Ecotoxilogical characterization of aquatic systems within closed municipal solid waste landfill areas

Abstract The issue of waste has become a big worldwide problem due to the high consumerism of our society which increases in the production of Municipal Solid Waste (MSW). This behaviour has serious consequences as our planet is being turned into a wide garbage dump causing the degradation of the environment and affecting the health of the population. In Portugal, a revolution in the waste sector occurred with the approval, in 1997, of the Strategic Plan for Municipal Solid Wastes I and the closure of all dumps. Several municipal systems of waste management were created, including the construction of sanitary infra-structures of MSW containment, the landfills. The present study is part of a broader research project intending to design a framework for long-term ecotoxicological/ecological monitoring of closed landfills. As such, the aim of the present study was to evaluate the risk of a closed landfill, sealed in 2006 and with an area of 19 ha, towards adjacent aquatic systems by conducting the ecotoxicological characterization of potentially leachate-contaminated matrices to which aquatic organisms might be exposed while intending to contribute for long-term monitoring programs. A battery of short-term sub-lethal laboratory toxicity tests, covering species representative of different key taxonomic (bacteria, algae, rotifers, cnidarians, crustaceans, and insects) and functional groups (primary producers, primary and secondary consumers, benthic and epibenthic decomposers) and environmental compartments (water, sediment and soil) was selected to test the various types of matrices within and outside the landfill area: two samples of leachate itself, collected at different seasons, groundwater, water from a puddle, eluates from soil samples, water and sediment from five locations in adjacent aquatic systems. Based on the results obtained, both leachates are toxic, although the leachate sample collected in Spring-Summer was less toxic than the one collected in Autumn-Winter. It was observed toxicity for some matrices of groundwater, however it is not suggested that is related with the leachate. Importantly, the results of the present study of the toxicity tests on the matrices not included in the landfill monitoring programme did not reveal toxicity, at least due iv to leachate. The obtained results either demonstrated that further intervention should be taken, since there is no clear information about the source of the contamination of groundwaters and surface waters. Keywords: Ecological risk, Test battery, Leachate, Groundwater, Soil eluates, River water and sediment v Resumo A questão dos resíduos tornou-se num grande problema em todo o mundo devido ao alto consumo da nossa sociedade, que aumenta a produção de resíduos sólidos urbanos (RSU). Este comportamento tem consequências graves no nosso planeta, que está a transformado num amplo depósito de lixo, causando a degradação do meio ambiente e afectando a saúde da população. Em Portugal, a revolução no sector dos resíduos ocorreu, com a aprovação, em 1997, do Plano Estratégico de Resíduos Sólidos Municipal I e o encerramento de todas as lixeiras. Vários sistemas municipais de gestão de resíduos foram criados, incluindo a construção de infra-estruturas sanitárias para conter resíduos sólidos urbanos, os aterros sanitários. O presente estudo é parte de um projeto de pesquisa mais amplo com a intenção de criar um quadro para a monitorização ecotoxicológica / ecológica, a longo prazo, dos aterros encerrados. Como tal, o objetivo do presente estudo foi avaliar o risco de um aterro sanitário fechado, selado em 2006 e com uma área de 19 ha, para os sistemas aquáticos adjacentes, através da realização da caracterização ecotoxicológica de amostras de lixiviados, potencialmente contaminados para os organismos aquáticos, que pode contribuir para programas de monitorização a longo prazo. A bateria de testes de ecotoxicidade sub-letais de curto prazo, é representantiva de diferentes grupos taxonómicos (bactérias, algas, rotíferos, cnidários, crustáceos e insetos); grupos funcionais (produtores primários, consumidores primários e secundários, decompositores bênticos e epibênticos) assim como diferentes compartimentos ambientais (água, sedimento e solo) e foi selecionada para testar os vários tipos de amostras recolhidas dentro e fora da área do aterro: duas amostras de lixiviado, colhidas em diferentes estações do ano, as águas subterrâneas, a água de uma poça, eluatos de amostras de solo, água e sedimentos de cinco locais de sistemas aquáticos adjacentes. Com base nos resultados obtidos, ambos são lixiviados tóxicos, embora a amostra de lixiviado recolhido na Primavera-Verão foi menos tóxica do que a recolhida no Outono-Inverno. Foi observada toxicidade para algumas amostras de água subterrânea, no entanto, pode não estar vi relacionada com o lixiviado. É importante sublinhar, que os resultados do presente estudo relativamente aos testes de toxicidade sobre as amostras que não fazem parte no programa de monitoramento do aterro, não revelaram toxicidade, pelo menos devido ao lixiviado. Os resultados obtidos demonstraram também que deve ser continuada a investigação visto que não existe informação clara sobre a fonte da contaminação das águas subterrâneas e superficiais. Palavras-chave: Risco ecológico, bateria de testes, lixiviado, águas subterrâneas, eluatos de solo, água e sedimentos de ri