Effect of the composting process on physicochemical properties and concentration of heavy metals in market waste with additive materials in the Ga West Municipality, Ghana

• DOI: 10.1007/s40093-019-0266-6
• Publication Date: 2019-05-16T08:09:33Z
• Authors: Carl Tibu; Ted Y. Annang; Negasi Solomon; Dzidzo Yirenya-Ta...
• Keywords: Challenges in Medical Waste Management during COVID-19 Pandemic; Agriculture (General); waste disposal; Soil Science; Solid Waste Management; Organic chemistry; Germination; Environmental technology. Sanitary engineering; 01 natural sciences; Industrial and Manufacturing Engineering; Environmental science; S1-972; 12. Responsible consumption; Agricultural and Biological Sciences; Health Sciences; 11. Sustainability; solid waste management; Biology; TD1-1066; 0105 earth and related environmental sciences; 2. Zero hunger; Composting; Public Health, Environmental and Occupational Health; Life Sciences; Straw; Phosphorus; Compost; Sawdust; Aerobic Composting; Agronomy; 6. Clean water; Manure; hazardous waste; Chemistry; Chemical Properties; 13. Climate action; Phytotoxicity; Environmental Science; Physical Sciences; Composting of Organic Wastes and Maturity Assessment; Medicine; Germination test; Physical propertiesÂ

The main objective of this study was to assess the physiochemical properties and phytotoxicity of compost made from different organic waste materials sourced from local markets. The Stack pile composting was carried out with market waste, sawdust, rice straw, and swine manure in four different combinations. Parameters such as temperature, pH, nitrogen, phosphorus, potassium, and heavy metal concentrations were monitored. Germination test with water extracts of the composts was done to assess phytotoxicity of the composts. All compost piles recorded temperatures of 38 °C slightly above the recorded ambient temperature of 34 °C at the start of composting. The pH value ranged from 7.12 to 8.2 for the different compost types. The total organic carbon and total nitrogen values ranged from 27.05–31.06 to 0.77–0.97%, respectively. The total phosphorus and total potassium values ranged from 0.2–1.87 to 0.39–2.3%, respectively, for different compost types. The C/N ratio values ranged from 29.09:1 to 36.22:1. All the composts had heavy metal concentrations below the Canadian Council of Ministers of the Environment standards. Germination indices, a measure of plant vs supporting potential, ranged from 80 to 99% for Solanum lycopersicum, 170 to 198% for Cucumis sativus, and 114 to 166% for Brassica oleracea. The study confirms the notion that composting municipal solid waste is a viable organic waste management strategy, and with the potential to enhance waste management system, while promoting cultivation of vegetables for food security.<br/>L'objectif principal de cette étude était d'évaluer les propriétés physiochimiques et la phytotoxicité du compost fabriqué à partir de différents déchets organiques provenant des marchés locaux. Le compostage en tas a été effectué avec des déchets de marché, de la sciure de bois, de la paille de riz et du fumier de porc en quatre combinaisons différentes. Des paramètres tels que la température, le pH, l'azote, le phosphore, le potassium et les concentrations de métaux lourds ont été surveillés. Un test de germination avec des extraits aqueux des composts a été effectué pour évaluer la phytotoxicité des composts. Tous les tas de compost ont enregistré des températures de 38 °C légèrement supérieures à la température ambiante enregistrée de 34 °C au début du compostage. La valeur du pH variait de 7,12 à 8,2 pour les différents types de compost. Les valeurs du carbone organique total et de l'azote total variaient de 27,05-31,06 à 0,77-0,97%, respectivement. Les valeurs de phosphore total et de potassium total variaient de 0,2-1,87 à 0,39-2,3 %, respectivement, pour différents types de compost. Les valeurs du rapport C/N variaient de 29,09:1 à 36,22:1. Tous les composts présentaient des concentrations de métaux lourds inférieures aux normes du Conseil canadien des ministres de l'environnement. Les indices de germination, une mesure du potentiel végétal par rapport au potentiel de soutien, variaient de 80 à 99 % pour Solanum lycopersicum, de 170 à 198 % pour Cucumis sativus et de 114 à 166 % pour Brassica oleracea. L'étude confirme l'idée que le compostage des déchets solides municipaux est une stratégie viable de gestion des déchets organiques, et avec le potentiel d'améliorer le système de gestion des déchets, tout en favorisant la culture de légumes pour la sécurité alimentaire.<br/>El objetivo principal de este estudio fue evaluar las propiedades fisicoquímicas y la fitotoxicidad del compost elaborado a partir de diferentes materiales de residuos orgánicos procedentes de los mercados locales. El compostaje de la pila se realizó con residuos del mercado, aserrín, paja de arroz y estiércol porcino en cuatro combinaciones diferentes. Se monitorearon parámetros tales como temperatura, pH, nitrógeno, fósforo, potasio y concentraciones de metales pesados. La prueba de germinación con extractos de agua de los compost se realizó para evaluar la fitotoxicidad de los compost. Todas las pilas de compost registraron temperaturas de 38 °C ligeramente por encima de la temperatura ambiente registrada de 34 °C al inicio del compostaje. El valor de pH osciló entre 7,12 y 8,2 para los diferentes tipos de compost. Los valores de carbono orgánico total y nitrógeno total variaron de 27.05–31.06 a 0.77–0.97%, respectivamente. Los valores de fósforo total y potasio total variaron de 0.2–1.87 a 0.39–2.3%, respectivamente, para diferentes tipos de compost. Los valores de la relación C/N variaron de 29.09:1 a 36.22:1. Todos los compost tenían concentraciones de metales pesados por debajo de los estándares del Consejo Canadiense de Ministros de Medio Ambiente. Los índices de germinación, una medida del potencial de la planta frente al potencial de soporte, oscilaron entre el 80 y el 99% para Solanum lycopersicum, entre el 170 y el 198% para Cucumis sativus y entre el 114 y el 166% para Brassica oleracea. El estudio confirma la noción de que el compostaje de residuos sólidos municipales es una estrategia viable de gestión de residuos orgánicos, y con el potencial de mejorar el sistema de gestión de residuos, al tiempo que promueve el cultivo de hortalizas para la seguridad alimentaria.<br/>كان الهدف الرئيسي من هذه الدراسة هو تقييم الخصائص الكيميائية الفيزيائية والسمية النباتية للسماد المصنوع من مواد النفايات العضوية المختلفة التي يتم الحصول عليها من الأسواق المحلية. تم تنفيذ سماد كومة المكدس مع نفايات السوق ونشارة الخشب وقش الأرز وسماد الخنازير في أربع مجموعات مختلفة. تم رصد معلمات مثل درجة الحرارة، ودرجة الحموضة، والنيتروجين، والفوسفور، والبوتاسيوم، وتركيزات المعادن الثقيلة. تم إجراء اختبار الإنبات باستخدام مستخلصات مائية من السماد العضوي لتقييم السمية النباتية للسماد العضوي. سجلت جميع أكوام السماد درجات حرارة 38 درجة مئوية أعلى بقليل من درجة الحرارة المحيطة المسجلة البالغة 34 درجة مئوية في بداية التسميد. تراوحت قيمة الأس الهيدروجيني من 7.12 إلى 8.2 لأنواع السماد المختلفة. تراوح إجمالي قيم الكربون العضوي والنيتروجين الكلي من 27.05 إلى 31.06 إلى 0.77-0.97 ٪ على التوالي. تراوح إجمالي قيم الفوسفور والبوتاسيوم من 0.2-1.87 إلى 0.39-2.3 ٪، على التوالي، لأنواع مختلفة من السماد. وتراوحت قيم نسبة C/N من 29.09:1 إلى 36.22:1. تحتوي جميع السماد على تركيزات من المعادن الثقيلة أقل من معايير مجلس وزراء البيئة الكندي. وتراوحت مؤشرات الإنبات، وهي مقياس للنبات مقابل الجهد الداعم، من 80 إلى 99 ٪ لسولانوم ليكوبيرسيكوم، ومن 170 إلى 198 ٪ لكوكوميس ساتيفيس، ومن 114 إلى 166 ٪ للبراسيكا أوليراسيا. تؤكد الدراسة فكرة أن تحويل النفايات الصلبة البلدية إلى سماد هو استراتيجية قابلة للتطبيق لإدارة النفايات العضوية، مع إمكانية تعزيز نظام إدارة النفايات، مع تشجيع زراعة الخضروات من أجل الأمن الغذائي.<br/>