Home About Browse Search
Svenska


Farm-based technologies for management of risks from irrigation with wastewater-polluted sources in Cochabamba, Bolivia

Perez Mercado, Luis Fernando (2020). Farm-based technologies for management of risks from irrigation with wastewater-polluted sources in Cochabamba, Bolivia. Diss. (sammanfattning/summary) Uppsala : Sveriges lantbruksuniv., Acta Universitatis Agriculturae Sueciae, 1652-6880 ; 2020:21
ISBN 978-91-7760-560-7
eISBN 978-91-7760-561-4
[Doctoral thesis]

[img] PDF - Published Version
1MB

Abstract

Wastewater irrigation is a global practice that allows reusing water and nutrients in agriculture, but also poses risks of introducing pathogens/pollutants into agricultural systems and food. In order to manage these risks, on-farm measures can be implemented as barriers along the pathway that pathogens/pollutants must follow to reach the population/place at risk, in cases where treatment plants are not a viable option. The aim of this thesis was to evaluate several on-farm measures in terms of i) reduction in health/environmental risks, and ii) feasibility of implementation in the context of an agricultural system producing lettuce with wastewater-polluted irrigation source (river water) in a semi-arid area of Bolivia.

The microorganisms assessed for health risks from consumption of lettuce from the studied system were Ascaris lumbricoides, enterotoxigenic Escherichia coli (ETEC) and rotavirus, while the environmental risks assessed were nitrogen excess in soil under high and low irrigation efficiencies. The risks were assessed in four scenarios: 1) direct use of river water (baseline scenario), 2) baseline scenario with biochar filtration, 3) baseline scenario with riverbank filtration, and 4) baseline scenario with water-source substitution (the river water) two weeks before harvest. Water quality and performance data of tested on-farm measures were collected in field studies and laboratory experiments and used as input for risk assessments.

Health risks were above WHO recommended health targets in the baseline scenario, while the nitrogen input to soil was at least two-fold the lettuce requirement. The health target was achieved by riverbank filtration for A. lumbricoides and ETEC, and by onfarm filtration for A. lumbricoides. Only on-farm biochar filters reduced the estimates of nitrogen accumulation near the equilibrium point (0 kg ha-1 ) for high efficiency irrigation. No reduction in risk was found for wastewater substitution in this study. The implementation of riverbank filtration was found to be highly dependent on local context (soil properties), while implementation of biochar filters were constrained by the high surface area required. This research contributed to the body of knowledge by testing on-farm measures not previously investigated and by identifying bottlenecks that affect the feasibility/reliability of the studied on-farm measures for risk management

Authors/Creators:Perez Mercado, Luis Fernando
Title:Farm-based technologies for management of risks from irrigation with wastewater-polluted sources in Cochabamba, Bolivia
Alternative abstract:
LanguageAbstract
Swedish

Att använda avloppsvatten för bevattning är ett tillvägagångssätt som används i större delen av världen som främjar återanvänds av vatten och växtnäringsämnen i jordbruket, men även öppnar upp för risken att introducera patogener/föroreningar i jordbruk-, och livsmedelssystem. Gårdsbaserade åtgärden kan användas som barriärer längst vägen patogenerna/föroreningarna måste ta för att komma i kontakt med befolkningen/platsen som är utsatta för riskerna, på ställen där avloppsreningsverk inte är möjliga. Målet med denna avhandling var att utvärder flera gårsbaserade åtgärden med avseende på i) minskning i hälso-, och miljörisker , och ii) genomförbarheten att i det implementera i det studerade kontexten av ett jordbrukssystem som producerar sallad med avloppsförorenad bevattningskälla (flodvatten) i ett medeltorrt område i Boliva.

Mikroorganimserna som utvärderades för hälsoriskerna som konsumtion av sallad från det studerade jordburkssystemet medför var Ascari lumbricoides, enterotoxigenisk Escherichia coli (ETEC) och rotavirus, medan de utvärderade miljöriskerna var kväveöverflöd i jord under hög-, samt låg bevattningseffektivitet. Riskerna i fyra olika scenarier utvärderades: 1) direkt användning utav flodvatten (baslinje), och de övriga tre var baslinjesystemet och antingen 2) filtrering med biokolfilter, 3) filtrering genom flodbank, eller 4) ersättning av vattenkällan, av flodvattnet. Data för vattenkvalitet och effektivitet av utvärderade gårdsbaserade åtgärden samplades i fält-, och laboratorieexperiment och användes i riskvärderingen.

Hälsoriskerna var över Världshälsoorganisationens gränsvärden i baslinjesystemet, medan kvävetillförseln var som minst två gånger så stor som salladsbehovet. Hälsoriskerna var under gränsvärdet med flodbanksfiltrering för A. lumbricoides och ETEC, och med biokolsfiltrering för A. lumbricoides. Endast biokolsfiltrering minskade den beräknade kväveackumuleringen till jämviktspunkten (0 kg ha-1) vid hög bevattningseffektivitet. I denna studie ledde ersättning av bevattningskälla inte till någon minskning i risk.

Implementeringen av flodbanksfiltrering visade sig i hög grad bero på lokalt kontext (jordegenskaper), medan implementeringen av biokolfilter begränsades av den stora ytan som krävdes. Gårdsbaserade åtgärden har tidigare inte studerats och denna forskning bidrar således till kunskapsbanken genom utvärdering, samt identifikationen av genomförbarheten/pålitligheten, av dessa system.

Year of publishing :2020
Number:2020:21
Number of Pages:88
Place of Publication:Uppsala
Publisher:Department of Energy and Technology, Swedish University of Agricultural Sciences
ISBN for printed version:978-91-7760-560-7
ISBN for electronic version:978-91-7760-561-4
ISSN:1652-6880
Language:English
Publication Type:Doctoral thesis
Article category:Scientific peer reviewed
Version:Published version
Full Text Status:Public
Subjects:(A) Swedish standard research categories 2011 > 2 Engineering and Technology > 207 Environmental Engineering > Environmental Management
(A) Swedish standard research categories 2011 > 4 Agricultural Sciences > 405 Other Agricultural Sciences > Environmental Sciences related to Agriculture and Land-use
(A) Swedish standard research categories 2011 > 3 Medical and Health Sciences > 303 Health Sciences > Public Health, Global Health, Social Medicine and Epidemiology
Keywords:Pathogens, nutrient recycling, farm-based measures, health, ecotechnology, irrigation scheduling, biochar filtration, riverbank filtration, risk assessment
URN:NBN:urn:nbn:se:slu:epsilon-p-104890
Permanent URL:
http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:slu:epsilon-p-104890
ID Code:16783
Faculty:NJ - Fakulteten för naturresurser och jordbruksvetenskap
Department:(NL, NJ) > Dept. of Energy and Technology
Deposited By: SLUpub Connector
Deposited On:24 Mar 2020 15:18
Metadata Last Modified:29 Jul 2020 06:12

Repository Staff Only: item control page

Downloads

Downloads per year (since September 2012)

View more statistics

Downloads
Hits