ROCZNIKI GLEBOZNAW CZE T. X X X II, NR 2, W ARSZAW A 1981
E LŻBIETA A N D R U SZ C Z A K , S T A N IS Ł A W ST R Ą C Z Y Ń SK I, H E N R Y K Ż U R A W SK I, JA N P A B IN , W A N D A K A M IŃ S K A
W ŁAŚCIW OŚCI FIZY CZN E I CHEM ICZNE PO PIO ŁÓ W Z HAŁDY ELE K TR O CIEPŁO W N I CZECHNICA
ORAZ SK ŁAD CHEM ICZNY R O ŚLIN ZA SIED LA JĄ CY CH H A Ł D Ę1
In sty tu t U p raw y, N a w o żen ia i G leb o zn a w stw a O ddział Ś lą sk i w e W rocław iu
W STĘP
H ałdy popiołów zaliczane są do n ajb ard ziej uciążliw ych n ieużytków przem ysłow ych. Składow iska popiołów o miąższości k ilk u do k ilk u n a stu m etró w na znacznych pow ierzchniach zalegają często żyzne te re n y rolnicze. W m iarę w zrostu ilości elek tro w n i cieplnych należy się spo dziew ać zw iększenia ilości hałd; w edług prow izorycznych prognoz po ro k u 1980 pow ierzchnia zajm ow ana przez te n ieu ży tk i przekroczy u nas 2000 ha [4].
Popiół uzy sk iw an y p rzy obecnym system ie spalan ia bardzo rozd ro b nionego w ęgla jest lo tn y i p rzy składow aniu słabo wiąże się z podłożem . W okresach suszy w ia tr pow oduje na h ałd ach popiołu zam iecie pyłow e, zagrażające pobliskim u p raw om rolniczym , lasom i osiedlom ludzkim . W czasie deszczów n ato m iast olbrzym ie m asy luźnego popiołu m ogą obsuw ać się na sąsiednie te re n y niszcząc urządzenia k om unalne i de w astu jąc p rzyległe u ży tk i roln e [14]. Istn ieje więc p alący i wciąż nie rozw iązany p roblem szybkiej u ty lizacji popiołów elek tro w n i cieplnych i elektrociepłow ni.
W E lektrociepłow ni Czechnica w Siechnicach k. W rocław ia postano wiono część składow an y ch na h ałd ach popiołów w ykorzystać do zasypy w ania w iększych nierów ności na obszarze pastw isk sąsiednich m iejsco wości. P ow ierzchnia rozsypanego popiołu m a być jeszcze p o k ry ta 30- -ce n ty m e tro w ą w a rstw ą gleby u p raw n ej i obsiana traw am i. W zw iązku z tym podjęliśm y badania zm ierzające do poznania w łaściw ości ty ch po piołów oraz o rien tacy jn ego określenia ich przydatności rolniczej.
1 P raca została w y k on an a na zlec en ie O kręgow ego O środka R zeczo zn a w stw a i D orad ztw a R oln iczego SITR .
26 E. A ndruszczak i in.
M ETO DY K A B A D A Ń
F róbki b adanych popiołów pobrano z h ałdy ch a ra k te ry sty c z n e j dla tam tejszego składow iska, form ow anej na sucho w okresie ostatnich sied m iu lat. Popioły pochodziły ze spalenia w ęgla kam iennego. H ałda po piołów porośnięta była n a tu ra ln ie zasiedloną i dość silnie ukorzenioną roślinnością tra w ia stą , z przew agą kupków ki, kostrzew y czerw onej i w ie chliny łąkow ej. W ysokość h ałd y w okresie p obierania próbek w ynosiła około 12 m. Do b adań lab o ra to ry jn y c h pobrano 18 próbek z różnych m iejsc h ałdy i z różnych głębokości. P rób ki 1 do 11 pobrano z w yso kości hałdy od 0,5 do 4,0 m, próbki 12 do 18 pobrano z w a rstw hałdy położonych na wysokości od 5,5 do 12 m od poziom u teren u . Ponadto pobrano rów nież w fazie dojrzałości pełnej 4 próbki roślinności tra w ia stej, zasiedlającej hałdę.
W pob rany ch z h ałd y p róbkach popiołu oznaczono pow szechnie sto sow anym i m etodam i n astęp u jące właściwości fizyczne:
— gęstość w łaściw ą m etodą p iknom etryczną,
— gęstość objętościow ą w stanie sypkim i ub ity m m etodą cy lind er- kową,
— pojem ność k a p ila rn ą w stanie u b ity m za pomocą podsiąku na b i bule filtra c y jn e j,
— porow atość ogólną w yliczoną na podstaw ie wielkości znalezionych dośw iadczalnie,
— skład m echaniczny m etodą Bouyoucosa w m odyfikacji C asagran- d e ’a i Prószyńskiego.
Ponadto oznaczono:
— krzyw ą ilu stru ją c ą siłę ssącą popiołu w zakresie w artości pF (гул. 1) od około 1,0 do 3,0 za pom ocą ten sjo m e tru kapilarnego według, m etody opisanej przez B a r a n o w s k i e g o i P a b i n a [2] oraz w spółczynnik filtra c ji dla popiołu w stanie ubitym ; oznaczano go w cy- iinderk ach wysokości 5 cm i p rzek ro ju poprzecznym 12 cm, przepuszcza jąc wodę pod stałym ciśnieniem h y d ro staty czn y m w ynoszącym 2,4 cm H20 .
N iezależnie od tego zbadano:
— kwasowość czynną, w ym ienną i hydrolityczną, — sum ę zasad w ym iennych,
— zaw artość p rzy sw ajaln y ch dla roślin następ u jący ch pierw iastków : fosforu, potasu, m agnezu, m anganu, m iedzi, boru, m olibdenu i cynku, zgodnie z m etodyką obow iązującą w stacjach chem iczno-rolniczych [6]. Prócz tego oznaczono ogólną zaw artość: fosforu — m etodą w anadom o- libdenow ą, potasu, w apnia i sodu — m etodą fo tom etrii płom ieniow ej, ciarki — m etodą nefelom etryczna, m anganu — m etodą n a d s ia r c z a n o w a, boru m etodą kurk um ino w ą, m olibdenu m etodą z ditiolem cynku, miedzi, cynku, żelaza ołowiu — m etodą ASA, kadm u — po zatężeniu
W ła ściw ości popi: łu z hałd y a skład c h em iczn y roślin 27
do fazy organicznej, kob altu m etodą z ß -nitrozo-a-naftolem , ż e la z a — m e todą z 2 ,2 dw upiry d y lem , n ik lu — m etodą z 2-m etyloglioksynem , chloru — z 2-fenylo karbazydem , glin u — m etodą z alum inonem , ty ta n u — kolo ry m etry czn ie m etodą n ad tlen k o w ą oraz krzem u — m etodą kolorym e tryczną.
W p róbkach m a te ria łu roślinnego oznaczono zaw artość azotu, fosforu, potasu, w apnia, m agnezu, cynku, kobaltu, boru, żelaza, m iedzi i m agnezu m etodam i obow iązującym i w okręgow ych stacjach chem iczno-rolniczych [6], n ato m iast ołowiu — m etodą ASA, niklu — z dw um etyloglioksym em , chrom u — z dw u fenylokarbazydem .
W Y N IK I B A D A Ń I ICH OM ÓW IENIE
W ł a ś c i w o ś c i f i z y c z n e p o p i o ł ó w . W porów naniu do m i n eraln y ch utw oró w glebow ych popiół w ykazu je niską gęstość w łaściw ą i objętościow ą (tab. 1). Z tego w zględu, jak rów nież z pow odu słabej spoistości cząstek, m ożna sądzić o jego dużej podatności na erozję wodną i pow ietrzną. Poza tym analizow any m a te ria ł odznacza się w ysoką po row atością ogólną, w k tó re j około 8 6% stanow ią pory k ap ilarn e, co św iadczy o jego dużej chłonności w odnej. W ysokie w artości o trzym ane p rzy oznaczaniu sum y zasad w ym ienionych (49% me/100 g) zw iązane były praw dopodobnie z dużą zaw artością kationów jednow artościow ych, szczególnie sodu. Z p u n k tu w idzenia oceny rolniczej przydatności po piołu w^ażna jest inform acja o w ielkościach sił w iążących pochłoniętą wodę (rys. 1). P rz y jm u ją c za T r z e c k i m [13] w artość pF —2,4 za od pow iadającą pojem ności polowej i w artość pF = 3,0 za odpow iadającą
po-T a b e 1 a 1 Kie!*:tóre w ł a ś c i w o ś c i p op io łu - Some p r o p e r t i e s o f ashen
Rodzaj w ł a ś c i w o ś c i - P r o p e r t i e s ’.Vie 1 Lo ść l i c z u own ?Тшлег:1са1 value G ę st o ść właś ciwa - S p e c i f i c d e n s i t y 2 , 1 4 g . cm"-* G ę st oś ć o b j ę t o ś c io w a - przy luźnym u ł o ż e
n iu p o p io łu
Bulk d e n s i t y at 1оозе l y i n g o f ash 0 , 7 3 G * cm“ ^ Gę3tość o b j ę t o śc io w a w s t a n i e ubitym
Bulk d e n s i t y i n the compact s t a t e 0 , 3 0 С * cm“ -* Porowatość ogólna w e t a n i e ubitym
T c t i 1 poro si.t y i n the compact s t a t e 57, 9^ o b j ę t o ś c i Porowatość kap ila r na w s t a n i e ubitym
C a p i l l a r y p o r o s i t y i n the compact s t a t e 50, 3£ o b j ę t o ś c i Współczynnik f i l t r a c j i w s t a n i e ubitym F i l t r a t i o n c o e f f i c i e n t i n the compact s t a t e 3,7* i0"4 cm’ s " 1 Kwasowość hydrol i t y c z n a H y d r o ly t ic a c i d i t y 0 :>unn. zasad wymiennych
28 E. A n d r u s z c z a k i in .
Krzywa pF popiołu pochodzącego ze spalania miału węgla kamiennego w elektro ciepłowni
The pF curve of ashes originating from the hard coal combution in the thermal--electric power plant
czątkow i ham ow ania w zrostu roślin, o trzy m u jem y przedział sił u trz y m u jący ch wodę łatw o dostępną dla roślin. We w spom nianym przedziale b ad an y popiół z atrzy m u je około 1 0% wody w stosu nk u do suchej m asy, co św iadczy o jego dobrych zdolnościach rete n cy jn y c h , zbliżonych do gleb g liniastych. P onadto analizow any popiół odznacza się dobrą prze puszczalnością w odną, gdyż w artość jego w spółczynnika filtra c ji zbli
żona jest do w artości o trzy m y w an y ch dla lessów.
T a b e } a ? okład, mechaniczny, pH oraz za wartość węglanu wapnia w p o p ie l e
Mechanical co m p o s it io n , pH value and ca lcium carbonate c o n te n t i n ash
Nr próbki Sample No.
Procentowa zawartość f r a k c j i o ś r e d n i c y w mm
Perc enta ge o f f r a c t i o n s o f mm i n d ia pH CaCO-j % > 1 , 0 1 , 0 - 0 , 1 0 , 1 - 0 , 0 2 < 0 , 0 2 H20 K'Jl 1 35 ,0 47 39 14 9 , 3 9,1 3,88 2 4 5 , 0 44 46 10 9 , 3 9 , 0 3,97 3 37,0 44 45 11 9 , 3 9 , 0 4 , 4 3 4 35 ,0 52 39 9 9 , 3 9,1 4, 68 5 28 , 0 45 41 14 9 , 3 9 , 0 3,34 6 35, 0 34 46 20 3 , 0 8 , 8 3,76 7 4 0 , 0 33 39 28 9 , 0 8 , 7 3,18 8 30 ,0 29 46 25 8 , 9 8 , 8 2,51 9 4 5, 0 42 46 12 8 , 9 8 , 8 2, 5 9 10 35,0 27 46 27 9 , 0 8 , 5 3,18 11 4 0 , 0 46 39 13 8 , 7 8 , 6 5, 1 ? 12 30, 0 39 47 14 8 , 9 8 , 6 3,68 13 4 2 , 0 45 39 16 8 , 8 8 , 6 5 ,1 0 14 5 1 , 0 44 45 11 8 , 9 8 , 8 3,76 15 6 2 , 0 59 3" 8 9,1 9 , 0 9, 3 7 16 4 6 , 0 57 38 5 9 , 3 9 , 0 3,85 17 30,0 47 39 14 8 , 5 8 , 3 4, 2 6 10 35,0 40 39 21 8 , 5 8 , 3 4, 26 Śre dnio Mean 38,0 43 41 16 9 , С 8 , 7 4 , 1 6
W ła ś c iw o śc i pop io łu z h a łd y a skiad ch e m ic z n y roślin
T a b e l a 3 Skład chemiczny pop ioł ów - c a łk o w it a za w artość badanych pi er w ias tk ów
Chemical co m po si tio n o f a s h e s - t o t a l c o n t e n t o f the e le m e n t s I n v e s t i g a t e d Nz
pró bk i S ae pl e No.
N P2o 5 KgO UgO CaO Na20 s A12 ° 3 Pe2 °3 T102 S102
w % pow. s.m . i n % o f a i r - d r y matter 1 0 , 0 8 0 , 3 6 1,8 7 1 , 8 7 4 , 3 0 , 3 7 0 , 1 6 2 1 , 2 9 , 0 7 1 , 1 4 4 1 , 7 2 0 , 0 7 0 , 3 2 1, 87 1, 77 4 , 2 0 , 3 5 0 , 1 7 2 0 , 8 9 , 0 7 1 , 2 0 4 0 , 0 3 0 , 0 7 0 , 3 3 1,9 2 1 ,6 7 3 ,9 0 , 3 5 0 , 1 4 2 0 , 8 8 , 7 2 1 ,2 0 4 3 , 5 A 0 , 0 7 0 , 3 0 1,95 1 , 7 7 4 , 3 0 , 3 5 0 , 1 7 18 ,8 9 , 4 3 1 ,1 4 4 1 , 2 5 0 , 0 8 0 , 3 0 1,92 1 ,7 0 3, 6 0 , 3 7 0 , 1 8 1 8 , 3 8 , 2 9 1 ,2 0 4 2 , 0 6 0 , 0 6 0 , 3 6 2, 0 0 1,7 9 3, 6 0 , 3 7 0 , 1 6 2 0 , 2 7 , 3 5 1 ,2 0 4 3 , 0 7 0, 0 6 0 , 3 6 2 , 1 2 1 ,6 6 3, 2 0 , 3 5 0 , 1 7 2 0 , 2 6 , 0 0 1 ,1 4 4 8 , 0 8 0 , 0 7 0 ,4 1 2 ,1 2 1, 6 2 2 , 8 0 , 4 0 0 , 1 4 1 6 ,5 5, 78 1 , 1 6 4 3 , 5 9 0 , 0 7 0 , 3 3 2 ,1 2 1, 7 4 3,1 0 , 3 7 0 , 1 9 2 0 , 2 7 , 1 4 1, 2 0 4 8 , 0 10 0 , 0 6 0 , 4 2 2 ,2 5 1 , 6 2 3 , 2 0 , 4 2 0 , 1 4 2 0 , 2 5, 8 5 1 ,2 4 4 3 , 5 11 0 , 0 7 0 , 3 0 1,95 1, 6 4 3 , 9 0 , 3 5 0, 11 2 0 , 8 8 , 0 7 1 , 1 4 4 5 , 5 12 0 , 0 5 0 , 3 5 2 ,0 0 1 , 5 3 3,6 0 , 2 7 0 , 1 5 2 0 , 8 7 , 7 0 1 , 2 0 4 6 , 2 13 0 , 0 8 0 , 3 6 1,92 1, 7 4 4 , 3 0 , 3 2 0 , 1 4 2 0 , 8 8 , 5 0 1 ,2 0 4 4 , 7 14 0 , 0 7 0 , 3 0 1,90 1 ,4 4 4 , 3 0 , 3 5 0 , 1 6 2 0 , 2 7 , 8 5 1, 2 0 4 5 , 7 15 0 , 0 7 0 , 3 0 1, 92 1 ,2 8 4,1 0 , 3 7 0 , 1 8 1 8 , 3 7 , 6 4 1 , 1 6 4 6 , 2 16 0 , 0 7 0 , 3 0 1, 9 2 1 , 6 4 4,1 0 , 3 7 0 , 1 6 18,8 9 ,2 0 1, 20 4 3 , 5 17 0 , 0 6 0 , 3 0 1,95 1, 6 6 3, 8 0 , 3 7 0 , 1 0 2 0 , 8 8 , 0 0 1 , 1 4 4 3 , 0 18 0, 0 6 0 , 3 0 1,95 1 ,4 9 3, 5 0 , 3 7 0 , 1 0 2 0 , 2 6 , 5 0 1 ,1 0 4 7 , 0 ś r e d n i o Mean 0 , 0 7 0 , 3 3 1,98 1 , 6 4 3 , 7 0 , 3 5 0 , 1 5 19 ,8 7 , 7 8 1 , 1 7 4 4 , 2 T a b e l a 4 Skład chemiczny pop ioł ów - c a łk o w it a zawartość' badanych pi e r w ia st kó w
Chemical co m po si tio n o f a s h e s - t o t a l c o n t e n t o f the e le m e n ts i n v e s t i g a t e d
Nr próbki В Cu Mo II Zn Un Co Cr Cd Ni Pb
Sample No. w ppm pow. s.ra. - i n ppm o f a i r - d r y matter
1 94 130 2 , 4 148 810 0, 81 155 0 , 3 2 135 115 2 100 113 2 , 0 148 780 0, 8 1 135 0 , 4 8 13-7 115 3 110 127 2 , 0 190 730 0 , 7 8 1:5 0 , 4 0 132 100 4 98 110 2 , 0 130 780 0 , 7 4 130 1,1б 120 95 5 92 110 2 , 4 132 720 0 , 7 4 130 0 , 2 4 127 95 6 108 118 2 , 4 180 680 0 , 7 4 140 0 , 1 6 120 125 7 1 1 6 125 2 , 8 255 570 0 , 7 8 150 0 , 1 6 125 155 8 114 133 2 , 4 182 590 0 , 7 0 150 0 , 2 4 127 135 9 108 117 2 , 4 165 740 0 , 6 7 130 0 , 1 6 130 110 10 112 131 2 , 4 217 590 0, 7 0 135 0 , 1 6 140 127 11 110 112 2 , 0 130 730 0 ,7 8 150 0 , 1 6 135 80 12 84 113 2 , 4 178 690 0 , 6 4 1:5 0 , 2 4 140 110 13 88 113 2 , 0 180 780 0 , 6 7 135 0 , 1 6 145 110 14 96 109 2 , 4 187 7- 0 0 , 6 4 135 0 , 1 6 i;*5 57 15 100 115 2 , 4 122 770 0 , 5 7 125 0 , 2 8 125 45 16 80 110 2 , 0 202 780 0 , 7 0 140 0 , 1 6 125 52 17 68 119 2 , 8 172 740 0 , 6 7 140 0 , 1 6 127 65 18 84 122 2 , 4 212 700 0 , 7 0 150 0 , 1 6 127 70 śr e d n i e Mean 98 118 2 , 3 173 717 0, 71 139 0 , 2 2 130 98
W yniki uzyskane w badaniach sk ładu m echanicznego (tab. 2) w skazu ją, iż w popiołach przew ażały frak cje piasku (43%) i pyłu (42%). Czyści spław ialne n ato m iast osiągały 16%. F ra k cja części szkieletow ych sta n o w iła 38%.
Odczyn b ad any ch popiołów był alkaliczny (pH w H 20 — 9,0, a pH w K C 1— 8,7), zaw artość w ęglanu w apnia w ynosiła 4,16%.
W ł a ś c i w o ś c i c h e m i c z n e p o p i o ł ó w . Nie stw ierdzono w yraźniejszych różnic w całkow itej zaw artości b ad any ch składników w poszczególnych p rób k ach popiołu (tab. 3 i 4).
B adany popiół odznaczał się bardzo niską ogólną zaw artością azotu, średnio nie p rzek raczającą 0,07%. J e st to w pełni uzasadnione, gdyż w sam ym procesie technologicznym „ p ro d u k c ji” popiołu cała su b stan cja organiczna została spalona. W skutek system atycznie rozszerzającego się porostu n atu raln eg o roślin popiół zaw ierał ślady w ęgla organicznego.
N iskie b y ły rów nież zaw artości k o b altu i kadm u w bad any m popiele (Co —0,71 ppm , Cd = 0,22 ppm ); poziom ty ch składników u kład ał się po niżej średnich w artości dla gleb u p raw n y c h [1 0, 1 1].
C ałkow ite zaw artości fosforu, potasu, m agnezu i w apnia, a także sodu, siarki, żelaza oraz ty ta n u nie odbiegały od zaw artości ty ch składników w glebach u p raw n ych .
N atom iast zaw artość glinu była w ysoka; w przeliczeniu na А120 з w y-T a b e l a 5 Zawartość form f o 3 f o r u , po ta su , magnezu, boru, m i e d z i , molibdenu i cynku
w p o p io ła c h przyswajalnych d la r o ś l i n
Content o f a v a i l a b l e form;; o f phosphorus, po ta ssi um , magnesium, boron, corro-j", molybdenum and z in c
Nr
próbki *2° 5 II K2° 1 « 11 Ca Mo Zn
Sample No. mg/100 с £ le b y - mą pe:<: 100 z uf «?oilj
r ppm 1 14,5 4 0 10 15,0 10 ,0 2 2 ,4 C,<50 I6 t0 2 14 ,5 3 3 ,0 Iß ,8 9 »4 £4*0 0 , 4 3 16 ,5 3 1 4, 5 3 8 , 0 l 6 , 2 ß, 2 24 , 0 0 j 41 1 6 , 0 4 14 ,0 35,5 1 ■ », ^ 14,4 £ :■, 4 0 , 4 2 ■;s,o 5 15,0 4 5 , 0 1 6, 8 8 , 2 2 2 , 0 0 , 4 0 1 6, 0 6 12 ,9 3 7 ,5 17,6 14 ,4 2 2 , 0 0 ,4 1 1 5, 0 7 17 ,7 4 5 ,5 15,0 14 ,4 2 0 ,8 0 , 5 9 14 ,5 8 1 8 , 3 46 ,0 1 ? - 4 14» 4 2 2 , 4 0 ,7 1 12 ,5 9 14,5 4 1 , 0 13,6 ;.o,o 0 j6 0 12 ,5 10' 1 8 , 3 35 ,0 30,o 15, 6 23 , 6 0 , 5 6 10 ,5 11 •i^v; T-C^) 3.', 4 C;4 2 5 , 4 0 , 2 9 12 ,0 12 1 7 ,7 2 1 , 5 32 ,0 7 4 2 4 , 0 0 , 3 4 15 ,0 13 13 ,6 2 6 , 0 23. 2 7 , 0 2 4 , 2 0 , 3 9 15 ,5 14 14 ,0 2 6 , 0 • > j 4 9 , 0 2 3 , 0 0 , 3 6 17 ,0 15 1 5 ,0 3 3 , 0 17,6 7 , 6 2 1 , 4 0 , 4 4 13 ,0 16 12 ,9 36,0 15,6 9 , 4 2 0 , 6 0 , 3 4 1 4, 0 17 1 7, 7 , 1 3 , 0 2 7 , J 4 , 0 2 4 , 4 0 , 2 9 15*5 18 2 1 , 0 2 4 , 0 35,4 11, 0 2 5 , 2 0 , 3 9 13,0 b re d n ie Mean 15 ,5 3 3 ,3 2 2 , 0 10 ,5 23 , 0 0*43 14,8
W łaściw ości popiołu z hałd y a skład c h em iczn y roślin 31
T a b o 1 a 6 Gkład chemiczny traw rosnących na h a ł d z i e p op io łu w powe o*m.
Chemical co m po si tio n o f the g r a s s y v e g e t a t i o n overgrowing the ash dump, i n a i r - d r y m at ter
Nr
próbki н2о N P20 5 K20 MgO CaO В Co Cr Cu Mn Mo Ni Pb Zn
Sample No. % PIpm 1 2 3 4 7 . 4 7 7 . 4 7 7 ,0 6 7 , 2 4 0 , 9 3 0 , 8 4 1 ,0 4 1 ,0 0 0 , 3 0 0 , 3 0 0 , 3 3 C,JO 0 , 7 5 0 , 7 0 0 , 7 0 0 , 7 5 0 , 3 2 0 , 3 4 0 , 3 1 0 , 3 2 1 . 3 3 1 .2 4 1*25 1, 2 0 15 ,2 1 6 , 2 14 .4 1 6 , 8 1 . 0 1 . 0 1, 0 1, 0 4 4 . 5 4 6 . 5 33 , 7 36, 0 5 ,6 6,1 6 , 2 6 , 8 617 678 728 717 54 55 49 49 0 , 6 4 0 , 6 6 0 , 6 8 0 , 6 8 3 , 2 3 .4 3 . 4 3 . 4 8 . 5 0 9 ,0 0 8 , 2 5 8 . 5 0 3 5 .0 3 6. 0 2 7 , 0 2 6 , 5 Ś w i n io Mean 7, 31 c , s : 0 ,3 1 0 , 7 2 0 , 3 3 1.2 5 15,6 1 . 0 40,1 6,1 685 51 0 , 6 6 3 , 3 8 , 5 0 31,1
nosiła ona średnio 19,8%, gdy tym czasem w glebach u p raw n y c h zazw y czaj nie przekracza 10% [7]. W zasadow ym odczynie podłoża popioło wego skład nik ten może być silnie ak u m u low any przez rośliny, szcze gólnie w korzeniach, u tru d n ia ją c z kolei pobieranie fosforu [5].
Stw ierdzono także podw yższoną zaw artość chrom u; w ynosiła ona średnio 139 ppm , a zaw artość tego skład nika w glebach z re g u ły nie przekracza 100 ppm [10]. Rów nież nad m iern a była zaw artość n ik lu i oło wiu; pierw szy z nich 3-krotnie [10], a d ru g i 2-krotnie [11, 12] p rzek ro czyły spotyk an e w glebach zaw artości ty ch pierw iastków .
Nie stw ierdzono w poszczególnych pró bk ach popiołu różnic w pozio m ie zaw artości przysw ajalnego dla roślin fosforu, potasu, m agnezu, boru, miedzi, m olibdenu i cy nku (tab. 5). P od ty m w zględem b ad an y popiół „odpow iadał” glebom o dużej zasobności ty ch form pierw iastków . Nie stw ierdzono w b ad anych p ró bk ach popiołu obecności przysw ajalnego m an gan u w w yciągu Schachtschabela. J e st to całkow icie uzasadnione, gdyż w środow isku alkalicznym p ierw iastek ten przechodzi w zw iązki niedostępne dla roślin.
S k ł a d c h e m i c z n y r o ś l i n r o s n ą c y c h n a h a ł d z i e . Do analiz chem icznych pobrano w połowie października cztery średnie próbki roślinności tra w ia ste j; ro ślin y b y ły w fazie pełnej dojrzałości.
P rezen to w an e w tab. 6 w yniki nie w y k azu ją różnic w zaw artości ba danych składników w poszczególnych prób kach roślinnych. Z aw artość analizow anych składników , w ty m rów nież ołowiu, nie odbiegała od iloś ci w y stęp u jący ch w ro ślin ach łąkow ych na teren ie Polski [9]. S tw ie r dzono jed n ak w yższą od sp o ty k any ch w u p raw ian y ch na n o rm alny m pod łożu roślinach zaw artość n ik lu i ko b altu [3]. W ysoka była także zaw ar tość chrom u, czterok ro tnie wyższa od zaw artości tego p ierw ia stk a w tra w a c h łąkow ych [!]; stanow i to już ilość toksyczną dla zw ierząt. Na wysoką zaw artość chrom u w roślin ach m iało w pływ niew ątp liw ie są
32 E. A ndruszczak i in.
siedztw o h ałd y odpadów H u ty Siechnice, zaw ierającej kilka pro cen t tego pierw iastka.
K R Ó T K A OCENA PR Z Y D A TN O ŚC I R O LN IC ZE J POPIO ŁÓ W
O ceniając b ad an y popiół pod k ątem p rzy datn ości rolniczej m ożna stw ierdzić, iż w zasadzie może on być podłożem dla w zrostu roślin. Ze w zględu jed n ak na n ad m iar n iek tó ry ch skład nik ów należałoby p rzy kryć go w a rstw ą gleby o odpow iedniej m iąższości. T rzeba przy ty m p a m iętać, że alkaliczny odczyn popiołu (poza bezpośrednim w pływ em ) może powodow ać zm niejszenie się przysw ajalności m ak ro - i m ik ro ele m entów . Te w łaściw ości chem iczne sp ra w ia ją, iż daw ki fosforu pod u p raw ian e ro ślin y p ow inny być w yższe niż norm aln ie ze w zględu na uw stecznianie się fosforu przy dużej zasadow ości i dużej zaw artości glinu. Rów nież ze w zględu na zasadow e środow isko azot pow inien być stosow any w yłącznie w form ie azotanow ej oraz w odpow iednio w yso kich daw kach ze w zględu na niską zaw artość jego w popiele.
W skazane są na ty m podłożu dalsze b ad an ia ro ślin u p raw ian y ch w celu w ykazania, czy ro śliny nie po b ierają p ierw iastkó w toksycznych. W b ad an iach należałoby uw zględnić p rzy n a jm n ie j raz w ro k u oznacze nie zaw artości ołowiu, chrom u i n ik lu w m ate ria le roślinnym . K o nieczne są badan ia zw iązane ze szkodliw ym oddziaływ aniem H u ty Siechnica na otaczające środow isko.
W N IO SK I
Na podstaw ie przeprow adzonych b ad ań popiołów z E lektrociepłow ni Czechnica oraz sk ład u chem icznego ro ślin dziko rosnących na h a ł dzie popiołu m ożna w yciągnąć n astęp u jące w nioski.
1. P rzew ażającym i fra k c ja m i w b adan y m popiele są frak cje piasku i pyłu. Z pow odu m ałej spoistości cząstek u tw o ry tego ty p u p odatne są na erozję w odną i pow ietrzną. N iem niej jed n ak b ad an y popiół od znacza się dobrą zdolnością rete n cy jn ą , zbliżoną do gleb gliniastych. O dczyn popiołu jest alkaliczny.
2. C ałkow ita ilość większości b ad an ych m akro - i m ikroelem en tów nie odbiega od zaw artości ty ch składników w glebach up raw n y ch , a za w artość p rzy sw aja ln y c h dla ro ślin form fosforu, potasu, m agnezu, boru, m iedzi, m olibdenu i cynku jest w ysoka.
3. B ad any popiół odznacza się w ysoką zaw artością glinu, całkow ita zaw artość chrom u przew yższa poziom tego składnika w glebach u p ra w nych, a zaw artość ołowiu i n ik lu osiąga granice toksyczności.
4. Ogólna zaw artość azotu w popiele jest niska oraz b ra k jest przysw ajaln ego m agnezu.
W ła ś ciw o ści popiołu z hałd y a skład c h em iczn y roślin 33
k ro - i m ikroelem entów zbliżona jest do zaw artości ty ch składników w roślinach gleb u p raw n ych . W y jątek stanow i chrom , którego zaw ar tość przekracza próg toksyczności dla zw ierząt i ludzi. R ów nież nieco wyższy od dopuszczalnego jest poziom k o b altu i niklu*
L IT E R A T U R A
[1] A n d r z e j e w s k i M. , C z e k a ł a J.: C hrom jako m ik ro elem en t. Z esz. probl. P ost. N auk roi. 1976, z. 179.
[2] B a r a n o w s k i B., P a b i n J.: D eterm in a tio n of m o istu re ten sio n and so il m o istu re h y ste r e sis by c a p illa ry ten sio m etr. P o lish . J. of S o il Sei. 8, 1975, 2, 3, 93-100.
[3] К a b a t a -P e n d i a s A.: Z aw artość k ob altu , m ied zi i n ik lu w gleb a ch i s ia n ie. Rocz. N a u k roi. 1958, 7 8 -A -3 .
[4] M а с i а к F., L i w s k i S., P r o ń c z u k J.: R e k u lty w a c ja roln icza sk ła d o w isk od p ad ów p a le n isk o w y c h (popiołów ) z w ęg la b ru n atn ego i k a m ien n eg o . Cz. I. W zrost ro ślin n o ści na sk ła d o w isk a ch popiołu w za leżn o ści od za b ieg ó w a g ro tech n iczn y ch i n a w o żen ia . R ocz. gleb ozn . 1976, z. 4.
[5] M а с i а к F., L i w s k i S., B i e r n a c k a E.: R e k u lty w a c ja ro ln icza sk ła d o w isk od p ad ów p a le n isk o w y c h (popiołów ) z w ęg la bru n atn ego i k a m ie n n e go. Cz. II. S k ła d ch em iczn y ro ślin ze sk ła d o w isk p opiołu po w ę g lu b ru n at n y m i k a m ien n y m . R ocz. gleb ozn . 27, 1976, z. 4.
[6] M eto d y badań lab o ra to ry jn y ch w sta cja ch ch em iczn o -ro ln iczy ch . Cz. I. B a d a n ie gleb . W rocław 1969. Cz. II. B a d a n ie m a teria łu roślin n ego. P u ła w y 1972. [7] M o t o w i c k a -T e r e 1 а к T.: R o zm ieszczen ie żelaza w g leb a ch i sk ład c h e
m iczn y w a ż n ie jsz y c h w y trą ceń ż e la z isty c h . P am . puł. 1971, z. 48.
[8] P o n d e l H.: Z asobność g leb w y tw o rzo n y ch z g lin w różne fo rm y p otasu i sodu. P am . puł. 1969, z. 38.
[9] P raca zb iorow a. S k ład ch em iczn y roślin u p raw n ych i n iek tó ry ch p asz p o ch o d zen ia roślin n ego. P u ła w y 1976.
[10] R o s z y k E.: Z aw artość w an ad u , chrom u, m an gan u , k ob altu , n ik lu i m ied zi w n iek tó ry ch gleb a ch D oln ego Ś lą sk a w y tw o rzo n y ch z g lin p y la sty c h i u tw o rów p y ło w y ch . Cz. I. O gólna za w artość m ik ro sk ła d n ik ó w . R ocz. gleb ozn . 1968, z. 2.
[11] R o s z y k E., R o s z y k S.: O łów w g leb a ch i ro ślin a ch w p ob liżu dróg na teren ie W rocław ia. R ocz. gleb ozn . 1975, z. 1.
f 12] S a p e k A.: Z aw artość o łow iu w z m elio ro w a n y ch gleb a ch organ iczn ych na tle n iek tó ry ch czy n n ik ó w i w ła śc iw o śc i m asy g leb o w ej. R ozpraw a h a b ilita cyjna, F a le n ty 1977.
[13] T r z e c k i S.: M ożliw ość w y zn a cza n ia n iek tó ry ch w o d n y ch p o jem n o ści gleb na p o d sta w ie ich sk ład u m ech a n iczn eg o i za w a rto ści p róch n icy. P robl. A grof. 1973, z. 10.
[14] Ż u r a w s k i H.: W stęp n e b adania nad m o żliw o ścią za g osp od arow an ia hałd e le k tr o w n i Ł azisk a Górne. X IX O góln op olsk i Zjazd PTG , P u ła w y 1972.
34 £. Andru.szczak i in. D. А Н Д Р У Щ .' -К . С. С Т Р С 1! Ч 1 .Ш Ь С К И , Г. Ш У Р Л В С К И , Я. П А Б И Н , В. К А М И Н Ь С К А Ф И ЗИ Ч Е С К И Е И Х И М И Ч ЕС К И Е С ВО ЙСТВА ЗО ЛЫ С О ТВА Л А ТЕП Л О ЭЛ Е К Т РО Ц Е Н ТРА Л И „Ч Е Х Н И Ц А “ И Х И М И Ч ЕС К И Й СОСТАВ РАС ТЕН И Й ЗА С ЕЛ Я Ю Щ И Х О ТВАЛ И нститут арготехни ки, удобрен и я и почвоведени я, Н ауч н о-м етоди ч еск и й центр п/д аргохи м и ческ и х станций Р е з ю м е Ц елью работ было исследован и е ф и зи ч еск и х , ф и зи к охи м и ч еск и х и х и м и ческ и х свойств кам енноугольной золы накоп лен ной теплоэлек троцен тралью „ Ч ехн и ц а“ в С ехп и ц ах около г. Вроцлава. П роводились т а к ж е исследован ия хим ического состава травянисты х растений ди к ор астущ и х па зольном отвале. На основании п ол уч ен н ы х резул ьтатов анализа установлено, что п р еобл а даю щ ие м ехан и ч еск и е ф р ак ц и и в и ссл едован н ы х зо л а х — это ф рак ц и и песка и пыли. Реакция золы является щ елочной. По поводу невы сокой компактности частиц зол а очень податлива к водной и в оздуш н ой эрози и и хар ак т ер и зуется хор ош ей ретенциопной способностью , близкой глинисты м почвам. В алов ое с о д ер ж а н и е ф о сф о р а , калия, магния, кальция, натрия, серы, крем незем а и ж е л е за не отличается от содер ж ан и я эти х элем ентов в обрабаты ваем ы х почвах, по со д ер ж а н ь е ал ю ш ы п я в зел е весьма высокое, а со д ер ж а н и е общ его азота очень низкое. О бщ ее сод ер ж ан и е меди, молибдена, цинка, марганца, кобальта, кадмия и титана в зол е не отличается от сод ер ж ан и я эти х элем ентов в обрабаты ваем ы х почвах. С одерж ан и е хром алиш ь немного выше, чем в обрабаты ваем ы х почвах, зато общ ее со д ер ж а н и е свинца и никеля находи тся в ток си ч еск и х количествах. Н а со д ер ж а н и е хром а в зол е несом ненно ок азал и своё влияние отбросы с завода „С ехнице“ сод ер ж ащ и е много хрома. С одерж ан и е д оступ н ы х для растений ф ор м ф о сф о р а , калия, магния, бора, меди, м олибдена и ^инка в общ ем вы сокое, отсутствует однако в сол ах у св о я е мый марганец. В ди к ор аст ущ и х на отвале травянисты х растен и ях со д ер ж а н и е ф о сф о р а , калия, магния, азота, кальция, меди, цинка, марганца, м олибдена, бора, ж е л е за и свинца в общ ем сходн о с со дер ж ан и ем н азванны х элем ентов в р аст ен и я х из обрабаты ваем ы х почв. С одерж ан и е в растен и я х кобальта и никеля немного выше, чем в растен и я х с обрабаты ваем ы х почв, однако со д ер ж а н и е хрома составляет концентрацию токсическую и дл я ж и в отн ы х и дл я лю дей. Чтобы использовать кам енн оугольную зол у для потребностей сельского х о зяйства необходим о, ввиду вредного обилия некоторы х элем ентов, п ер ед п о са д кой растений прикрыть отвал золы слоем обрабаты ваем ой почвы соответсвую - щел; мощ ности. Ж ел атель н о т о ж е п ериоди чески испы ты вать хим ич еский состав растений вы ращ иваем ы х на этом субстрате, в основном с точки зр ен и я со д ер ж ан и я в них свинца, хром а и никеля.
W łaś ciw ości popiołu z h ałd y a skład ch em ic z n y roślin 36
E. A N D R U S Z C Z A K , S. S T R Ą C Z Y Ń S K I , II. Ż U R A W S K I , J. P A B I N , W. K A M I Ń S K A
P H Y SIC A L A N D CHEM ICAL PR O PER TIES OF A SH E S FROM THE „CZECUNICA" T H ERM A L-ELEC TR IC POW ER P L A N T D U M P A N D THE CHEM ICAL C O M PO SITIO N OF P L A N T S OVERGROW ING THE D UM P In stitu te of S oil S cien ce and C u ltiv a tio n of P la n ts, M e th o d ic o -S c ie n tific C entre
of A g ricu ltu ra l C h em istry S ta tio n s in W roclaw
S u m m a r y
T h e aim of th e w ork w as to in v e s tig a te th e p h y sica l, p h y sic o -c h e m ic a l and ch em ica l p rop erties of hard coal ash from th e „ C zech n ica” th e r m a l-e le c tr ic p ow er plan t at S ie c h n ic e near W rocław . A lso th e ch em ica l com p osition of w ild grasses ov erg ro w in g the dum p of th ese a sh es w as d eterm in ed .
The resu lts of a n a ly ses prove th at in th e ash es under stu d y m ech a n ica l fra ctio n s of sand and silt p revail. T he reaction of ash es is a lk a lin e. In con n ection w ith a lo w coh esion of ash p a rticles th e y are lia b le to w a ter and w in d erosion and sh o w a good reten tio n a l a b ility a p p ro x im a tin g th a t of loam y soils. T he total phosphorus, potassiu m , m agn esiu m , calciu m , sodium , sulphur, silic a and iron con ten t does not d ev ia te from th at in cu ltiv a ted soils, w h erea s th e alu m in iu m con ten ts is high and th e total n itrogen co n ten tlo w . T he to ta l su lphur, m o ly b d e num , zinc, m an gan ese, cobalt, cadm ium and tita n iu m co n ten t in ash es does not d ev ia te from the co n ten t of th ese elem en ts in c u ltiv a te d so ils. T he ch rom ium co n ten t in ash es is so m ew h a t h igh er than th e con ten t of th is elem en t in cu ltiv a ted soils, w h erea s th e to ta l lead and n ic k e l occur in to x ic am ounts. T h at w ere th e ch ro m iu m -co n ta in in g w a ste s from th e „ S ie c h n ic e ” M eta llu rg ie W orks, w h ich caused u n d ou b ted ly th e in crea sed ch rom iu m con ten t in th e ah es under study.
T h e con ten t of a v a ila b le form s of phosp h oru s, p otassiu m , m agn esiu m , boron, copper, m olyb d en u m and zinc is high, w h erea s th ere is a lack of a v a ila b le m a n gan ese in th e ash es.
In th e wrild g ra ssy v e g e ta tio n o v erg ro w in g th e dum p, th e phosphorus, p o ta s sium , m agn esiu m , nitrogen , calciu m , copper, zinc, m an gan ese, m olyb d en u m , boron, iron and lead co n ten t a p p ro x im a tes th e co n ten t of th e ab ove ele m e n ts in th e v eg eta tio n from cu ltiv a ted soils. The cob alt and n ic k e l co n ten t in p lan ts is so m ew h a t h ig h er th an in p lan ts from cu ltiv a ted soils, w h erea s chrom ium occurs
in the am ou n ts to x ic for a n im als and m en.
A t a p p lication of th e asn es under stu d y for a g ricu ltu ra l p u rp oses in v ie w of an e x c e ss of som e elem en ts, th e y sh ou ld be covered prior to p la n tin g w ith th e la y er of cu ltiv a ted soil of an ap p rop riate th ic k n e ss. A lso p erio d ica l d eterm in a tio n s <;f th e ch em ica l com p osition of p lan ts g ro w in g on such su b stra te sh ou ld be carried out, first of all, from th e v ie w p o in t of th e lead, ch rom ium and n ic k e l con ten t. Dr E l ż b i e t a A n d r u s z c z a k
C e n t r a l n y O ś r o d e k
M e t o d y c z n o - N a n k o w y I U N G ds. S t a c j i C h e m i c z n o - R o l n i c z y c h W r o c l a w , p i . E n g e l s a 5
