OCENA ZAWARTOŚCI METALI CIĘśKICH W TRZCINNIKU PIASKOWYM WYSTĘPUJĄCYM NA SKŁADOWISKACH ODPADÓW PALENISKOWYCH I WAPNA POKARBIDOWEGO

(1)

ZESZYTY PROBLEMOWE POSTĘPÓW NAUK ROLNICZYCH 2007 z. 518: 11-22

OCENA ZAWARTOŚCI METALI CIĘśKICH W TRZCINNIKU PIASKOWYM WYSTĘPUJĄCYM NA SKŁADOWISKACH ODPADÓW PALENISKOWYCH

I WAPNA POKARBIDOWEGO

Jacek Antonkiewicz

Katedra Chemii Rolnej, Akademia Rolnicza im. H. Kołłątaja w Krakowie

Wstęp

KaŜdej działalności człowieka towarzyszy powstawanie róŜnorodnych odpadów.

Składowanie odpadów jest najstarszą i najbardziej uniwersalną metodą ich usuwania i unieszkodliwiania. W ten sposób w Polsce usuwa się około 70% odpadów. Obecne wymagania powodują, Ŝe nowoczesne składowisko staje się obiektem inŜynierskim, dobrze uzbrojonym i przygotowanym technologicznie [ROSIK-DULEWSKA,KARWACZYŃSKA

1995; ROZPORZĄDZENIE M.Ś. 2003]. Jednak pomimo wielu przedsięwzięć zabezpieczających środowisko przed szkodliwym wpływem składowisk odpadów, będą one zawsze potencjalnym źródłem zagroŜenia [NIEMYSKA-ŁUKASZUK i in. 2003]. Aby moŜliwie dokładnie określić zasięg oddziaływania źródła zanieczyszczeń ze składowisk na środowisko naleŜy wykonać badania poszczególnych jego elementów [KOWALSKI

1994;KOWALCZYK 1995].

Odpady paleniskowe, których głównym ilościowo składnikiem są popioły lotne, stwarzają szczególne zagroŜenia dla otoczenia, do których moŜna zaliczyć między innymi pylenie oraz migracja metali cięŜkich. Aby zapobiec tym skutkom naleŜy przeprowadzić zabiegi rekultywacyjne, między innymi poprzez zadarnienie [GOS 1999;

ROGALSKI i in.2001;ANTONKIEWICZ,RADKOWSKI 2006]. Poznanie właściwości popiołów i wapna pokarbidowego oraz występującej roślinności umoŜliwi dobór trafnych i skutecznych przedsięwzięć rekultywacyjnych. Biologiczna rekultywacja wyjątkowo szpetnych i uciąŜliwych dla otaczającego środowiska obiektów, jakimi są składowiska, będzie wówczas bardziej efektywna [BENDER,GILEWSKA 2004].

Celem niniejszej pracy była charakterystyka właściwości fizycznych i chemicznych popiołów paleniskowych i wapna pokarbidowego deponowanych na skła- dowisku w Oświęcimiu oraz przedstawienie zawartości metali cięŜkich w trzcinniku piaskowym wyrosłym na w/w odpadach.

Materiał i metody

Przedmiotem badań było podłoŜe dla trzcinnika piaskowego (Calamagrostis epigejos L.) występującego na składowisku odpadów paleniskowych, wapna pokarbidowego oraz obwałowań tych składowisk. Do analiz fizykochemicznych pobrano materiał reprezentujący Osadnik III o powierzchni 23 ha, obejmujący trzy kwatery: 1.

kwaterę nieczynną LŁ popiołów paleniskowych, pobrano 20 próbek, w tym 10 z czaszy składowiska oraz 10 z obwałowań, 2. kwaterę czynną LŁ popiołów paleniskowych,

(2)

J. Antonkiewicz 12

pobrano 10 próbek, w tym 5 z czaszy składowiska i 5 z obwałowań, 3. kwaterę wapienną - składowisko wapna pokarbidowego, otrzymywanego po produkcji acetylenu - 10 próbek obejmowało czaszę składowiska i 10 próbek pobrano z obwałowań.

Analizie fizykochemicznej poddano łącznie 50 próbek pobranych z głębokości 0-20 cm.

W celu określenia niektórych właściwości fizykochemicznych badanego podłoŜa oznaczono metodami powszechnie stosowanymi w chemii rolnej i gleboznawstwie [OSTROWSKA i in. 1991]: skład granulometryczny metodą Bouyoucosa-Casagrande w modyfikacji Prószyńskiego, odczyn w H2O oraz w 1 mol KCl⋅dm^-3 metodą potencjometryczną, zawartość węgla organicznego metodą Tiurina, zawartość azotu ogólnego metodą Kjeldahla, przy uŜyciu aparatu Kjeltec System 1026 firmy Tecator, zawartość przyswajalnego fosforu i potasu metodą Egnera-Riehma, zawartość przyswajalnego magnezu metodą Schachtschabela, całkowitą zawartość Cr, Zn, Pb, Cu, Cd, Ni po uprzednim trawieniu próbek w kwasie HNO3 i HCLO4 (3:2), oraz zawartość rozpuszczalną tych metali w 1 mol HCl⋅dm^-3 metodą Rinkisa.

Analiza materiału roślinnego obejmowała oznaczenie zawartości wymienionych metali po uprzedniej mineralizacji materiału na „sucho”. Zawartość tych pierwiastków w podłoŜu i trzcinniku oznaczono metodą ICP-AES, (inductively coupled plasma - atomowa spektrofotometria emisyjna oparta na palniku indukcyjnie wzbudzonej plazmy), za pomocą spektrometru sekwencyjnego, model JY-238 Ultrace. Do obliczeń statystycznych wykorzystano program Statsoft 7.1. Wyliczono podstawowe parametry statystyczne: wartość minimalną, maksymalną, średnią i współczynnik zmienności.

Obliczono takŜe współczynniki korelacji opisujące zaleŜność między zawartością pierwiastków w roślinach a właściwościami fizykochemicznymi podłoŜa.

Wyniki i dyskusja

Skład granulometryczny

Wyniki uzyskane w badaniach składu granulometrycznego (tab. 1) wskazują, Ŝe analizowane próbki czaszy kwatery popiołów paleniskowych to skała o uziarnieniu pyłu zwykłego. W składowiskach popiołów paleniskowych występowały takŜe gliny:

cięŜkie, średnie, lekkie pylaste. Średnia zawartość frakcji pyłowej w skale popiołowej wynosiła 37%.

Oprócz frakcji pyłowej w skale popiołowej znaczący jest równieŜ udział frakcji piasku, jej średnia zawartość wynosiła 36%, pozostała frakcja to części spławialne - 28%. Uziarnienie próbek pobranych z czaszy kwatery wapna pokarbidowego było bardzo zbliŜone do popiołów paleniskowych (tab. 1). Frakcje piasku i pyłu osiągały wartość po 37%. W obwałowaniach badanych kwater stwierdzono większy udział frakcji piasku, a mniejszy udział części spławianych. W obwałowaniach składowisk popiołów paleniskowych stwierdzono, oprócz pyłów zwykłych, występowanie takŜe piasków gliniastych. Natomiast w przypadku obwałowań kwatery wapna pokarbidowego zarejestrowano występowanie glin. Składowaną mieszaninę popiołowo- ŜuŜlową oraz wapno pokarbidowe doprowadza się hydrotransportem i umieszcza się w osobnych kwaterach. Właściwości skały popiołowej są determinowane przede wszystkim systemem transportu popiołów na składowiska. Przy transporcie hydraulicznym następuje rozfrakcjonowanie cząstek popiołowych [KUCOWSKI i in.1997]. DuŜy udział frakcji najdrobniejszych sprzyja procesom pylenia i stanowi to zagroŜenie dla otaczającego środowiska [MATUSIEWICZ,JANOWICZ 1983].

Tabela 1; Table 1 Uziarnienie analizowanych próbek składowisk

Grain size distribution of investigated samples of dumps

(3)

OCENA ZAWARTOŚCI METALI CIĘśKICH W TRZCINNIKU PIASKOWYM ... 13 Parametr

Parameter

Procentowa zawartość frakcji o średnicy Percentage of fractions with diameter

(mm)

Kwatery popiołów paleniskowych; Incineration ash quarters

Frakcja; Fraction 1,0-0,1 0,1-0,05 0,05-0,02 0,02-0,006 0,006-0,002 <0,002

Min. 14 2 1 1 1 1

Max. 92 38 43 45 22 10

Średnia; Average 36 16 21 18 7 3

Wskaźnik zmienności Variability index (%)

50 50 47 73 58 84

Kwatera wapna pokarbidowego; Lime carbide quarters

Min. 10 5 5 1 2 1

Max. 69 28 48 38 14 10

Średnia; Average 37 15 22 15 9 4

30 38 50 72 37 68

Odczyn

Badane odpady paleniskowe i wapno pokarbidowe wykazywały odczyn zasadowy. Wartość pH w KCl w składowisku popiołów paleniskowych kształtowała się w granicach od 6,77 do 10,69, w H2O od 7,50 do 10,52 (tab. 2). Jest to odczyn nie spotykany w glebach uprawnych Polski.

Tabela 2; Table 2 Odczyn i zawartość węgla organicznego oraz przyswajalnego P, K i Mg

Reaction and content of organic C and available P, K and Mg Parametr

Parameter

pH C-org.

Organic C (g⋅kg^-1)

Przyswajalny; Available

KCl H2O P K Mg

(mg⋅kg^-1) Kwatery popiołów paleniskowych; Incineration ash quarters

Min. 6,77 7,50 1,21 1,78 39,85 67,41

Max. 10,69 10,52 168,92 237,17 397,23 679,36

11,61 6,98 53,19 39,15 49,63 44,36

Min. 8,14 9,38 12,41 0,60 6,23 0,10

Max. 13,99 13,46 99,53 212,23 158,56 382,41

23,34 16,10 62,02 107,65 77,00 118,74

Wartość pH próbek pobranych z kwatery nieczynnej popiołów (LŁ) była około 1 jednostkę niŜsza w porównaniu do kwatery czynnej składowiska popiołów. Świadczyć to moŜe o zachodzących procesach ługowania, między innymi wapnia z kwatery nieczynnej, a tym samym obniŜeniu wartości pH. Odczyn próbek wapna pokarbidowego był bardziej zasadowy, w porównaniu do składowisk popiołów paleniskowych; jego wartość średnia w 1 mol KCl wynosiła 11,24, a w H2O - 11,53.

Natomiast odczyn próbek pobranych z obwałowań badanych kwater był nieco niŜszy, w porównaniu do czaszy składowiska. Wysoką alkaliczność skały popiołowej powiązaną z brakiem kwasowości stwierdzono w licznych badaniach [GILEWSKA, SPYCHALSKI 2002;

(4)

J. Antonkiewicz 14

MELLER i in.1999;KAC-KACAS,DRZAS 1968].

Węgiel organiczny

Zawartość węgla organicznego charakteryzuje dość duŜy rozrzut wartości liczbowych (tab. 2). Średnia zawartość węgla organicznego w składowisku popiołów paleniskowych (60,85 g⋅kg^-1 s.m.) była znacznie wyŜsza aniŜeli w składowisku wapna pokarbidowego (31,60 g⋅kg^-1 s.m.). WyŜsza zawartość węgla organicznego w popiołach wskazuje na obecność resztek nie spalonego węgla. Cząsteczki nie spalonego węgla mają właściwości pęczniejące. Proces ten sprzyja rozluźnianiu scementowanej skały [GILEWSKA, SPYCHALSKI 2002; KUCOWSKI i in. 1997]. W obwałowaniach składowisk popiołów paleniskowych zarejestrowano wyŜszą zawartość węgla organicznego aniŜeli w czaszy. W przypadku obwałowań kwatery wapna pokarbidowego stwierdzono ponad dwukrotnie wyŜszą zawartość węgla organicznego aniŜeli w czaszy składowiska.

Przyswajalny fosfor, potas i magnez

W analizowanych odpadach paleniskowych stwierdzono stosunkowo wysoką zawartość przyswajalnych form badanych makroskładników (tab. 2). Zawartość przyswajalnego fosforu, potasu i magnezu w próbkach popiołów paleniskowych, według liczb granicznych dla wyceny gleb [ZALECENIA NAWOZOWE 1990] była na poziomie bardzo wysokim i wysokim oraz średnim. Wysokie zawartości przyswajalnych form makroelementów w popiołach stwierdził równieŜ w swoich badaniach MELLER i in. [1999]. Pod tym względem badany popiół „odpowiadał” glebom o duŜej zasobności tych form pierwiastków, niespotykaną w innych opracowaniach [ROSIK- DULEWSKA 1998; GILEWSKA, SPYCHALSKI 2002]. W badanych popiołach stwierdzono znacznie wyŜszą niŜ w kwaterze wapna pokarbidowego zawartość przyswajalnego fosforu, potasu i magnezu. Ponadto stwierdzono, Ŝe obwałowania kwater badanych odpadów były znacznie zasobniejsze w przyswajalne makroskładniki.

Zawartość metali cięŜkich w próbkach badanych kwater

Całkowita zawartość metali cięŜkich w badanych próbkach składowisk wahała się w zakresie: 9,00-46,90 mg Cr; 12,95-158,50 mg Zn; 2,05-52,00 mg Pb; 3,40-56,50 mg Cu; 0,05-2,85 mg Cd; 8,00-49,95 mg Ni⋅kg^-1 s.m. (tab. 3). Stwierdzono duŜe zróŜnicowanie w całkowitej zawartości badanych metali cięŜkich. Największym zróŜnicowaniem charakteryzował się kadm (V = 139,13%), a najmniejszym chrom (V = 24,06%). W badaniach własnych stwierdzono wyŜszą zawartość chromu, miedzi i niklu w próbkach z czaszy kwatery popiołów paleniskowych, a niŜszą w kwaterze wapna pokarbidowego. Natomiast próbki pobrane z czaszy składowiska wapna pokarbidowego były zasobniejsze w cynk, ołów i kadm aniŜeli popioły paleniskowe. Średnia zawartość metali cięŜkich spotykana w glebach Polski wynosi: 24,0 mg Cr; 32,5 mg Zn; 13,7 mg Zn; 6,6 mg Cu; 0,22 mg Cd; 6,3 mg Ni⋅kg^-1 s.m. [KABATA-PENDIAS, PENDIAS 1995;

TERELAK i in. 2001]. Poziom metali cięŜkich w próbkach badanych składowisk był zbliŜony do wyŜej wymienionych wartości. Biorąc pod uwagę rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 9 września 2002 r. w sprawie standardów jakości gleby oraz standardów jakości ziemi [ROZPORZĄDZENIE M.Ś.2002], które dopuszcza określone ilości pierwiastków śladowych na terenach przemysłowych, moŜna stwierdzić, Ŝe badane próbki składowisk zawierają metale cięŜkie poniŜej dopuszczalnych stęŜeń. Ponadto uwzględniając dopuszczalne stęŜenia pierwiastków śladowych [ROZPORZĄDZENIE MŚ 2002] w poziomach wierzchnich gleb ornych wynoszące: 150 mg Cr; 300 mg Zn;

4 mg Cd; 150 mg Cu; 100 mg Ni; 100 mg Pb⋅kg^-1 s.m. gleby, równieŜ stwierdzono, Ŝe analizowane próbki badanych składowisk nie są zanieczyszczone metalami cięŜkimi.

(5)

OCENA ZAWARTOŚCI METALI CIĘśKICH W TRZCINNIKU PIASKOWYM ... 15 Jeśli uwzględnimy dopuszczalne stęŜenia pierwiastków śladowych w glebach średnich (80 mg Cr; 200 mg Zn; 70 mg Pb; 50 mg Cu; 1,0 mg Cd; 50 mg Ni⋅kg^-1 s.m.) określone w ROZPORZĄDZENIU MRiRW [2002], to badane próbki składowisk zawierają znacznie mniejsze ilości pierwiastków śladowych, z wyjątkiem kilku próbek dla miedzi i kadmu.

Opierając się na 6-stopniowej skali zanieczyszczeń zaproponowanej przez IUNG [KABATA-PENDIAS i in. 1995] moŜna stwierdzić, Ŝe badane próbki składowisk cha- rakteryzowały się naturalną zawartością niklu (100% badanych prób) oraz naturalną i podwyŜszoną zawartością chromu, cynku, ołowiu, miedzi i kadmu. Badane metale wykazywały zróŜnicowaną rozpuszczalność w 1 molowym HCl. Największą wartość współczynnika zmienności uzyskano dla ołowiu (V = 128,73%), a najniŜszą dla miedzi (V = 33,74%), (tab. 3). Wyniki ekstrakcji wszystkich badanych metali zaleŜały w tym wypadku od zawartości węglanów, poniewaŜ w silnie węglanowych próbkach zastosowany do ekstrakcji HCl był w całości neutralizowany, co nie pozostało bez wpływu na wyniki. Rozpuszczalność Cr, Zn, Pb, Cu, Cd, Ni stanowiła odpowiednio:

0,06-50%, 0,32-46,69%, 0,02-89,77%, 0,05-24,10%, 0,00-600%, 1,63-26,03%

zawartości całkowitej. Małą rozpuszczalność pierwiastków śladowych w środowisku alkalicznym wyjaśnia się między innymi tym, Ŝe pierwiastki te przechodzą w związki niedostępne dla roślin, stąd tłumaczyć moŜna niską zawartość metali w roślinach [MOCEK i in.2005].

Zawartość metali cięŜkich w trzcinniku piaskowym

W analizowanym trzcinniku piaskowym zebranym z kwater popiołów paleniskowych oraz wapna pokarbidowego zawartość metali cięŜkich wahała się w zakresie:

0,58-5,71 mg Cr; 9,10-183,00 mg Zn; 0,03-3,37 mg Pb; 0,90-10,80 mg Cu; 0,00-1,39 mg Cd; 0,55-3,64 mg Ni⋅kg^-1 s.m. (tab. 3). Zawartość metali cięŜkich w trzcinniku pospolitym była bardzo zróŜnicowana i największe róŜnice stwierdzono w przypadku kadmu (V = 250,26%), a najmniejsze w przypadku niklu (V = 24,14%).

Na podstawie zaproponowanych przez IUNG [KABATA-PENDIAS i in. 1993]

progowych zawartości metali śladowych dokonano oceny analizowanego materiału roślinnego dla celów przemysłowych: Cd > 0,5; Zn > 100; Pb > 10; Cu > 30; Ni >50 mg⋅kg^-1 s.m. W przypadku chromu dopuszczalna zawartość w roślinach na cele paszowe wynosi 20 mg⋅kg^-1 s.m. [PREŚ, KINAL 1996]. Oceniając według powyŜszych kryteriów stwierdzono niskie zawartości metali cięŜkich w roślinach, co świadczy o ich małej rozpuszczalności i fitoprzyswajalności. Bezpośrednią przyczyną niskiej bioprzyswajalności metali cięŜkich była ich słaba rozpuszczalność w podłoŜu kwater.

Wysoki odczyn podłoŜa składowisk oraz interakcje zachodzące pomiędzy metalami śladowymi a kationami wapnia, magnezu i sodu, ograniczają pobieranie przez rośliny metale cięŜkie [KABATA-PENDIAS, PIOTROWSKA 1987]. W niniejszych badaniach stwierdzono, Ŝe zawartość chromu i niklu w roślinach pobranych ze składowisk popiołów paleniskowych, była znacznie wyŜsza aniŜeli w kwaterze wapna pokarbidowego.

Tabela 3; Table 3 Zawartość metali cięŜkich w roślinach i próbkach odpadów

badanych kwater (mg⋅kg^-1 s.m.)

Content of heavy metals in plants and the investigated quarter samples of wastes (mg⋅kg^-1 DM)

Wyszczególnienie Specification

Rośli- na Plant

Całk.*

Total

Rozp.**

Soluble

Roślina Plant

Całk.*

Total

Rozp.**

Soluble

Roślina Plant

Całk.*

Total

Rozp.**

Soluble

Kwatery popiołów paleniskowych; Incineration ash quarters

(6)

J. Antonkiewicz 16

Metal Cr Zn Pb

Min. 0,59 9,00 0,23 9,10 12,95 2,25 0,03 2,05 0,72

Max. 5,71 44,20 13,40 30,10 100,00 36,00 2,23 22,85 15,44 Średnia; Average 1,27 29,88 4,65 16,56 49,12 16,95 0,58 10,83 5,35

V (%) 74,58 24,06 53,78 32,07 45,57 61,86 100,47 45,14 69,44

Metal Cu Cd Ni

Min. 0,90 3,40 0,64 0,00 0,05 0,00 0,63 8,00 0,13

Max. 8,81 56,50 24,10 0,12 0,85 0,30 3,64 49,95 9,67

Średnia; Average 3,26 38,61 13,34 0,02 0,11 0,11 1,48 36,18 5,28 V (%) 71,06 29,59 33,74 172,04 139,13 78,66 60,34 26,22 39,49

Metal Cr Zn Pb

Min. 0,58 9,85 0,01 9,57 37,15 0,12 0,30 8,90 0,01

Max. 1,14 46,90 11,50 183,00 158,50 49,20 3,37 52,00 19,50 Średnia; Average 0,92 23,31 4,38 43,37 68,27 13,81 1,45 23,11 3,89

V (%) 15,39 46,74 97,82 127,36 47,29 101,78 64,32 55,68 128,73

Metal Cu Cd Ni

Min. 1,02 9,75 0,05 0,00 0,05 0,01 0,55 11,35 0,97

Max. 10,80 55,50 17,10 1,39 2,85 1,20 1,37 38,30 7,02 Średnia; Average 2,99 30,66 7,93 0,13 0,80 0,30 0,92 24,52 3,97 V (%) 82,63 47,20 97,99 250,26 115,03 98,25 24,14 42,57 59,55

* całkowita zawartość w odpadach; total content waste

** rozpuszczalna w 1 mol HCl zawartość w odpadach; soluble forms in 1 mol HCl of waste V (%) wskaźnik zmienności; variability index (%)

W przypadku cynku stwierdzono wyŜsze zawartości tego pierwiastka w roślinach pobranych z czaszy składowiska wapna pokarbidowego (w czterech próbkach za- wartość cynku przekroczyła 100 mg⋅kg^-1 s.m.), natomiast w roślinach występujących w kwaterach popiołów paleniskowym zawartość tego metalu nie przekraczała 30 mg⋅kg^-1 s.m.

(7)

OCENA ZAWARTOŚCI METALI CIĘśKICH W TRZCINNIKU PIASKOWYM ... 17 Prezentowane wyniki wskazują, Ŝe zawartość metali cięŜkich w roślinności wy- stępującej na składowiskach była niŜsza od ilości występujących w roślinach łąkowych występujących na terenie Polski [FALKOWSKI i in.2000]. W doświadczeniu ANTONKIEWICZA

[2005] stwierdzono równieŜ niskie zawartości metali cięŜkich w mieszance traw uprawianej na popiele paleniskowym. Natomiast wysokie zawartości chromu i ołowiu, a niskie cynku, miedzi, kadmu i niklu w roślinności występującej na hałdzie popiołów paleniskowych stwierdziła ANDRUSZCZAK i in. [1981].

Współczynniki korelacji

Występowanie statystycznie istotnych związków między wybranymi właści- wościami podłoŜa, a zawartością metali cięŜkich w podłoŜu i roślinie ustalono poprzez wyliczenie współczynników korelacji prostej przy poziomie istotności p = 0,001. W niniejszych badaniach nie stwierdzono statystycznie istotnej korelacji pomiędzy zawartością metali cięŜkich w roślinach a całkowitą i rozpuszczalną zawartością Cr, Zn, Pb, Cu, Cd, Ni w popiołach i wapnie pokarbidowym. Zamieszczone w tabeli 4 wartości współczynników korelacji prostej wskazują na bardzo istotny związek między zawartością Cr w trzcinniku występującym na kwaterach popiołowych a zawartością potasu przyswajalnego. Istotne zaleŜności zarejestrowano równieŜ pomiędzy zawartością miedzi w roślinach występujących na popiołach i wapnie pokarbidowym a zawartością potasu i magnezu przyswajalnego oraz zawartością pyłu drobnego i iłu koloidalnego. Stwierdzono równieŜ istotne zaleŜności pomiędzy zawartością Cd w trzcinniku występującym w kwaterze wapna pokarbidowego a iłem koloidalnym. Na całkowitą zawartość Cr w popiołach najsilniej oddziaływał ił pyłowy gruby, magnez przyswajalny, natomiast w wapnie pokarbidowym węgiel organiczny. Całkowita zawartość cynku w popiołach była determinowana zawartością pyłu drobnego oraz pHKCl. Całkowita zawartość ołowiu w popiołach była dodatnio skorelowana jedynie z zawartością iłu pyłowego drobnego. Natomiast całkowita zawartość Cd i Ni w popiołach była dodatnio skorelowana z zawartością przyswajalnego magnezu. W wapnie pokarbidowym całkowita zawartość Cd była determinowana pHKCl i zawartością przyswajalnego potasu, natomiast na całkowitą zawartość niklu największy wpływ miał równieŜ odczyn i zawartość przyswajalnego fosforu i magnezu.

Ze względu na wielokierunkowość zmian zachodzących w składowanych odpadach systematyczne ich kontrolowanie moŜe być wykorzystywane do właściwej oceny stanu środowiska przyrodniczego.

Wnioski

1. Przeprowadzona analiza składu granulometrycznego wykazała, Ŝe popioły paleniskowe charakteryzowały się uziarnieniem pyłowym, a wapno pokarbidowe uziarnieniem pyłowym i gliniastym.

2. Odczyn popiołów paleniskowych był obojętny i zasadowy natomiast wapna pokarbidowego wyłącznie zasadowy.

3. W składowisku wapna pokarbidowego zaobserwowano znacznie niŜszą średnią zawartość węgla organicznego, w porównaniu do składowiska popiołów paleniskowych.

4. Zawartość przyswajalnego fosforu, potasu i magnezu w badanych próbkach popiołu paleniskowego była znacznie wyŜsza niŜ w próbkach wapna pokar-

(8)

J. Antonkiewicz 18

bidowego.

5. Zawartość metali cięŜkich w badanym materiale roślinnym była niŜsza od zaproponowanych przez IUNG progowych ilość metali śladowych w roślinach.

6. Uwzględniając dopuszczalne stęŜenia pierwiastków śladowych na terenach poprzemysłowych stwierdzono, Ŝe analizowane próbki badanych kwater nie przekraczają dopuszczalnych zawartości.

Literatura

ANDRUSZCZAK E.,STRĄCZYŃSKI S.,śURAWSKI H.,PABIN J.,KAMIŃSKA W.1981. Właściwości fizyczne i chemiczne popiołów z hałdy Elektrociepłowni Czechnica oraz skład chemiczny roślin zasiedlających hałdę. Roczn. Glebozn. 32(2): 25-35.

ANTONKIEWICZ J.2005. Utilisation of sewage sludge for biological management of ash disposal site. Content of selected heavy metals in plants. Chemia i InŜynieria Ekolo- giczna 12(3): 209-215.

ANTONKIEWICZ J.,RADKOWSKI A.2006. Przydatność wybranych gatunków traw i roślin motylkowatych do biologicznej rekultywacji składowisk popiołów paleniskowych.

Annales UMCS, Sec. E, 61: 413-421.

BENDER J.,GILEWSKA M.2004. Rekultywacja w świetle badań i wdroŜeń. Rocz. Glebozn.

55(2): 29-46.

FALKOWSKI M.,KUKUŁKA I.,KOZŁOWSKI S.2000. Właściwości chemiczne roślin łąkowych.

Wyd. AR Poznań: 132 ss.

GILEWSKA M.,SPYCHALSKI W.2002. Właściwości gruntów składowiska popiołów elektrownianych. Rocz. AR Poznań CCCXLII, Melior. InŜ. Środ. 23: 95-101.

GOS A. 1999. Wzrost i rozwój niektórych gatunków traw i roślin motylkowatych na popiele z dodatkiem biohumusu. Fol. Univ. Agric. Stetin. 197, Agricultura 75: 75-80.

KABATA-PENDIAS A.,MOTOWICKA-TERELAK T., PIOTROWSKA M.,TERELAK H., WITEK T.

1993. Ocena stopnia zanieczyszczenia gleb i roślin metalami cięŜkimi i siarką. Ramowe wytyczne dla rolnictwa. IUNG Puławy, P(53): 20 ss.

KABATA-PENDIAS A.,PIOTROWSKA M.,MOTOWICKA-TERELAK T., MALISZEWSKA-KORDYB-

ACH T.,FILIPIAK K.,KRAKOWIAK A.,PIETRUCH CZ.1995. Podstawy oceny chemicznego zanieczyszczenia gleb - metale cięŜkie, siarka i WWA. Państwowa Inspekcja Ochrony Środowiska. Bibliot. Monit. Środ., Warszawa: 41 ss.

KABATA-PENDIAS A.,PIOTROWSKA M.1987. Pierwiastki śladowe jako kryterium rolniczej przydatności odpadów. IUNG Puławy, P(33): 1-46.

KAC-KACAS M.,DRZAS K.1968. Badania nad przydatnością niektórych odpadów prze- mysłowych do wapnowania gleb kwaśnych. Cz. I. Wapno posodowe, wapno pocelu- lozowe, wapno pokarbidowe, wapno pokekowe, pyły z elektrofiltrów elektrowni. Pam.

Puławski 32: 67-87.

KOWALCZYK A. 1995. Zasady lokalizowania składowisk odpadów w aspekcie wód podziemnych. Ochrona Powietrza i Problemy Odpadów 1: 24-27.

KOWALSKI R.1994. Problemy zabezpieczeń składowisk odpadów komunalnych. Ekologia i Technika 3.

KUCOWSKI J.,LAUDYN D.,PRZEKWAS M.1997. Energetyka a ochrona środowiska. Wyd.

Nauk. Techn., Warszawa: 484 ss.

MACIAK F.,LIWSKI S.,BIERNACKA E.1974. Właściwości fizykochemiczne i biochemiczne

(9)

OCENA ZAWARTOŚCI METALI CIĘśKICH W TRZCINNIKU PIASKOWYM ... 19 utworów ze składowisk popiołu po węglu brunatnym i kamiennym. Rocz. Glebozn.

25(3): 191-205.

MATUSIEWICZ H.,JANOWICZ K.1983. Fizykochemiczna charakterystyka popiołów lotnych węgli brunatnych elektrowni „Konin” z III stopnia elektrofiltrów i badania nad ich ługowaniem. Arch. Ochr. Środ. 3-4: 59-81.

MELLER E.,NIEDŹWIECKI E.,MELLER J.1999. Właściwości popiołów ze spalania węgla kamiennego w elektrowni „Dolna Odra” zgromadzonych na składowisku przyzakła- dowym. Fol. Univ. Agric. Stetin. 201, Agricultura 78: 167-178.

MOCEK A.,SPYCHALSKI W.,MOCEK-PŁÓCINIAK A.2005. Porównanie metod oznaczania róŜnych metali cięŜkich w glebach. Mat. Konf. VIII Ogólnop. Symp. Nauk.-Techn.

„Biotechnologia środowiskowa”. Wisła-Jarzębata, 07-08.09.2005: 27-34.

NIEMYSKA-ŁUKASZUK J., NICIA P., CIARKOWSKA K., ZADROśNY P. 2003. Oddziaływanie składowiska odpadów komunalnych na wybrane właściwości gleb. Acta Agraria et Silv., Ser. Agr. 40: 111-119.

OSTROWSKA A.,GAWLIŃSKI S.,SZCZUBIAŁKA Z.1991. Metody analizy i oceny właściwości gleb i roślin. Katalog. Wyd. IOŚ, Warszawa: 334 ss.

PREŚ J.,KINAL S.1996. Aktualne spojrzenie na sprawę zaopatrzenia zwierząt w mikro- elementy. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 434: 1043-1061.

ROGALSKI M.,KARDYŃSKA S.,WIECZOREK A.,POLESZCZUK G.,ŚMIETANA P.2001. Przydat- ność niektórych traw do rekultywacji składowisk popiołów z elektrowni. Zesz. Probl.

Post. Nauk Rol. 477: 255-259.

ROSIK-DULEWSKA CZ.1998. ZagroŜenie środowiska w zasięgu oddziaływania wtórnego pylenia z transportowanych pyłów energetycznych. Arch. Ochr. Środ. 24(3): 129-145.

ROSIK-DULEWSKA CZ.,KARWACZYŃSKA U. 1995. Wpływ składowisk odpadów komunalnych na środowisko wodne oraz próby minimalizacji tego stanu. Mat. XVI Symp.

„Problemy ochrony, zagospodarowania i rekultywacji antropogenicznych zbiorników wodnych”. Red. M.J. Gromiec: 285-300.

ROZPORZĄDZENIE MŚ 2002. Z dnia 9 września 2002 r. w sprawie standardów jakości gleby oraz standardów jakości ziemi. Dz. U. Nr 165, poz. 1359.

ROZPORZĄDZENIE MRiRW2002. Z dnia 21 marca 2002 r. w sprawie dopuszczalnych stęŜeń metali cięŜkich zanieczyszczających glebę. Dz. U. Nr 37, poz. 344.

ROZPORZĄDZENIE MŚ2003.Z dnia 24. marca 2003 r. w sprawie eksploatacji, zamknięcia składowisk. Dz. U. Nr 61, poz. 549.

TERELAK H.,TUJKA A.,MOTOWICKA-TERELAK T.2001. Trace element content (Cd, Cu, Ni, Pb, Zn) in farm-land soils in Poland. Arch. Ochr. Środ. 27(4): 159-174.

ZALECENIA NAWOZOWE 1990. Liczby graniczne do wyceny zawartości w glebach makro- i mikroelementów. Wyd. IUNG, Seria P44: 26 ss.

Słowa kluczowe: trzcinnik piaskowy, składowiska, popioły paleniskowe, wapno pokarbidowe

Streszczenie

Aby moŜliwie dokładnie określić zasięg oddziaływania źródła zanieczyszczeń ze składowisk na środowisko naleŜy wykonać badania poszczególnych jego elementów. W pracy przedstawiono charakterystykę właściwości fizycznych i chemicznych popiołów paleniskowych i wapna pokarbidowego oraz zawartości metali cięŜkich w trzcinniku piaskowym wyrosłym na w/w odpadach. Analizie fizykochemicznej poddano łącznie 50 próbek pobranych z głębokości 0-20 cm. Badania składu granulometrycznego wskazują,

(10)

J. Antonkiewicz 20

Ŝe popioły paleniskowe cechują się uziarnieniem pylastym, a wapno pokarbidowe odpowiada pyłu zwykłemu i gliny średniej. Stwierdzono, Ŝe odczyn wapna pokarbidowego był o ponad jednostkę wyŜszy, w porównaniu do popiołów paleniskowych. Popioły paleniskowe charakteryzowały się znacznie wyŜszą zawartością węgla organicznego aniŜeli wapno pokarbidowe. Zawartość przyswajalnego fosforu, potasu i magnezu w badanych próbkach odpadów była na poziomie wysokim i wyŜsze zawartości stwierdzono w popiołach paleniskowych.

Zawartość metali cięŜkich w trzcinniku piaskowym (Calamagrostis epigejos L.) była niŜsza od zaproponowanych przez IUNG progowych ilość metali śladowych w roślinach. Uwzględniając dopuszczalne stęŜenia pierwiastków śladowych na terenach poprzemysłowych stwierdzono, Ŝe analizowane odpady nie przekraczają dopuszczalnych zawartości. Opierając się na 6-stopniowej skali zanieczyszczeń zaproponowanej przez IUNG stwierdzono, Ŝe badane próbki składowisk charakteryzowały się naturalną zawartością niklu oraz naturalną i podwyŜszoną zawartością chromu, cynku, ołowiu, miedzi i kadmu.

ASSESSMENT OF HEAVY METAL CONTENT IN BUSHGRASS (Calamagrostis epigejos L.)

OCCURRING ON THE FURNACE WASTE AND CARBIDE RESIDUE LANDFILL SITE

Jacek Antonkiewicz

Department of Agricultural Chemistry, Agricultural University, Kraków

Key words: Calamagrostis epigejos (bushgrass), dumps, incineration ash, lime carbide

Summary

In order to precisely determine the range of pollutant source from landfills on the environment its individual elements should be researched. The investigations were conducted to characterize physical and chemical properties of furnace ashes and carbide residue and to present heavy metal conttent in the bushgrass growing on the above mentioned wastes. A total of 50 samples collected from the depth of 0-20 cm were subjected to physico-chemical analyses. Granular size distribution analyses revealed that furnace ashes were characterized by silty granulation, whereas carbide residue corresponded to ordinary silt and medium loam. It was found that carbide residue reaction was by over one unit higher as compared with furnace ashes. Furnace ashes were characterized by a much higher content of organic carbon than carbide residue.

The content of available phosphorus, potassium and magnesium in the studied waste samples was on a high level and higher concentrations were also found in furnace ashes.

Heavy metal concentrations in bushgrass (Calamagrostis epigejos L.) were lower than threshold amounts of trace metals in plants suggested by IUNG. Considering the permissible concentrations of trace metals in the industrial areas it was found that the analyzed wastes did not exceed the permissible contents. Basing on the 6-degree pollution scale suggested by IUNG it was stated that the analyzed samples of landfills revealed natural content of nickel and natural or elevated content of chromium, zinc, lead, copper and cadmium.

(11)

OCENA ZAWARTOŚCI METALI CIĘśKICH W TRZCINNIKU PIASKOWYM ... 21

Dr inŜ. Jacek Antonkiewicz Katedra Chemii Rolnej

Akademia Rolnicza im. H. Kołłątaja Al. A. Mickiewicza 21

31-120 KRAKÓW

e-mail: rrantonk@cyf-kr.edu.pl

(12)

Tabela 4; Table 4 Współczynniki korelacji liniowej (r) pomiędzy zawartością metali cięŜkich w roślinie i podłoŜu oraz niektórymi jej właściwościami Correlation coefficients (r) between heavy metals content of plant and soil and some of its properties

Wyszczegónienie SpecificationRośl. Plant Cał.* Total Roz.**Cał.* Total Roz.**Cał. * Total Roz.**Rośl. Plant Roz.**Rośl. Plant Cał.* Total Roz.**Cał.* Total Roz.** Cr ZnPbCuCdNi Kwatery popiołowe; Incineration ash quarters (N = 30) Piasek; Sand0,630,69 Pył drobny; Fine silt-0,61 Ił p gr; Coarse silty clay 0,770,69 Ił p dr; Fine silty clay0,840,630,66 pHKCl-0,720,80-0,63-0,82 pHH2O-0,61 C org.; Organic C-0,62-0,69 K0,750,68 Mg0,680,680,660,63 Kwatera wapna pokarbidowego; Lime carbide quarters (N = 20) Pył dr; Fine silt0,800,79 Ił kol.Colloidal clay0,770,78 pHKCl-0,810,78-0,85-0,93 pHH2O-0,79-0,83-0,91 C org.; Organic C0,79 P0,860,89 K-0,770,85 Mg0,800,840,88 r istotny przy p = 0,001; significant at: p = 0.001*całkowita zawartość w odpadach; total content waste **rozpuszczalna w 1 mol HCl zawartość w odpadach; soluble forms in 1 mol HCl of waste V(%) wskaźnik zmienności; variability index (%)

(13)

ZESZYTY PROBLEMOWE POSTĘPÓW NAUK ROLNICZYCH 2007 z. 518: 23-33

WPŁYW NASTĘPCZY POPIOŁÓW Z WĘGLA KAMIENNEGO

NA SKŁAD CHEMICZNY RUNI ŁĄKOWEJ

Zdzisław Ciećko, Andrzej C. śołnowski, Arkadiusz Chełstowski

Katedra Chemii Środowiska, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie

Wstęp

Na skutek zmian w ustawodawstwie w zakresie ochrony powietrza w ostatnich latach w Polsce obserwuje się systematyczny spadek emisji pyłów z sektora energetycznego. Pierwotna emisja wynosząca około 1430 tys. ton w 1990 w roku 2003 uległa redukcji do około 129 tys. ton (dane dotyczą emisji z energetyki zawodowej, energetyki przemysłowej i technologii przemysłowych i nie obejmują kotłowni lokalnych, palenisk domowych, warsztatów i rolnictwa) [GUS 2005]. Zmiany te związane są z instalowaniem coraz sprawniejszych urządzeń odpylających mogących zatrzymywać do 98% pyłów powstających podczas procesów spalania. Ograniczenie emisji pyłów sprawia, Ŝe wzrasta ilość lotnych popiołów na składowiskach zlokalizowanych w sąsiedztwie zakładów energetycznych. Szacuje się, Ŝe w Polsce w 2004 roku zostało zatrzymanych i zdeponowanych około 99,3% pyłów powstających w elektrowniach i ciepłowniach, co stanowi około 18581 tys. ton tych odpadów. Fakty te nadają coraz większą rangę problemowi zagospodarowania i utylizacji pyłów elektrownianych. Zgromadzone na hałdach pyły mogą jako agresywne czynniki zmieniać aktywność i wydajność ekosystemów. Pyły elektrowniane z węgla kamiennego i brunatnego traktowane jako substancje odpadowe zawierają jednak przydatne dla produkcji rolniczej składniki i z tego względu mogą być wykorzystywane do poprawy właściwości fizykochemicznych, szczególnie gleb lekkich [CIEĆKO i in.

1993; BOGACZ i in. 1995] oraz do nawoŜenia [TERELAK, śÓRAWSKA 1979; KOTER i in. 1983;

HERMANN, SADOWSKI 1985; KABATA-PENDIAS i in. 1987; CIEĆKO i in. 1993; MELLER 1999].

Wprowadzając te odpady do gleb moŜna poprawiać bilans składników pokarmowych w środowisku oraz ograniczać ujemny wpływ nadmiernej ich koncentracji w okolicach wysypisk i hałd. O ile wpływ lotnych popiołów na właściwości i plonowanie roślin oraz właściwości gleby został dość dokładnie poznany, o tyle niewiele jest dostępnych w literaturze badań dotyczących długotrwałości zmian powodowanych poprzez wprowadzenie tych substancji do gleby.

Celem prezentowanych w pracy badań było rozpoznanie następczego od- działywania melioracyjnych dawek popiołów z węgla kamiennego na plonowanie i zawartość makroelementów w runi łąkowej. Wpływ następczy zastosowanych po- piołów badano po 20 latach od ich wprowadzenia do gleby.

Materiał i metody badań

(14)

Z. Ciećko, A.C. śołnowski, A. Chełstowski 24

Badania wykonano w oparciu o doświadczenie polowe, załoŜone w 1984 roku w obrębie wsi Łęg Starościński na terenie gminy Lelis w województwie mazowieckim na glebie o składzie granulometrycznym piasku gliniastego pylastego [KLASYFIKACJA GLEB

POLSKIEGO TOWARZYSTWA GLEBOZNAWCZEGO BN-8/9180-11]. Gleba charakteryzowała się średnią zasobnością w przyswajalny fosfor (55 mg P⋅kg^-1) oraz wysoką w przyswajalny potas (152 mg K⋅kg^-1) i magnez (55 mg Mg⋅kg^-1). Pojemność sorpcyjna wynosiła 125 mmol(+)⋅kg^-1, a odczyn mierzony w wodzie i w 1 mol KCl⋅dm^-3 wynosił odpowiednio 6,5 i 5,6.

Eksperyment prowadzono metodą losowanych bloków w czterech powtórzeniach, uwzględniając dwa czynniki doświadczalne. Jako czynnik I rzędu przyjęto wzrastające dawki popiołów dymnicowych pochodzących z elektrofiltrów Zespołu Elektrowni

„Ostrołęka” S.A. w dawkach 0, 100, 200, 400, 600 i 800 t⋅ha^-1. UŜyty w doświadczeniu popiół w przeliczeniu na 1 kg suchej masy zawierał 491 g SiO₂, 1,7 g P, 2,9 g K, 15,0 g Ca oraz 7,1 g Mg, a jego odczyn pH mierzony w 1 mol KCl⋅dm^-3 wynosił 9,2. Czynnik II stanowiły dodatki, które wprowadzono do gleby wraz z popiołami. Dodatkami tymi były: obornik, słoma i kora drzewna w ilości 10 t suchej masy na 1 ha. Powierzchnia kaŜdego poletka wynosiła 54 m².

W prezentowanym doświadczeniu popioły z węgla kamiennego oraz dodatki zastosowano jesienią 1984 roku pod orkę zimową. Roślinami uprawianymi w poszczególnych latach były: ziemniaki (1985), owies na zieloną masę + łubin na zieloną masę (1986), Ŝyto na zieloną masę + mieszankę motylkowo-trawiastą na zieloną masę (1987), w latach 1988-1991 uprawiano mieszankę motylkowo-trawiastą na zieloną masę. Wymienione rośliny nawoŜono nawozami mineralnymi NPK w dawkach zgodnych z zasadami agrotechniki, jednakowych w całym doświadczeniu. Od 1992 roku pole uŜytkowane było jako trwały uŜytek zielony - nienawoŜony mineralnie.

W 2004 roku - 20 lat po zastosowaniu popiołów - z prezentowanego doś- wiadczenia podczas I pokosu pobrano próbki traw, określono wielkość plonu, a po wysuszeniu i mineralizacji w systemie otwartym, w stęŜonym kwasie siarkowym oznaczono:

- N ogółem - metodą destylacyjną Kjeldahla [OSTROWSKA i in. 1991],

- fosfor kolorymetrycznie metodą wanadowo-molibdenową [OSTROWSKA i in. 1991], - K, Ca i Na metodą emisyjnej spektrofotometrii płomieniowej (ESA),

- Mg metodą absorpcyjnej spektrometrii atomowej (ASA)

Uzyskane wyniki badań opracowano statystycznie testem ANOVA uwzględ- niając poziom istotności α = 0,05 z wykorzystaniem modułu do obliczeń statystycznych Statistica v. 6.0 [STATSOFT 2001]. WspółzaleŜność między dawką popiołów a zawartością makroskładników w trawach wyznaczono za pomocą współczynnika korelacji prostej programem Microsoft Excel 2000 [MICROSOFT 2000].

Omówienie wyników

Wielkość plonu runi łąkowej była zaleŜna zarówno od dawki popiołów, jak i od zastosowanych wraz z popiołami dodatków organicznych. Następczy wpływ melioracyjnych dawek popiołów był wyraźnie inny w serii bez dodatku substancji organicznej niŜ w seriach z jej dodatkiem. Wprowadzona do gleby materia organiczna - mimo upływu 20 lat od jej zastosowania rzutowała istotnie na plonowanie traw (tab. 1).

NajwyŜsze plony runi łąkowej stwierdzono na obiektach nawoŜonych obornikiem - średnio 9,08 t⋅ha^-1. Obiekty nawoŜone słomą i korą drzewną plonowały na zbliŜonym poziomie - odpowiednio 8,90 i 8,91 t⋅ha^-1, natomiast obiekty, gdzie nie zastosowano

(15)

WPŁYW NASTĘPCZY POPIOŁÓW Z WĘGLA KAMIENNEGO ... 25 dodatków organicznych, plonowały na poziomie 7,94 t⋅ha^-1.

Tabela 1; Table 1 Wpływ popiołów z węgla kamiennego na plon świeŜej masy runi łąkowej (t⋅ha^-1)

Effects of coal ash on grass fresh matter yield (t⋅ha^-1) Dawka popiołów

Coal ash dose (t⋅ha^-1)

Dodatki organiczne Organic supplements

bez dodatków without additives

obornik farmyard manure

słoma straw

kora drzewna tree bark

średnia average

0 8,37 8,70 8,57 8,60 8,56

100 8,74 9,15 8,98 8,91 8,95

200 8,96 9,49 9,10 9,05 9,15

400 8,91 9,12 9,04 9,03 9,03

600 6,35 9,03 9,02 8,98 8,35

800 6,32 8,97 8,70 8,90 8,22

Średnia Average

7,94 9,08 8,90 8,91 8,71

NIR0,05

LSD0.05

dawka popiołów; coal ash dose - 0,18**, dodatki organiczne; organic supplements - 0,31**; współdziałanie - dawka popiołów x dodatki organiczne; interaction – coal ash dose x organic supplements - 0,61**

Współczynnik korelacji r Correlation coef-

ficient r

-0,81 -0,02 0,04 0,42

** istotne dla α < 0,01; significant at α < 0.01

* istotne dla α < 0,05; significant at α < 0.05

NiezaleŜnie od serii doświadczenia niskie dawki popiołów (100 i 200 t⋅ha^-1) nieznacznie zwiększyły plon zielonej masy runi w stosunku do obiektów, na których nie stosowano popiołów. Na obiektach z dawką 400 t popiołu⋅ha^-1 plon runi łąkowej był podobny jak w przypadku obiektów z wykorzystaniem 200 t popiołów⋅ha^-1. Zastosowanie 600 i 800 t popiołów⋅ha^-1 w serii bez dodatku substancji organicznej spowodowało obniŜenie plonu zielonej masy runi, w stosunku do obiektu kontrolnego.

W seriach z obornikiem, słomą i korą, na tle wymienionych wysokich dawek popiołów, zaznaczyła się tendencja do obniŜenia plonu zielonej masy runi. Zastosowanie materii organicznej jako dodatku do popiołów elektrownianych moŜe istotnie przyczyniać się do wzrostu wielkości plonu roślin, co w swoich badaniach wykazali ROGALSKI i in.

[1998]. Niemniej jednak szereg autorów utrzymuje, Ŝe w początkowym okresie po zastosowaniu popiołów mogą one działać niekorzystnie na rośliny takie jak: ziemniak, pszenica jara, owies, burak cukrowy i jęczmień jary[MACIAK, LIWSKI 1981;GIEDROJĆ, FATYGA 1985;MELLER 1999]. KRĘśEL i in. [1978] w odniesieniu do gorczycy wykazali aŜ trzynastokrotny spadek plonów w porównaniu do gleby nawoŜonej mineralnie, natomiast NOWAK iCIEĆKO [1996] spadek plonu stwierdzili równieŜ w odniesieniu do kukurydzy. Ci sami autorzy w badaniach prowadzonych w pierwszych latach od wprowadzenia popiołów stwierdzili zdecydowane działanie popiołu z węgla kamiennego i substancji organicznej na plonowanie roślin. Plon uprawianych roślin rolniczych: ziemniaków, owsa i po jego zbiorze łubinu na zieloną masę, Ŝyta ozimego jako poplonu, mieszanki motylkowo-trawiastej był najwyŜszy na obiektach, gdzie zas-

(16)

Z. Ciećko, A.C. śołnowski, A. Chełstowski 26

tosowano od 100 do 400 t⋅ha^-1 popiołu. Wysoce istotna zwyŜka, w stosunku do obiektu kontrolnego, sięgała nawet 12%. ObniŜenie plonu zanotowano pod wpływem dawek 600 i 800 t popiołu na hektar. Przedstawione wyniki badań wykazały ponadto, Ŝe zdecydowanie najlepiej na wzrost roślin działał popiół stosowany na tle obornika, a gorzej na tle słomy i kory drzewnej jako źródła materii organicznej [NOWAK, CIEĆKO

1991]. Obserwacje te potwierdziły się równieŜ w dalszych latach prowadzenia badań [NOWAK i in. 1993].

Tabela 2; Table 2 Wpływ popiołów z węgla kamiennego na zawartość N ogółem w runi łąkowej (g⋅kg^-1 s.m.)

Effects of coal ash on total N content in grass yield (g⋅kg^-1 dry matter) Dawka popiołów

słoma straw

średnia average

0 10,40 10,90 10,80 10,90 10,75

100 11,40 11,80 12,10 11,60 11,73

200 11,70 11,90 12,00 11,60 11,80

400 12,00 11,90 12,10 11,70 11,93

600 12,20 12,00 12,20 11,70 12,03

800 12,40 12,40 12,30 12,00 12,28

Średnia Average

11,68 11,82 11,92 11,58 11,75

NIR0,05

LSD0.05

dawka popiołów; coal ash dose - 0,27**, dodatki organiczne; organic supplements - r.n.; n.s., współdziałanie - dawka popiołów x dodatki organiczne; interaction - coal ash dose x organic supplements - r.n.; n.s.

Współczynnik korelacji r Correlation coefficient r

0,88 0,82 0,68 0,81

* istotne dla α < 0,05; significant at α < 0.05 r.n.; n.s. róŜnice nieistotne; differences not significant

Popioły elektrowniane zawierają bardzo małe ilości azotu. Pierwiastek ten w czasie procesu spalania ulatnia się do atmosfery w postaci tlenków. Ilości N ogółem w popiołach sięgają zaledwie kilku dziesiątych procenta [GAIND, GAUR 2003] i pod tym względem nie mogą być traktowane jako źródło tego pierwiastka dla roślin. Niemniej jednak zastosowane 20 lat wcześniej w prezentowanym doświadczeniu wzrastające dawki popiołów spowodowały istotny - liniowy wzrost zawartości N ogółem w analizowanych trawach (tab. 2). Wpływ taki moŜna tłumaczyć poprawą warunków wzrostu i rozwoju roślin, spowodowaną zastosowanymi popiołami. W lepszych warunkach, na skutek głębszego i obfitszego korzenienia się roślin, dochodziło do naturalnego nagromadzenia w glebie - resztek, które teraz stanowić mogą cenne źródło dostępnego azotu dla roślin następczych. Najmniejszą zawartość tego składnika stwierdzono w próbkach pobranych z obiektu kontrolnego - 10,4 g N⋅kg^-1 s.m.

NiezaleŜnie od rodzaju zastosowanego dodatku organicznego najwyŜsze zawartości N ogółem stwierdzono na obiektach nawoŜonych najwyŜszą dawką popiołów. W serii bez dodatków była to zawartość 12,4; w serii z obornikiem 12,4; ze słomą 12,3 oraz z korą

(17)

WPŁYW NASTĘPCZY POPIOŁÓW Z WĘGLA KAMIENNEGO ... 27 drzewną - 12,0 g N ogółem⋅kg^-1 s.m. traw. Po 20 latach od zastosowania dodatków organicznych nie stwierdzono by miały one istotny wpływ na zawartość N ogółem w analizowanej runi łąkowej.

W odróŜnieniu od zawartości azotu popioły lotne zawierają stosunkowo duŜe ilości fosforu i potasu, dlatego teŜ mogą być stosowane zamienne z nawoza mi handlowymi jako potencjalne źródło tych składników [FEREIRA i in. 2003].

Tabela 3; Table 3 Wpływ popiołów z węgla kamiennego na zawartość fosforu w runi łąkowej (g⋅kg^-1 s.m.)

Effects of coal ash on phosphorus (P) content in grass yield (g⋅kg^-1 dry matter) Dawka popiołów

słoma straw

średnia average

0 2,91 2,94 2,98 3,02 2,96

100 2,94 3,00 3,11 3,04 3,02

200 2,99 3,01 3,10 3,13 3,06

400 3,00 3,20 3,13 3,16 3,12

600 2,99 3,21 3,18 3,15 3,13

800 2,93 3,20 3,22 3,15 3,13

Średnia Average

2,96 3,09 3,12 3,11 3,07

NIR0,05

LSD0.05

dawka popiołów; coal ash dose - 0,04**, dodatki organiczne; organic supplements - 0,02**, współdziałanie - dawka popiołów x dodatki organiczne; interaction - coal ash dose x organic supplements - 0,07**

Współczynnik korelacji r Correlation coefficient r

0,24 0,91 0,91 0,80

* istotne dla α < 0,05; significant at α < 0.05

W prezentowanym doświadczeniu zawartość fosforu w trawach była zaleŜna zarówno od dawek zastosowanych popiołów, jak i od zastosowanych przed 20 laty dodatków organicznych. W serii bez nawozów organicznych dawki popiołów do 400 t⋅ha^-1 powodowały wzrost zawartości fosforu z 2,91 do 3,00 g P⋅kg^-1 s.m. (tab. 3).

Dalsze zwiększanie dawki popiołów powodowało obniŜenie ilości fosforu w analizowanej runi łąkowej. Zastosowane dodatki organiczne sprawiły, Ŝe został zniesiony efekt paraboli widoczny w serii bez dodatków organicznych (r = 0,24).

Praktycznie kaŜda kolejna dawka popiołów powodowała wzrost ilości P w trawach (r = od 0,80 do 0,91). Najkorzystniej na akumulację fosforu w trawach wpłynęła słoma (3,12 g P⋅kg^-1), następnie kora drzewna i obornik (odpowiednio do 3,11 i 3,09 g P⋅kg^-1 s.m.).

Tabela 4; Table 4 Wpływ popiołów z węgla kamiennego na zawartość potasu (K) w runi łąkowej (g⋅kg^-1 s.m.)