R O C Z N I K I G L E B O Z N A W C Z E , T. X X X I , N R 3/4, W A R S Z A W A 1980 R Y S Z A R D T U R S K I, S T A N IS Ł A W B A R A N , T A D E U S Z F IL IP E K U R S Z U L A K U K IE R M O Ż LIW O Ś Ć W Y K O R Z Y S T A N IA W R O L N IC T W IE W Y B R A N Y C H O SAD Ó W Ś C IE K O W Y C H N A P R Z Y K Ł A D Z IE S T Ę Ż E N IA M E T A L I C IĘ Ż K IC H W R O Ś L IN A C H
Instytut G leboznaw stw a i Chem ii R olnej A k ad em ii Rolniczej w Lu blinie
W S T Ę P
W raz z rozw ojem przemysłu i urbanizacji wytwarzana jest znaczna ilość różnorodnych odpadów. Dla ich składania zajm uje się często tere ny przydatne dla rolnictwa, zanieczyszcza się środowisko i narusza na turalny obieg materii przez bezużyteczną koncentrację często wartościo w ych odpadów. Większość odpadów, pochodzących z przerobu surow ców rolnych, jest zasobna w substancję organiczną i składniki mineral ne, które um iejętnie użyte m ogłyby być wykorzystane na przykład do nawożenia gleb [4, 7]. Jednakże użycie odpadów do nawożenia gleby musi być poprzedzone oceną ich jakości [1, 2, 6, 8]. Jedną z form takiej oceny jest stwierdzenie zawartości metali ciężkich, gdyż ich nadmiar jest dla roślin trujący i może dyskwalifikować odpad jako substancję użyźniającą mimo dużej zawartości substancji organicznej.
Tego typu ocen różnych odpadów dokonuje od kilkunastu lat Insty tut Gleboznawstwa i Chemii Rolnej A R w Lublinie, współpracując z Instytutem Kształtowania Środowiska w Warszawie.
M E T O D Y K A B A D A N I C H A R A K T E R Y S T Y K A O S A D Ó W
W niniejszej publikacji przedstawiono badania osadów ściekowych z miejskich oczyszczalni: mechanicznych (Lublin, Puław y), mechanicz
no-biologicznej (Kraśnik) oraz z dwu oczyszczalni przemysłowych — z Zakładów Azotow ych w Puławach i Zakładów Garbarskich w Lubar tow ie [9]. Osadów tych użyto w doświadczeniu wazonowym stosując je w mieszaninie z piaskiem kwarcowym w następującym stosunku: 100, 25,0, 10,0, 7,5, 5,0 i 2,5. Prócz tego do każdego wazonu dano 500 mg nawozów N P K w proporcjach 1 : 0,5 : 1. Każdą kombinację powtórzo no 3-krotnie. Jako roślin testowych użyto rzodkwi oleistej i kupkówki.
194 R. Turski i in.
Do każdego wazonu wysiano 2Q nasion rzodkwi. Z chwilą osiągnięcia przez rośliny 25 cm wysokości zebrano je i zasiano kupkówkę. T ę z kolei zbierano dwukrotnie, gdy osiągnęła 15 cm wysokości.
Kontrolę stanowiły trzy wazony: jeden wypełniony piaskiem, drugi piaskiem nawożonym N P K tak samo jak inne wazony i trzeci w yp eł
niony glebą z poziomu A x również nawożoną N P K .
W azony podlewano wodą destylowaną utrzymując wilgotność na po ziomie 60% pojemności wodnej.
A n alizy laboratoryjne wykonano w osadach i roślinach. Zawartość m akroelem entów oznaczono ogólnie p rzyjętym i metodami, natomiast m ikroelem entów — metodą spektrograficzną [3].
W szystkie badane osady odznaczały się odczynem obojętnym lub za sadowym, co czyni je przydatnym i do stosowania na kwaśne z regu ły gleby wytworzone z piasków. Osady komunalne zawierają znaczne ilości materii organicznej, która nawet w stanie nie przerobionym odznacza się korzystnym stosunkiem С : N, gwarantującym praw idłow y rozkład mikrobiologiczny wniesionej masy. W zięte do doświadczeń osady są za sobne w większość makroelementów, jedynie osady przem ysłowe za w ierają mało fosforu. Zawartość mikroelem entów jest wyraźnie zróż nicowana. W wysokich stężeniach występują Pb, Zn, Cr, Ni, Mo. Poza wym ienionym i pierwiastkami zasobny w kadm był osad ściekowy L u blina, a w chrom — osady przemysłowe.
W Y N I K I B A D A Ń
Z zamieszczonych danych wynika, że w yjątkow o korzystnie na plon wpłynęło wniesienie do piasku komunalnych osadów ściekowych (rys. 1, tab. 2 i 3). W każdym przypadku plony b yły wyższe nawet od takich, które zebrano z gleby w kulturze. P rz y różnej wielkości dawkach osa dów ściekowych nie stwierdzono znaczniejszego zróżnicowania plonów rzodkwi. N ajw yższe plony uzyskano w wazonach z 25- lub 10-procen- tow ym dodatkiem osadu. Osady przem ysłowe nie dały w zasadzie zw y ż ki plonów, nawet w stosunku do piasku nawiezionego nawozami mine ralnymi. P rzy wyższych dawkach rzodkiew oleista ginęła, a często wręcz nie kiełkowała.
Mniejsze zróżnicowanie plonów w stosunku do kontroli otrzymano w przypadku kupkówki. Ogólnie można stwierdzić, że, pomijając osad przem ysłow y z Puławskich Zakładów Azotów, wyższe plony kupkówki uzyskano z wazonów z w yższym i dawkami osadów.
Z zawartości m etali ciężkich w roślinach wynika, że koncentracja jest na ogół wyższa niż w roślinach z wazonów kontrolnych. Biorąc pod uwagę obowiązujące normy w żadnym przypadku uzyskana masa roś linna nie nadaje się do spożycia. Dlatego propagując użycie surowych osadów jako m ateriałów meliorujących gleby orne należy zachować
Technologia gleby 195
Plon ow an ie roślin w doświadczeniu w azonow ym
s t o s o w a n e o d p a d y : A — k o m u n a ln e z K r a ś n i k a , В — k o m u n a ln e z L u b li n a , С — k o m u n a ln e z P u ł a w , D — p r z e m y s ło w e z P u ł a w s k i c h A z o t ó w , E — g a r b a r s k i e z L u b a r t o w a ; w a z o n y k o n t r o ln e : 1 — p lo n w a z o n u z p ia s k ie m , 2 — p lo n w a z o n u z p ia s k ie m -r 500 m g N P K ( 1 : 0 , 5 : 1 ) , 3 — p lo n w a z o n u z g le b ą w k u l t u r z e ; d a w k i o s a d u : a — 200%, b— 25°/o, с — 10%, d — 7,5%,
e — 5%, / — 2,5%; I — p i e r w s z y z b ió r , I I — d r u g i z b ió r
Y ield s o f crops in the pot experim ent
s lu d g e k in d s a p p lie d : A — m u n i c ip a l f r o m K r a ś n i k , В — m u n i c ip a l f r o m L u b li n , С — m u n ic ip a l f r o m P u ł a w y , D — i n d u s t r ia l f r o m P u ł a w y N i t r o g e n W o r k s , E — t a n n e r y f r o m L u b a r t ó w ; c o n t r o l p o ts : 1 — y i e ld f r o m th e p o t w i t h s a n d , 2 — y ie ld f r o m the p o t w i t h s a n d 4- 500 m g N P K ( 1 : 0 , 5 : 1), 3 — y ie ld f r o m th e p o t w i t h s o il in c u lt u r e ; s lu d g e r a t e s : a — 100%, b — 25%,
с — 10%, d — 7.5%, e — 5%, / — 2.5%; I — fir s t y ie ld , I I — s e c o n d y ie ld
dużą ostrożność. Zawartość pierwiastków w nawożonych roślinach zależy od rodzaju osadu, dawki, w jakiej został on użyty, i gatunku rośliny. Z uzyskanych danych wynika, że surowe osady przemysłowe, szczególnie w dużych dawkach, nie powinny być stosowane pod rośliny zużywane na paszę. P rz y uprawie rzodkwi zawartość metali ciężkich wskazuje, że jedynie najniższa dawka osadów przem ysłowych może być w tym p rzy padku brana pod uwagę, oczywiście jeśli to się opłaci z punktu widzenia ekonomicznego.
Zawartość pierwiastków w plonach następnej rośliny, to jest kup kówki, jest już znacznie niższa, przy czym ilość metali ciężkich zm niej sza się wraz z dawką osadu.
Bardziej przydatne do wykorzystania są osady komunalne. W p rzy padku kupkówki stosowane dawki m ogły być nawet stosunkowo w y sokie, w granicach do 10% ogólnej masy gleby. Są to ilości, które nie w y w o ły w a ły istotnego wzrostu - zawartości metali ciężkich w roślinach analizowanych we wcześniejszych doświadczeniach [5, 9]. Zawartość
CD <J)
Ki ektc5i9 w ła ś c iw o ś c i chemiczne badanych osadów
Some chem icel p r o p e r t ie s o f the s lu d g e s t e s te d
Osady ściekowe pH P o p l e l -ność Ash content % C iî ï
Makroe lenient y-% M a c r o e le m e n ts - 99
M ikroelem enty - mg/kg s.m . M icro elem ent3-m g/kg o f d.m.
Waste w ater slu d ge s н2о KC1 B cC l2
P 2°5 k2o CaO MgO Pb Zn Cu Mn Cd Cr N i В Mo
A A - komunalny z K r a ś n i- ka - m u nicip al from K raśnik 7,1 7,1 6,7 49,1 23,3*1 1,68 0,19 5,54 0,17 145 4800 246 982 6 312 86 57 3 В В - komunalny z L u b l i na - m u n icip al from L u b lin 7,0 7,0 6,7 61, 2 10,5s1 2,06 0,16 9,20 0,76 95 6116 306 642 12 486 70 30 2 С с - komunalny z Puław - m unicip al from Puławy 6,7 6 , 6 6,0 45,7 10,2i1 5,74 0,08 2,70 0,32 48 4500 228 137 1 55 10 7 1 D D - przemysłowy z Azo tów Puław skich - i n d u s t r i a l from Puławy N itro g e n Works 8 ,3 3 , 1 7,5 83,9 0,16 0^*1 14,40 0 ,8 8 46 250 213 1067 1 93 339 5 9 Б В - i a r b a r s k i z Lu bartowa - tannery from Lu
bartów 7,6 7,5 6 , 6 53,4 0,1 1 0,22 6,80 0,25 22 Ś1. 21 536 1 1680 17 13 2 R . T u rs k i i in.
Technologia gleby 197 T a b e l a £ * Zaw artość P b , Zn, Cu, C r, N i w rzodkwi o l e i s t e j
The Pb, Zn, Cu, Cr and N i content in Raphanus s a t iv u s o l e i f e r u e Rechenb
Kombinacja Pb Zn Cu I c r N i Treatments ppm - P ia s e k - sand K on trola 3 4 32 6 2 3 - P ia s e k + NPK - sand + NPK C o ntrol 3 57 5 19 9 - G leba uprawna - c u l t i v a t e d s o i l 5 184 8 9 4
A - osad ściekowy z K raśnik a a 8 453 24 9 7
A - w aste w ater slud ge from K raśn ik b 9 375 15 12 10
с 24 361 12 10 10
d 8 341 16 17 13
e 5 316 14 10 9
f 5 307 12 20 6
В - osad ściekowy z L u b lin a a 13 399 34 13 16
В - w aste w ater slu d ge from L u b lin b 7 393 18 1б 13
с 6 332 13 13 11
d 8 343 i4 14 11
0 8 3G0 15 13 13
f 6 374 15 17 12
С - osad ściekowy z Puław a 1Э С 24 44 26 14
С - waste w ater slu d ge from Puławy b 8 480 24 28 11
с 6 346 16 10 6
d 4 275 16 8 4
e 6 267 14 7' 4
f 3 163 11 7 3
D - osad przemysłowy z Azotów P uław skich a 12 - 92 17 25
D - i n d u s t r i a l waste w ater slud ge fr o n b 6 _ 59 3. 20
Puławy N itro g e n Works с
15 - 46 • 14 18
d 6 - 25 50 26
e 11 - 28 24 16
f 11 173 14 11 14
В - osad g a r b a r s k i z Lubartowa a _ _ _ _ _
Б - i n d u s t r i a l waste T a te r slud ge from b _ _ _ _
Tannery P la n t at Lubartów с - - - _ _
d 2 - 4 17
-e 4 140 7 30 8
f 5 75 6 7 4
Dawki osadu - Sludge r a t e t
a - 100%, Ъ - 25%, с - 10%, d - 7,5%, e •- 5%, f , 2, 5%
m etali ciężkich w rzodkwi nie pozwala na tak zdecydowane stw ierdze nia. Dla obu roślin wym aga odrębnego przeanalizowania znaczna ilość w nich cynku, zawartość którego, zgodnie z danymi z piśmiennictwa, jest wysoka.
Na podstawie przeprowadzonych wstępnych badań, można w ypro wadzić następujące uogólnienia:
Zawartość Pb, Z n, Cu, C r, Ni w kupkówce w ppm - The Pb, Zn, Cu, Cr and N i content in D a c t y lis gloracrata L . in ppm T a b e l a 3 Kombinacja Pb 2n Cu Cr N1 Treatment Kupk. 1 D a c t . I Kupk. I I D a ct. I I Kupk. I D a c t. I Kupk. I I D act. I I Kupk. I D a c t . I Kupk. I I D a c t . I I Kupk. I D act. I Kupk. I I D a c t . I I Kupk. I D a ct. I Kupk. I I D a ct. 11 - P ia e e k - Sand K o n tro la 6 4 56 80 15 26 40 4 13 11 - P ia s e k + NPK - Sand + NPK C o n tro l 6 4 74 256 21 16 76 7 17 10 - G le b a uprawna - C u lt iv a t e d B O il 4 4 140 190 20 12 15 7 6 9
▲ - Osad śoleków y z K raśnik a a 36 3 239 287 59 31 13 6 10 11
▲ - Waste w ater slud ge from Ъ 5 3 240 317 43 22 5 5 8 8
Ezaśnlk 0
4 4 152 342 14 17 5 ° 8 4 8
d a 3 165 318 24 19 27 6 6 7
e 3 4 130 323 11 26 36 6 5 7
f 4 3 237 370 20 21 19 14 8 8
В - Osad ściekowy z L u b lin a a 18 8 299 258 90 36 26 29 24 23
В - Waste w ater slud ge from L u b lin b с 9 4 6 3 311 98 232 168 72 28 36 21 22 28 14 6 19 8 19 10 d 3 2 100 147 21 19 8 6 8 10 e 5 3 124 208 25 19 26 7 6 12 f 4 3 154 238 23 20 18 7 10 11
С - Osad ściekowy z Puław a 6 3 226 140 30 27 6 6 5 4
С - Waste w ater slud ge from Puławy Ъ с 5 5 4 219 150 252 24 46 34 9 5 7 7 7 7 d 2 3 84 224 23 25 8 6 4 6 e 3 - 84 - 29 - 10 - 5 -f 3 3 113 184 19 26 14 11 6 7
D - Osad przemysłowy z Azotów
P uław skich I
D - I n d u s t r i a l waste w a te r slud ge from Puławy N i t r o gen Works a 1 b 1 c d 7 6 6 -36 105 151 -63 66 43 - 42 20 14 - 26 16 14 -e 7 - 138 - 53 - 21 - 14 -t 8 - 179 - 30 - 13 - 7 -В - Osad g a rb a r s k i z Lubartowa a - - - - - - - -В - I n d u s t r i a l waste w ater slu d ge from Tannery P la n t a t Lubartów 1 Ъ о d 7 3 3 2 2 99 140 115 77 88 16 14 13 14 13 77 47 15 49 9 5 6 4 3 3 e 7 3 205 151 31 25 36 24 7 4 f -5 94 71 ____2J---...11 . _14__ ... 5 .... 3 R . T u rs k i i in . ■
Technologia gleby 199
od ilości pozyskiwanej biomasy przy ocenie możliwości stosowania osa dów jako substancji użyźniającej piaski i gleby piaszczyste.
2. Osady ściekowe stanowią dobrą substancję m elioracyjną na upra wianych glebach lekkich. Jednakże ze względu na koncentrację metali ciężkich zarówno dawki osadów, jak i plony powinny być ściśle kon trolowane. Orientacyjnie można przyjąć, że dawka osadów ze ścieków komunalnych nie powinna przekraczać 10°/o ogólnej masy gleby z po ziomu, do którego osad został wniesiony. P lon y roślin uprawianych na
tak nawożonej glebie mogą być użyte na pasze lub do konsumpcji, ale po zbadaniu poziomu zawartych w nich metali.
3. Osady ściekowe mogą dać dobre rezultaty jako materiał użyźnia jący obszary o zniszczonych glebach, zwłaszcza tam, gdzie rośliny na nich rosnące nie służą bezpośrednio czy pośrednio jako pasza (zadrze wienia).
W mniejszych dawkach osady te są przydatne przy poprawie właś ciwości rekultyw owanych obszarów przeznaczonych pod zadarnienia, na przykład terenów rekreacyjnych.
L IT E R A T U R A
[ l ] C e b u l a J.: W p ły w zanieczyszczenia pierw iastkam i śladow ym i na p rzyrod
nicze warunki rolnictw a. M ateriały I K ra jo w e j K on feren cji, P u ła w y 1978, 215-222.
f2j C z y ż y k F.: Opracowanie wstępnych zasad przygotow ania i rolniczego w y korzystania osadów ściekowych. IM U Z , W rocław 1973.
[3] G l i ń s k i J., B a r a n S.: W zbudzanie m ateriałów rolniczych w spektralnej analizie em isyjnej. Probl. A g ro f. 1974 nr 12.
{4] H u s s y H.: Landtechnik Jg. 29, 1974.
[5] S i u t a J.: Zastosowanie mas odpadow ych do kształtowania rzeźby terenu, rek u ltyw a cji gruntów i użyźniania gleby. M ateriały z k on feren cji nt. „S u row ce w tórn e” , W arszaw a 1978.
[6] S i u t a J. i in.: O pracowanie sposobu rolniczej u tyliza cji osadów ściekowych dla praw obrzeżnej W arszaw y. Spraw ozdanie z badań, Instytut K ształtow ania Środowiska, W arszaw a 1976.
{7] S i u t a J. i in.: Ochrona i rek u ltyw acja gleb. P W R iL , W arszaw a 1978. [8] T u r s k i R. i. in.: Zm iany chem icznych w łaściw ości gleb i roślin w w aru n
kach stosowania osadów ściekow ych i odpadów do rek u ltyw a cji i użyźniania gleb. Spraw ozdanie z badań A R Lublin, 1976 (m ateriał pow ielony).
{9] T u r s k i R. i in.: C harakterystyka w ystępow ania oraz chemiczne właściwości istniejących i p rzew idyw an ych odpadów przem ysłow ych i osadów ściekow ych na obszarze przyrodniczego oddziaływ ania A L Z W . Sprawozdanie z badań A R Lublin, 1978 (m ateriał pow ielony).
200 R. Turski i in. Р. Т У Р С К И Й , С. Б А Р А Н , Т. Ф И Л И П Е К , У. К У К Е Р В О З М О Ж Н О С Т Ь И С П О Л Ь З О В А Н И Я В З Е М Л Е Д Е Л И И Н Е К О Т О Р Ы Х Ш Л А М О В ИЗ С Т О Ч Н Ы Х ВОД Н А П Р И М Е Р Е К О Н Ц Е Н Т Р А Ц И И Т Я Ж Е Л Ы Х М Е Т А Л Л О В В Р А С Т Е Н И Я Х Институт почвоведения и агрохимии, Сельскохозяйственная академия в Лю блине Р е з ю м е Д ля исследований бы ли использованы ш ламы из городских очистителей сточны х вод: — механических (город Лю блин и П улавы ), — м еханическо-биологических (Красник), а такж е из двух промы ш ленны х очистителей: Азотного комбината в П ула в а х и Кож евенного завода в Любартове. Ш лам ы смешивались в различн ы х соотнош ениях с кварцевым песком и смеси эти использовались в вегетационных опытах. Сосуды бы ли обсеяны
R a p h a n u s s a tiv u s o le ije r u s Richenb. К огда растения в сосудах вы росли до 25 см
высотой, они бы ли сняты, после чего посеяли D a c iy lis g e o m e r a ta L . В урож ае названных растений бы ло определено содержание т я ж елы х металлов. По ре зультатам исследований, представленны х в таблицах и рисунках, можно сде л а ть следую щ ие выводы: 1. Содержание т я ж ел ы х металлов является лучш им критерием от к о л и чества получаемой биомассы при оценке возможности применения ш ламов как вещества удобряю щ его пески и песчаные почвы. 2. Ш лам ы из сточных вод являю тся хорошим удобрением на возделы вае мых легк и х почвах. Однако, ввиду концентрации т я ж ел ы х металлов, дозы шлама такж е как и урож аи необходимо подвергать строгому контролю. Ориен тировочно можно принять, что доза шламов из ком мунальны х сточных вод не долж на превышать 10% от общ ей массы почвы, в которую вносится шлам. У р о жаи растений, возделы ваемы х на удобряемой таким образом почве, могут бы ть использованы на корм скоту или в пищу, но после исследования уровня содер ж ащ ихся в них металлов. 3. Ш лам ы сточных вод могут давать хорош ие результаты как удобряю щ ий материал на территориях с разрушенными почвами, особенно там, где расте ния не будут использованы непосредственно и ли посредственно на корм скоту (древесные насаждения). В меньших дозах эти ш ламы могут оказаться пригодными для улучш ен и я свойств рекультивированны х территорий, предназначенных под задернение, на пример, мест отдыха.
Technologia gleby 201
R. TU R SK I, S. B A R A N , T. FIL IPE K , U. K U K IE R
P O S S IB IL IT Y OF U S IN G I N A G R IC U L T U R E CH O SE N W A S T E W A T E R SLU D G E S A S E X E M P L IF IE D B Y T H E C O N C E N T R A T IO N
O F H E A V Y M E T A L S IN P L A N T S
Departm ent o f Soil Science and A gricu ltu ral Chem istry, A gricu ltu ra l U n iversity o f Lu blin
S u m m a r y
W aste w ater sludges fro m municipal waste w ater treatm ent plants — m echanical (in Lublin, P u ła w y ) and
— m echanico-biological (at K raśn ik)
as w e ll as from tw o industrial waste w ater treatm ent plants: of N itrogen W ork s at P u ła w y and Tannery Plan t at Lu bartów , w ere used in the respective in vestiga tion.
The sludges w ere m ixed at d iffe re n t ratios w ith quartz sand and these m ixtures w ere used in pot experim ents. Pots w ere sown w ith R a p h a n u s s a tiv u s
o le if e r u s Rechenb. Upon reaching by plants the height of 25 cm they w e re
harvested and instead D a c t y lis g lo m e r a ta was sown. The content of heavy m etals in the plants was determ ined. Th e results presented in Tables and Figures a llo w to d raw the fo llo w in g conclusions:
1. The content o f heavy metals in plants is a better criterion than the amount o f biomass obtained, at estim ation o f possibility o f the sludge application as a fertilizin g m aterial on sands and sandy soils.
2. W aste w ater sludges are a good m aterial fo r am elioration o f cultivated light soils. H ow ever, bath sludge rates and yields ought to be precisely controlled in v ie w o f concentration o f heavy metals. It can be assumed p relim in arily that ,the rate o f sludges o f m unicipal waste w aters should not exceed 10°/o of the total bulk of soil in the horizon to which the sludge was brought in. The yield s of crops cultivated on such fertilized soil can be used fo r fodder or consumption a fter establishment o f the le vel o f metals contained in them.
3. W aste w ater sludges can g ive good results as a fe rtilizin g m aterial fo r devastated soils, particu larly when the plants grow in g on them w ill not be used d irectly or in directly as fodders (tree plantings).
Sludges applied in low er rates can be used fo r im provem ent o f properties o f recu ltivated areas, designated fo r sodding (particu larly recreational areas).
Pro/, dr R y s z a r d T u r s k i I n s t y t u t G l e b o z n a w s t w a i C h e m i i R o l n e j A R L u b l i n , ul. L e s z c z y ń s k i e g o 7
