Barbara Filipek-Mazur, Monika Tabak
Katedra Chemii Rolnej, Uniwersytet Rolniczy im. H. Kołł taja, Kraków
Wst p
W ci gu ostatnich lat obserwowane jest zmniejszanie pogłowia i produkcji skór nutrii, równie produkcja skór szynszyli nie ma obecnie du ego znaczenia gospodarczego. Jednak nawet przy niskim poziomie produkcji zagospodarowanie odchodów tych zwierz t jest w skali kraju istotnym problemem. W 2005 roku wy-produkowano w Polsce 170 tys. skór nutrii, natomiast prognozy na lata 2006 i 2007 zakładały produkcj 160 tys. skór rocznie [KU NIEWICZ, FILISTOWICZ 2006]. Na terenie kraju znajduje si około 800 ferm szynszyli (liczba utrzymywanych na nich samic stada podstawowego wynosi prawie 10 tys.), z których roczna produkcja skór kształtuje si na poziomie 20 tys. sztuk [BARABASZ 2008]. W przypadku nutrii rednia masa kału wydalanego w ci gu doby przez jedn sztuk dorosł wynosi 0,1 kg, natomiast od młodzie y uzyskiwane jest 0,06 kg kału na dob od jednego osobnika; dla szynszyli te warto ci wynosz odpowiednio 0,024 kg i 0,015 kg [KU NIEWICZ, FILI STOWICZ 1999]. Dorosły osobnik nutrii rednio w ci gu doby wydala 0,3 dm3 moczu, osobnik zaliczany do młodzie y natomiast 0,2 dm3; w przypadku szynszyli jest to 0,08 dm3 i 0,06 dm3 [KU NIEWICZ, FILISTOWICZ 1999]. Poza kałem i moczem, obornik od zwierz t futerkowych zawiera wod , ciółk i resztki pokarmowe.
Odchody zwierz t futerkowych nie s nawozem naturalnym [USTAWA 2007], a jedynie odpadem z rolnictwa [ROZPORZADZENIE M 2001]. Ryzyko nawozowego wykorzystania nieprzetworzonych odchodów wi e si ze znaczn zawarto ci zwi zków biogennych oraz obecno ci chorobotwórczych drobnoustrojów i paso ytów.
Nawozowe wykorzystanie obornika od zwierz t futerkowych mo liwe jest na przykład po jego przekompostowaniu [ROZP ORZADZENIE (WE) 2002; USTAWA 2007]. Uzyskany w wyniku kompostowania produkt musi charakteryzowa si odpowiednimi wła ciwo ciami [ROZP ORZ DZENIE MRiRW 2008]. Wysoka zawarto metali ci kich w nawozie mo e prowadzi do zanieczyszczenia gleby. Pierwiastki te mog trafi do organizmów ro lin, bezkr gowców i kr gowców (w tym człowieka) [FILIPEK-MAZUR
2004].
Badania prowadzono w celu okre lenia zmian zawarto ci wybranych metali ci kich (Cd, Pb, Cu, Zn) w czasie kompostowania odchodów nutrii i szynszyli z dodatkiem li ci drzew i słomy zbo owej.
B. Fili pek-Mazur, M. Tabak 98
Materiał i metody
Odchody nutrii i szynszyli kompostowano z dodatkiem 20% i 40% li ci drzew oraz 20% i 40% słomy zbo owej. Ponadto prowadzono kompostowanie odchodów bez dodatków (obiekt kontrolny). W ka dym obiekcie pocz tkowa masa odchodów wynosiła 2 kg, a dodatek materiałów strukturotwórczych okre lono w stosunku do suchej masy odchodów. Kompostowanie prowadzono w pojemnikach PCV, w pomieszczeniu zamkni tym. Wilgotno materiałów utrzymywano na stałym poziomie, co dwa tygodnie materiały mieszano w celu napowietrzenia. Czas kompostowania wynosił 25 tygodni. Próbki kompostów do analiz chemicznych pobrano po 11, 13, 15, 23 i 25 tygodniach prowadzenia procesu. Dokładny opis warunków prowadzenia do wiadczenia oraz skład chemiczny materiałów u ytych do sporz dzenia kompostów podano w pierwszej cz ci artykułu [FILIPEK-MAZUR, GONDEK 2009].
Zawarto wybranych metali ci kich (Cd, Pb, Cu, Zn) oznaczono w suchym i zmielonym materiale. Po mineralizacji na sucho (8 godz., 450 C) materiał odparowano z mieszanin st onego kwasu HNO3 i wody redestylowanej zmieszanych w stosunku obj to ciowym 1 : 2 i ponownie spalono (5 godz., 450 C). Po spaleniu materiał odparowano z 20% HCl, a nast pnie z mieszanin st onego kwasu HNO3 i wody redestylowanej zmieszanych w stosunku 1 : 2. Pozostało roztworzono w mieszaninie st onego kwasu HNO3 i wody redestylowanej zmieszanych w stosunku 1 : 2 i przeniesiono przy u yciu wody redestylowanej do kolb miarowych. Oznacze nie przeprowadzono metod ICP-AES (atomowa spektrometria emisyjna z indukcyjnie wzbudzon plazm ), przy wykorzystaniu aparatu JY 238 Ultrace. W przypadku ka dej próbki oznaczenie wykonano w dwóch powtórzeniach.
Wyniki i dyskusja
W analizowanych materiałach oznaczono najmniejsz , spo ród badanych metali ci kich, zawarto kadmu, a najwi ksz cynku (tab. 1-4). Zawarto metali ci kich w kompostach zwi kszała si w szeregu: Cd < Pb < Cu < Zn.
W porównaniu do odchodów bez dodatków, odchody z dodatkiem materiałów strukturotwórczych cechowały si wi ksz zawarto ci kadmu i ołowiu, natomiast mniejsz miedzi i cynku (tab. 1-4). Wyj tek stanowił kompost z dodatkiem 20% słomy, który zawierał nieco wi cej cynku, ni odchody bez dodatków (tab. 4). Ró nice w składzie chemicznym kompostów s mi dzy innymi efektem zró nicowania składu chemicznego materiałów u ytych do kompostowania. Materiały strukturalne zawierały mniej miedzi i cynku, natomiast wi cej kadmu, ni odchody [FILIP EK-MAZUR, GONDEK
2009]. Analizuj c zawarto ołowiu, w li ciach drzew stwierdzono wi cej tego pierwiastka, a w słomie mniej, ni w odchodach [FILIPEK-MAZUR, GONDEK 2009]. Nale y zaznaczy , e wpływ wła ciwo ci chemicznych materiału strukturalnego na skład chemiczny kompostu jest najbardziej widoczny w pocz tkowym okresie kompostowania (wtedy skład chemiczny kompostu jest zasadniczo wypadkow składu chemicznego u ytych komponentów). Zachodz ce nast pnie w trakcie kompostowania przemiany materii organicznej modyfikuj skład chemiczny kompostu.
Tabela 1; Table 1 Zawarto kadmu w badanych kompostach (mg kg-1 s.m.)
The content of cadmium in the analyzed composts (mg kg-1 DM)
Skład kompostu Czas kompostowania (tygodni e)
Compost composition Composting time (weeks)
11 13 15 23 25
Odchody; Excreta 0,285 0,305 0,315 0,290 0,405
Odchody z dodatkiem
Excreta with the addition
20% li ci; leaves 0,410 0,500 0,500 0,955 0,570
40% li ci; leaves 0,405 0,420 0,560 0,625 0,695
20% słomy; straw 0,455 0,505 0,600 0,605 0,675
40% słomy; straw 0,545 0,510 0,535 0,610 0,685
Tabela 2; Table 2 Zawarto ołowiu w badanych kompostach (mg kg-1 s.m.)
The content of lead in the analyzed composts (mg kg-1 DM)
Skład kompostu Compost composition
Czas kompostowania (tygodnie) Composting time (weeks)
11 13 15 23 25
Odchody; Excreta 2,03 1,59 1,67 1,79 2,67
Odchody z dodatkiem
Excreta with the addition
20% li ci; leaves 4,69 5,93 4,56 3,57 4,01
40% li ci; leaves 6,04 3,96 6,64 5,15 5,33
20% słomy; straw 2,85 2,74 3,39 3,28 3,66
40% słomy; straw 2,53 2,90 2,58 2,74 2,72
Tabela 3; Table 3 Zawarto miedzi w badanych kompostach (mg kg-1 s.m.)
The content of copper in the analyzed composts (mg kg-1 DM) Skład kompostu; Compost composition Czas kompostowania (tygodnie)
Composti ng time (weeks)
11 13 15 23 25
Odchody; Excreta 61,41 57,04 78,25 60,95 66,24
Odchody z dodatkiem
Excreta with the addition
20% li ci; leaves 47,99 48,99 48,47 49,88 53,99
40% li ci; leaves 33,34 40,79 46,47 48,27 52,03
20% słomy; straw 47,26 49,30 53,32 50,38 55,54
40% słomy; straw 44,66 40,53 46,75 47,43 52,69
Tabela 4; Table 4 Zawarto cynku w badanych kompostach (mg kg-1 s.m.)
B. Fili pek-Mazur, M. Tabak 100
The content of zinc in the analyzed composts (mg kg-1 DM) Skład kompostu
Compost composi tion
Czas kompostowania (tygodnie) Composting time (weeks)
11 13 15 23 25
Odchody; Excreta 541,28 574,82 619,78 627,48 678,14
Odchody przypadkach wykazano zwi kszenie zawarto ci pierwiastków w badanych obiektach wynosz ce od 8% do 72% pocz tkowej zawarto ci poszczególnych pierwiastków (tab.
1, 3, 4). Zwi kszanie zawarto ci metali ci kich (nale cych do tzw. składników popielnych) jest efektem zachodz cej w trakcie kompostowania mineralizacji zwi zków organicznych [DROZD i in. 1996; CZEKAŁA i in. 1999]. Podobnie jak w niniejszych badaniach, zwi kszenie zawarto ci metali ci kich w trakcie kompostowania obornika wykazali KALEMBAS A i WYSOKI S KI [2004]. Zwi kszanie zawarto ci mikroskładników stwierdzano te w trakcie kompostowania osadu ciekowego z organicznymi materiałami strukturalnymi (słom , trocinami, odpadem tytoniowym) [CZEKAŁA i in. zale no ci od analizowanego metalu ci kiego). Podobne wyniki uzyskali w badaniach, w których przez 180 dni prowadzono dojrzewanie kompostu uzyskanego po 24 godz.
przetrzymywania odpadków miejskich w biostabilizatorze [DROZD i in. 1996]. CZEKAŁA i SAWICKA [2006] stwierdzili zwi kszenie zawarto ci badanych metali ci kich w kompostach z osadu ciekowego, słomy i trocin pomi dzy pierwszym a 110-tym dniem kompostowania, natomiast w dalszym etapie procesu (do 360-go dnia) wykazali niewielkie zmniejszenie zawarto ci miedzi i cynku, natomiast zwi kszenie zawarto ci kadmu, chromu, niklu i ołowiu. TABAK [2009] w trakcie trwaj cego 21 tygodni kompostowania osadu ciekowego ze słom pszenn wykazała zwi kszenie zawarto ci metali ladowych pomi dzy pocz tkiem a ko cem procesu, w kolejnych tygodniach procesu stwierdziła natomiast zarówno zwi kszanie, jak i zmniejszanie zawarto ci pierwiastków. Równie w badanych w niniejszej pracy kompostach wykazano okresowe zmniejszanie zawarto ci metali ci kich (tab. 1-4).
Oznaczone w badanych materiałach zawarto ci metali ci kich s znacznie mniejsze, ni podane w ROZPORZ DZENIU MRiRW [2008] dopuszczalne zawarto ci zanieczyszcze w nawozach organicznych (dotyczy kadmu i ołowiu, rozporz dzenie nie zawiera warto ci dla miedzi i cynku).
Wnioski
1. W kompostach z odchodów zwierz t futerkowych stwierdzono najmniejsz , spo ród analizowanych metali ci kich, zawarto kadmu, a najwi ksz cynku.
2. Zawarto mikroskładników w kompostach zwi kszała si w szeregu: Cd < Pb <
Cu < Zn.
3. W porównaniu do odchodów bez dodatków, odchody z dodatkiem słomy pszennej i li ci drzew cechowały si wi ksz zawarto ci kadmu i ołowiu, natomiast mniejsz miedzi i zazwyczaj cynku.
4. Pomi dzy pierwszym a ostatnim terminem analiz z reguły nast powało zwi kszenie zawarto ci metali ci kich w kompostach.
5. W kompostach z odchodów zwierz t futerkowych stwierdzono mniejsze zawarto ci metali ci kich od podanych w polskim prawodawstwie warto ci granicznych dla nawozów organicznych. Zawarto metali ci kich w kom-postach umo liwiała ich rolnicze wykorzystanie.
Literatura
BARABASZ B. 2008. Szynszyle: chów fermowy. PWRiL Warszawa: 194 ss.
CZEKAŁA J., JAKUBUS M., MOCEK A., OWCZARZAK W. 1999. Mo liwo ci wykorzystania osadów ciekowych i odpadu tytoniowego do produkcji kompostów. Fol. Univ. Agric.
Stein. 200, Agricultura 77: 45-50.
CZEKAŁA J., SAWICKA A. 2006. Przetwarzanie osadu ciekowego z dodatkiem słomy i trocin na produkt bezpieczny dla rodowiska. Woda- rodowisko-Obszary Wiejskie 6, 2(18): 41-50.
DROZD J., JAMROZ E., LICZNAR M., LICZNAR S.E., WEBER J. 1999. Zmiany wybranych form makro- i mikroskładników w czasie kompostowania pomiotu kurzego i produkowanego z niego nawozu organiczno-mineralnego. Fol. Univ. Agric. Stein. 200, Agricultura 77:
69-74.
DROZD J., LICZNAR M., PATORCZYK-PYTLIK B., RABIKOWSKA B. 1996. Zmiany w składzie chemicznym kompostów z odpadków miejskich w czasie ich kompostowania. Zesz.
Probl. Post. Nauk Roln. 437: 131-138.
FILIPEK-MAZUR B. 2004. Wyst powanie i toksyczno metali ci kich w rodowisku przyrodniczym, w: Diagnostyka gleb i ro lin w rolnictwie zrównowa onym. Kalembasa S. (Red.). Wyd. Akademii Podlaskiej, Siedlce: 116-130.
FILIPEK-MAZUR B., GONDEK K. 2009. Dynamika składu chemicznego odchodów zwierz t futerkowych w czasie ich kompostowania. Cz. I. W giel i azot. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 537: 89-95.
KALEMBASA S., WYSOKI SKI A. 2004. Zawarto wybranych mikroelementów w osadach ciekowych wie ych i kompostowanych z dodatkiem popiołu z w gla brunatnego. Zesz.
Probl. Post. Nauk Roln. 502: 819-824.
KU NIEWICZ A., FILISTOWICZ A. (Red.) 2006. Chów i hodowla nutrii. Wyd. AR Wrocław:
251 ss.
B. Fili pek-Mazur, M. Tabak 102
KU NIEWICZ A., FILISTOWICZ A. 1999. Chów i hodowla zwierz t futerkowych. Wyd. AR, Wrocław: 591 ss.
ROZPORZ DZENIE M 2001. Z dnia 27 wrze nia 2001 r. w sprawie katalogu odpadów.
Dz. U. Nr 112, poz. 1206.
ROZPORZ DZENIE (WE) 2002. Nr 1774/2002 Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 3 pa dziernika 2002 r. Ministra ustanawiaj ce przepisy sanitarne dotycz ce produktów ubocznych pochodzenia zwierz cego nie przeznaczonych do spo ycia przez ludzi. OJ L 273 z 10.10.2002: 1-95, z pó n. zm.
ROZPORZ DZENIE MRiRW 2008. Z dnia 18 czerwca 2008 r. w sprawie wykonania nie-których przepisów ustawy o nawozach i nawo eniu. Dz. U. Nr 119, poz. 765.
TABAK M. 2009. Zmiany wła ciwo ci chemicznych osadu ciekowego w trakcie kompo-stowania ze słom oraz popiołem z w gla kamiennego. Monografia, Wyd. UR Kraków (praca w druku).
USTAWA 2007. Ustawa z dnia 10 lipca 2007 r. o nawozach i nawo eniu. Dz. U. Nr 147, poz. 1033.
Słowa kluczowe: odchody zwierz t futerkowych, kompost, materiały strukturo-twórcze, metale ci kie
Streszczenie
Zgodnie z obowi zuj cym prawem odchody zwierz t futerkowych s odpadem.
Ich nawozowe wykorzystanie mo liwe jest po przekompostowaniu (pod warunkiem, e produkt cechuje si odpowiednimi wła ciwo ciami).
Badania prowadzono w celu okre lenia dynamiki zawarto ci metali ci kich w czasie kompostowania odchodów nutrii i szynszyli z dodatkiem li ci drzew i słomy zbo owej. Kompostowaniu poddano odchody z dodatkiem 20% i 40% li ci oraz 20% i 40% słomy. Jako kontrol kompostowano odchody bez dodatków. Kompostowanie prowadzono przez 25 tygodni, w tym czasie pi ciokrotnie pobrano próbki materiałów do bada . Zawarto metali ci kich oznaczono metod ICP-AES.
Zawarto mikroskładników wzrastała w szeregu: Cd < Pb < Cu < Zn. Odchody z dodatkami cechowały si wi ksz zawarto ci kadmu i ołowiu, natomiast mniejsz miedzi i zazwyczaj cynku, ni odchody bez dodatków. Pomi dzy pierwszym a ostatnim terminem analiz z reguły stwierdzono zwi kszenie zawarto ci metali ci kich w kompostach. Zawarto mikroskładników w kompostach umo liwiała ich rolnicze wykorzystanie, poniewa w materiałach stwierdzono mniejsze zawarto ci metali ci kich od podanych w polskim prawodawstwie warto ci granicznych dla nawozów organicznych.
DYNAMICS OF CHEMICAL COMPOSITION OF FUR ANIMAL EXCRETA DURING COMPOSTING
PART II