The role of biochar as a soil amendment in reducing soil and water pollution by estrogens from biosolids and sludge

Estrogens are considered as dangerous endocrine disruptors. Sludge and biosolids, which aresourced from the human waste and used in the form of as fertilizers on agricultural fields,contain estrogens. As a result of leaching, hormones may contaminate soil, ground water andsurface waters. This can lead to degradation of aquatic wildlife.Recent research has found that biochar has good potential in reducing pollution from organic andinorganic contaminants. However, there is a lack of knowledge with respect to the remediationpotential of biochar in removing steroid estrogens, such as 17β-estradiol and estrone, present insludge and biosolids.A lysimeter study was carried out to study the fate and transport of estrogen hormones in soil.Hardwood-derived slow pyrolysis biochar was selected as a topsoil amendment (1% w/w; mixedin top 10 cm of soil) to determine its ability to provide a reliable remediation media forestrogens. Sludge and biosolids were applied to lysimeters at 28 tonnes/ha (wet basis).Lysimeters were irrigated every 15 days and the experiment ran for 45 days.It was found that biochar is an agent-specific soil amendment. Estrogens residues in soil andwater were greatly influenced by the type of applied fertilizer (in this study, sludge or biosolids).The behavior of estrogens exhibited different trends in the presence and absence of biochar.Results show that estrogens dissipated up to 94%, with losses up to 72% and leaching up to 65%.It was found that 17β-estradiol has a strong degradation ability in different treatments andfertilizers, while estrone has a greater tendency for leaching. As complicated matrices, sludgeand biosolids contain multiple different pollutants which could compete for the available bindingsites in biochar. In comparison to other contaminants, estrogens do not perform well in securingsorption sites, so the removal efficiency of biochar with estrogens is less when othercontaminants are present. Biochar showed higher removal potential for sludge as compared tobiosolids. The suggested causes of this difference lie in microbial availability and physicochemicalproperties of these matrices. More studies are needed to develop methods to maximizethe efficiency of biochar in reducing loss of contaminants under agricultural scenarios.Les oestrogènes sont considérés comme des perturbateurs endocriniens dangereuses. Les boues etles biosolides, qui proviennent des déchets humains et utilisé sous la forme d'engrais sur leschamps agricoles, contiennent des oestrogènes. À la suite de la lixiviation, des hormones peuventcontaminer le sol, les eaux souterraines et les eaux de surface. Cela peut conduire à ladégradation de la faune aquatique.Des recherches récentes ont montré que le biochar a un bon potentiel dans la réduction de lapollution par les contaminants organiques et inorganiques. Cependant, il ya un manque deconnaissances en ce qui concerne le potentiel d'assainissement du biochar dans l'élimination desoestrogènes stéroïdes, tels que 17β-estradiol et estrone, présente dans les boues et les biosolides.Une étude de lysimètre a été réalisée pour étudier le sort et le transport des hormones oestrogènesdans le sol. Pyrolyse lente biochar de bois franc dérivé a été choisi comme une modification de lacouche arable (1% p/p) pour déterminer sa capacité à fournir un support d'assainissement fiablepour les oestrogènes. Les boues et les biosolides ont été appliqués à lysimètres à 28 tonnes/ha (debase humide). Les lysimètres ont été irrigués tous les 15 jours et l'expérience encouru pour 45jours.Il a été constaté que le biochar est un amendement spécifique du sol-agent. Résidus d'oestrogènesdans le sol et l'eau ont été fortement influencés par le type d'engrais appliquée (dans cette étude,les boues ou les biosolides). Le comportement des oestrogènes expose différentes tendances de laprésence et l'absence de biochar. Les résultats montrent que les oestrogènes ce dissipent jusqu'à94%, avec des pertes pouvant atteindre 72% et de lixiviation jusqu'à 65%. Il a été trouvé que17β-estradiol a une capacité de forte dégradation dans des traitements différents et des engrais,tandis que l'oestrone a une plus grande tendance à la lixiviation. Comme matrices complexes, lesboues et les biosolides contiennent plusieurs polluants différents qui pourraient concourir pourles sites de liaison disponibles dans le biochar. En comparaison à d'autres contaminants, lesoestrogènes ne fonctionnent pas bien dans la sécurisation des sites de sorption, donc l'efficacitéd'élimination du biochar avec oestrogènes est moindre lorsque d'autres contaminants sontprésents. Le biochar a montré un potentiel plus élevé d'élimination des boues par rapport auxbiosolides. Les causes de cette diffirence suggérées se trouvent dans la disponibilitémicrobiennes et les propriétés physico-chimiques de ces matrices. D'autres études sontnécessaires pour développer des méthodes pour maximiser l'efficacité du biochar dans laréduction de la perte de contaminants dans les scénarios agricoles