Phyto-viability on restored land with coal ash aggregates as backfilling amendments

Abstract

One of the main concerns of people in today’s world is the protection of the environment. Unnecessary constructions, inadequate waste management, and heavy transportation are the main causes of the deterioration of what is known as “green” environment. Due to increasing population, the demand for construction materials such as sand and gravel has increased over time. These basic materials are being used for concrete, filling, plumbing and for other purposes. An alternative engineering method for conserving the environment was studied in order to restore the disturbed lands with available soils and coal ash aggregates (CAAs). Seed germination in the presence of manufactured CAAs was evaluated in order to assess the rate of growth of dissimilar plants in the restored land with the CAAs. The influence of the presence of CAAs on bacteorological and enzymatic activities in the rhizosphere was quantified. Various experimental methods were developed. First, systems were prepared to evaluate the development of seeds (beans and pumpkins) using water from the water infiltrated through the CAAs. The growth of the plants in the systems with various factors such as backfilling ratio (soil and CAAs), layered or mixed application of the CAAs, type of water (rain or tap water), and type of seeds (bean or pumpkin), was observed. In addition, potential physical and chemical influences of the CAAs addition on the growth of such different plants were studied for beans, pumpkins, botellas and papayas. Later, a system was designed to assess the number of total heterotrophic bacteria and the activity of soil dehydrogenase in the rhizosphere in the presence and absence of the CAAs. Experimental results indicated that the CAAs could be used as backfilling amendments for an open pit restoration to bio-viable land. There were no negative impacts on the germination and growth of the plants due to the presence of the CAAs. In some cases, the CAAs enhanced the germination and growth of the plants. Therefore, the CAAs can be utilized for restoration of disturbed lands to bio-viable ones, conserving environmental resources and achieving waste minimization.

Uno de los principales propósitos de las personas hoy día en el mundo es proteger el medio ambiente. La construcción innecesaria, el manejo inadecuado de desperdicios, la transportación pesada, son las causas principales del deterioro de lo que conocemos como áreas verdes. Debido al incremento en población, la demanda por materiales de construcción, como arena y grava, ha aumentado con el tiempo. Estos materiales básicos se utilizan en el país para el concreto, relleno, tuberías y demás sistemas. La restauración de tierras afectadas y agregados de las cenizas de carbón puede ser una alternativa de método de ingeniería para la conservación del ambiente. Los objetivos principales de esta investigación envuelven el evaluar la germinación de las semillas en presencia del agregado manufacturado (o agregado de la ceniza de carbón, CAAs en inglés), evaluar la razón de crecimiento de diferentes plantas en tierras restauradas con este agregado; y cuantificar la influencia de la presencia del agregado de las cenizas de carbón por medio de actividades bacteriológicas y enzimáticas en la rizosfera. Para cumplir con estos objetivos, varios métodos experimentales fueron desarrollados. Primeramente se prepararon sistemas en donde se observó el desarrollo de las semillas (habichuelas y calabazas) utilizando agua proveniente de la infiltración con el agregado manufacturado. La razón de crecimiento de las plantas en sistemas con diferentes factores: modo de relleno (suelo y agregado de las cenizas de carbón), estructura de mezcla o en etapa, tipo de agua (de lluvia o grifo), y tipo de semilla (habichuela o calabaza), fueron evaluados. Además, el potencial físico y químico debido a la influencia del agregado de cenizas de carbón en el desarrollo de las plantas fue estudiado con: habichuelas, papayas, calabazas y botellas. Posteriormente, se diseñó un sistema para el conteo de bacterias heterótrofas y la actividad deshidrogenasa del suelo en la rizosfera en presencia y ausencia del agregado de las cenizas de carbón. Los resultados experimentales indicaron que el agregado de las cenizas de carbón puede ser utilizado para relleno de canteras abiertas utilizadas para luego desarrollar vegetación. No se mostró impacto negativo del material en la germinación y crecimiento de las plantas estudiadas. En algunos casos, el agregado aumentó la germinación y crecimiento de las plantas. Por tanto, este material puede ser utilizado para la restauración de tierras afectadas, conservando así los recursos naturales y logrando la reducción de desperdicios.