren, Benzolpolycarbonsäuren und als Endprodukte Oxal- und Ameisensäure nachgewiesen. ... mehrCa. 1 % des Ausgangskohlenstoffgehalts wurde während der Ozonbehandlung in Form flüchtiger Carbonylverbindungen über das Abgas ausgetragen.
Bei niedrigen Ozondosen wurde der organische Kohlenstoffanteil des Bodens in großem Ausmaß mobilisiert, womit ein starkes Absinken des pH-Werts auf einen Wert von bis zu 3 verbunden war. Längere Ozonbehandlung führte zu einer deutlichen Abnahme des löslichen Kohlenstoffgehalts infolge der zunehmenden Mineralisierung von bis zu 90 % des Ausgangskohlenstoffgehalts. Parallel hierzu stieg auch der pH-Wert wieder an. Die Mineralisierung des organischen Stickstoffanteils führte überwiegend zur Bildung von Ammoniak, verlief aber deutlich langsamer als die des organischen Kohlenstoffanteils, so daß sich stickstoffhaltige organische Verbindungen im wäßrigen Eluat anreicherten.
Die Versauerung des Bodens und die oxidative Zerstörung der komplexierenden organischen Makromoleküle führte zu einer beträchtlichen Freisetzung von Schwermetallen in das wäßrige Eluat; teilweise wurde das gesamte Schwermetallinventar des Bodens in die wäßrige Phase mobilisiert.
Die Ozonbehandlung bis zu einem Verbrauch von 40 g pro kg Boden zeigte keine wesentliche Auswirkung auf die Keimzahl. Die Gesamtkeimzahl des ozonbehandelten Bodens nahm maximal um zwei Zehnerpotenzen ab. Sowohl der ozonbehandelte Boden als auch das wäßrige Eluat wiesen eine bessere biologische Abbaubarkeit auf, wobei bei niedrigen Ozondosen vermutlich zwischenzeitlich toxische Produkte entstanden, wie der Leuchtbakterienhemmtest zeigte.

The effects of ozonation of soil on natural soil organic matter
The effect of soil ozonation on natural soil organic matter and on the composition of the water extractable part was investigated by means of non-specific chemical and biological methods of measurement and by analysing the different species using GC/MS, HPLC and IC.
More than 130 different organic substances could be identified in the aqueous extract, which comprised 10-70 % of the dissolved organic carbon. Major products were carbonyls, short chain dicarboxylic acids, benzene polycarboxylic acids and, as final products, oxalic and formic acid. ... mehrDuring ozonation about 1 % of the original total organic carbon was taken out as volatile carbonyls via the exhaust gas.
Low ozone doses mobilized soil organic matter to a large extent and decreased pH down to a value as low as 3. Longer ozonation resulted in a significant decrease of dissolved organic carbon, due to mineralization of up to 90 % of the original organic carbon, and an increase in pH. The mineralization of organic nitrogen lead mainly to the formation of ammonia, but was significantly slower than the mineralization of organic carbon, resulting in an accumulation of nitrogenious organic substances in the aqueous extract. Soil acidification and oxidative destruction of the complexing high molecular weight organic substances increased the mobilisation of heavy metals into the aqueous phase. Some heavy metal species were completely mobilised into the aqueous extract.
Ozonation up to a consumption of 40 g per kg of soil did not show a significant reduction in colony forming units. Total number of colony forming units in the ozonated soil decreased by a maximum of two orders of magnitude. Ozonated soil as well as the aqueous extract showed a better biodegradability. However, toxic intermediates might be produced at low ozone doses, as was indicated by the bio-luminescence inhibition test of photobacterium phosphoreum.