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Rieselfelder Kairo
Verteilungsmuster anorganischer Schadstoffe in Boden und Grundwasser
Abo el Abas, Yosry M.
Die Rieselfelder Gabal el Asfar und Abo Rawash bei Kairo wurden 1915 und 1936 aus hygienischen und wirtschaftlichen Gründen angelegt. Da die Rieselfelder in früheren Stadien mit ungeklärtem Abwasser und zur Zeit mit geklärtem Abwasser berieselt werden, könnten die mit dem Abwasser aufgebrachten und von anderen Rieselfeldern bekannten Schadstoffe das Ökosystem Boden/Grundwasser/Pflanze und Menschen gefährden. Auch die zusätzlichen eingebrachten Salze könnten den Boden und den Pflanzenwüchs unter diesen klimatischen Bedingungen beeinflussen. Um die anorganischen Schadstoffgehalte in Boden, Wasser und Pflanzen zwecks der Feststellung der momentanen Schadstoffbelastung nach jahrzehntelanger Berieselung und einer möglichen Ausdehnung der Rieselfeld-Areale zu bestimmen, wurden aus zwei selektierten Rieseltafeln Sedimentproben aus unterschiedlichen Tiefen entlang von je zwei Traversen gewonnen. Zusätzlische Kontrollproben auserhalb der Rieselfelder dienten zur Bestimmung der geogenen Untersuchungswerte. Die RFA-Methode wurde angewendet um den Gesamtgehalt an Schwermetallen zu ermitteln. Die Laugungsmethoden HCl (HC), Wasserstoffperoxid (WP) und Zitronensäure (ZS) wurden eingesetzt, um die gefährlichen mobilen Anteile der Schwermetalle zu ermitteln. Mit dest. Wasser wurden die Bodenproben auf die leicht löslichen Salze untersucht. Grundwasserproben aus den Rieselfeld-Arealen und deren Umgebungen in den zwei untersuchten Regionen wurden auf anorganischen Schadstoffe untersucht. Für die Messungen im Labor der TU Berlin wurden die Methoden AAS und ICP/AES angewendet. Die Untersuchungen haben ergeben, daß der Oberboden der Rieselfelder mit den Schwermetallen Eisen, Zink, Chrom, Kupfer, Blei, und Nickel im Vergleich zu den Kontrollproben kontaminiert ist. In Gabal el Asfar beträgt die Kontamination im Oberboden, mit Ausnahme von Chrom, fast das 1,6 Fache der Gehalte von Abo Rawash. Der Chrom-Gehalt in Abo Rawash ist 3 mal höher als in Gabal el Asfar. Mit Ausnahmen einiger Anreicherungen von Chrom, Zink und Kupfer liegen die Schwermetall-Mittelwerte im Bereich der EU-Grenzwerte. Auch die Schwermetall-Mobilität hat gezeigt, daß keine Überschreitungen des phytotoxischen Bereiches stattgefunden haben. Von einer künstliche Bodenversalzung kann nicht gesprochen werden, da unter diesen Bedingungen keine erhöhte Salzgehalte im Oberboden festgestellt wurden. Die intensive Berieselung hat trotz erhöhter Nitrat-Werte im oberen Grundwasserleiter des quartären Aquifers zur Aussüßung bzw. zu freshening des Grundwassers geführt. Eine allgemeine Erniedrigung des TDS und der Leitfähigkeit war die positive Folge. Die Wiederaufnahme der neuen Kläranlage von Abo Rawash und die Einsetzung der modernen Kläranlage in Gabal el Asfar führten zu weiterer Verbesserung des Grundwassers beider Regionen. Die erhöhten Nitrat-Gehalte im Grundwasser in beiden Regionen können als einziger negativer Indikator angesehen werden. Die Schwermetallgehalte im Grundwasser des Rieselfelder-Areals konnten nicht als erhöht betrachtet werden. Da diese Wasser nicht als Trinkwasser in der Regionen vorgesehen ist und die Gehalte aller anorganischen Schadstoffe unter bzw. um die EU-Grenzwerte liegen, kann das Grundwasser nicht als gefährdet eingestuft werden. Eine Ausdehnung des Rieselfelder-Areals auf zusätzliche 50.000 ha wäre machbar, wenn das ganze Abwasser-Volumen der Stadt Kairo für diesen Zweck eingesetzt wird. Das Ökosystem würde aus Sicht dieser Untersuchung, die sich mit der anorganischen Belastung der Rieselfelder beschäftigt, nicht gefährdet werden.
Sewage water from Cairo has been pumped to Gabal el Asfar and Abo Rawash sewage farm since 1915 and 1936, respectively, with a view to cultivate new sandy land around Cairo and to face the raising overpopulation problems. Soils irrigated with sewage generally contain elevated concentrations of a wide range of heavy metals and are therefore of interest particularly after along years of sewage application and its potential impact on soil, plants, groundwater and human health. The physicochemical properties of the soil like pH, electric conductivity, organic and carbonate contents of two selected sewage plots in Gabal el Asfar and Abo Rawash were studied. Also concentrations of the elevated heavy metals were determined by XRF. To determine the mobility and bioavailability of metals in the upper soil, soil samples were leached by hot HCl (HC), hydrogen peroxide (WP) and citric acid (CA). To determine the possible salts accumulation in soil, soil samples around the roots of citrus plants were leached by aqua regia. The concentrations of metals and ions in the soil were measured by AAS and ICP/AES. Groundwater samples from the sewage farms and their surrounding regions have been investigated. The physicochemical parameters of water were measured directly in situ. The concentrations of inorganic pollutants and groundwater constituents have been measured with help of AAS, IC and ICP/AES at the Technical University of Berlin. The soil study shows accumulation of Fe, Cr, Zn, Mn, Pb, Cu and Ni in upper soil in both areas. The concentration of metals in Gabal el Asfar is about 1.6 times higher than in Abo Rawash. Chromium is the only metal in Abo Rawash, which is three times higher than in Gabal el Asfar. Except some anomalies above the EU-limits, the soils are not potentially endangered. Except some Chromium anomalies, mean concentrations of the mentioned metals in citrus juice are around the EU-and WHO-limits of drinking water. Critical concentrations of soluble salts around the plant roots were not detected. The intensive sewage irrigation leads to flushing and freshening of the upper part of the Quaternary aquifer in both areas. Positive impact can be regarded by the lowering of TDS and electric conductivity of the groundwater. The high concentrations of nitrate could be the most negative impact of sewage application. Elevation of chloride and sulphate concentrations was also recorded, but they are still under the permissible limits. The detected heavy metals in groundwater, namely Fe, Mn and Zn, show no potential pollution resulting from sewage infiltration. In general, sewage application has a positive impact on soil and by freshening groundwater quality. Through severe restriction and decreasing of industrial sewage, heavy metal contamination could be also minimised. It is possible to cultivate additional 50.000 ha, if the total municipal sewage of Cairo city would be completely applied for irrigation.
