ZANIECZYSZCZENIA ORGANICZNE W OSADACH CIEKOWYCH

(1)

ZANIECZYSZCZENIA ORGANICZNE W OSADACH CIEKOWYCH

Jacek Antonkiewicz, Czesława Jasiewicz

Katedra Chemii Rolnej i rodowiskowej, Uniwersytet Rolniczy im. H. Kołł taja, Kraków

Wst p

Przyrodnicze zagospodarowanie osadów ciekowych jest uwarunkowane przepisami ustawy o odpadach oraz rozporz dzeniami dotycz cymi osadów ciekowych z pó niejszymi aktami prawnymi, w których zawarte s zasady post powania z tego rodzaju odpadami [USTAWA O ODP ADACH 2001,ROZPORZ DZENIE M 2002]. Ustabilizowane komunalne osady ciekowe o numerze katalogowym 19 08 05 [KATALOG ODPADÓW 2001]

zostały zaliczone do grupy 19, do której zaliczone s odpady z instalacji i urz dze słu cych zagospodarowaniu odpadów, z oczyszczalni cieków oraz uzdatniania wody pitnej, wody do celów przemysłowych, nast pnie zostały zaliczone do podgrupy 08 - odpady z oczyszczalni cieków nieuj te w innych grupach. Problem wła ciwego zagospodarowania osadów ciekowych stał si przedmiotem intensywnych bada z racji ich chemicznego zanieczyszczenia oraz du ej ilo ci wytworzonej suchej masy.

W ostatnich latach obserwuje si istotne zmiany w podej ciu do problemów zwi zanych z rozwojem gospodarki osadowej w oczyszczalniach cieków. Za podstaw podejmowanych działa przyjmuje si zasady:

ograniczenie zawarto ci substancji szkodliwych i toksycznych w ciekach dopływaj cych do oczyszczalni, co determinuje skład powstaj cych osadów, efektywna przeróbka osadów metodami odpowiednimi z technologicznego, chemicznego, ekologicznego i ekonomicznego punktu widzenia w celu zmniejszenia ich ilo ci oraz poprawy wła ciwo ci technologicznych i u ytko- wych,

odzysk energii i wybranych produktów realizowany w zaawansowanych procesach przeróbki i unieszkodliwiania,

racjonalne i bezpieczne zagospodarowanie osadów, z preferencj ich przyrodniczego wykorzystania.

Rodzaj cieków dopływaj cych do oczyszczalni decyduje o składzie fizyko- chemicznym osadów. Cz bowiem tych zanieczyszcze nie ulega rozkładowi w procesach oczyszczania i nast puje ich kumulacja w osadach. Poziom tych zanieczyszcze na ogół nie ulega zmniejszeniu równie w procesach przeróbki osadów [BEVER i in.1997].

Zanieczyszczenia te zwane s potencjalnie toksycznymi i mo na do nich zaliczy : metale ci kie,

polichlorowane bifenyle (PCBs),

wielopier cieniowe w glowodory aromatyczne (WWA, PAHs),

adsorbowalne organiczne zwi zane chlorowce wyra one wska nikiem AOX, polichlorowane dibenzodioksyny (dioksyny, PCDDs),

(2)

J. Antonkiewicz, Cz. Jasiewicz 16

polichlorowane dibenzofurany (furany, PCDFs) [BERNACKA 2000;OLESZCZUK 2007;

NAMIE NIK,JA KOWSKI 1995].

Mo liwo szerszego prowadzenia bada , w zakresie oznacze wy ej wymienionych zanieczyszcze organicznych, wi zała si z rozwojem instrumentalnych technik analitycznych, a tak e z lepszym udokumentowaniem toksycznego wpływu tych substancji na organizmy zwierz ce i ludzi [HERMANOWICZ i in.1999;ZAKRZEWSKI 1997].

Ponadto podkre li nale y, e identyfikacja toksycznych mikrozanieczyszcze organicznych jest bardzo trudna, kosztowna, wymaga specjalistów wysokiej klasy, specjalistycznej aparatury oraz skomplikowanej procedury przy ich analizie [JAROSZ, MALINOWSKA 1994]. W Polsce wprowadzono akty prawne dotycz ce warunków jakie nale y spełni przy wprowadzeniu cieków do wód lub ziemi zawieraj ce wybrane zanieczyszczenia organiczne [ROZPORZ DZENIE M 2006]. Natomiast w rozporz dzeniu dotycz cym przyrodniczego wykorzystania osadów ciekowych nie okre lono ilo ci zanieczyszcze organicznych, które mo na wprowadzi do rodowiska, w tym do gleby, a jedynie ilo metali ci kich [ROZPORZ DZENIE M 2002].

Dopuszczalne zawarto ci zwi zków organicznych w osadach ciekowych ródła pochodzenia metali ci kich w osadach ciekowych s znane i od dawna dobrze identyfikowane, a wiadomo , e w nadmiernych ilo ciach metale te mog szkodliwie oddziaływa na rodowisko i ludzi jest dostateczna [GORLACH 1993;KABATA- PENDI AS,PENDIAS 1999]. Natomiast na obecno toksycznych substancji organicznych w osadach zwrócono uwag dopiero w latach osiemdziesi tych ubiegłego stulecia [HERMANOWICZ i in.1999;BERNACKA 2000].

Tabela 1; Table 1 Dopuszczalne zawarto ci zwi zków organicznych

w osadach ciekowych przeznaczonych do rolniczego wykorzystania Permissible contents of organic compounds in sewage sludge destined

for the use in agriculture Kraj

Country

Dopuszczalna zawarto w osadach; Permissible content in sludge

dioksan i furanów ¹ dioxines and furans ¹ (ng TCDD kg^-1 s.m.; DM)

PCBs² AOX

mg kg^-1 s.m.; DM

Niemcy; Germany 100 0,2 500

Austria; Austria 100 0,2 500

Szwajcaria; Switzerland - - 500

1 ekwiwalent toksyczno ci - 2,37,8, TCDD; toxicity equivalent

2 warto dopuszczalna dla ka dego z kongenerów nr 28, 52, 101, 138, 153, 180 z dozwolonym prze- kroczeniem o około 25%; permissible value for each congener no. 28, 52, 101, 138, 153, 180 with permitted exceeding by about 25%

W wi kszo ci krajów europejskich do niedawna nie limitowano zawarto ci wy ej wymienionych zwi zków organicznych w osadach przeznaczonych do przyrodniczego, w tym rolniczego wykorzystania, zakładaj c, e nie powinny one wyst powa w st eniach, które mog stanowi zagro enie dla zdrowia ludzi i rodowiska [BERNACKA

2000;CZEKAŁA i in.2002;OLESZCZUK 2007].

W latach dziewi dziesi tych w Niemczech, Austrii i Szwajcarii ustalono

(3)

dopuszczalne zawarto ci takich zwi zków jak dioksyny, furany, PCBs, AOX (tab. 1).

We Francji ju w 1998 roku okre lono zawarto tzw. ladowych zwi zków organicznych w osadzie, a tak e dopuszczaln ich kumulacj w glebie w ci gu 10 lat (tab. 2). Podkre lono, e osad nie mo e by wykorzystywany rolniczo je li zawarto jednego z tych zwi zków przekracza dopuszczaln warto .

Tabela 2; Table 2 Dopuszczalna zawarto ladowych zwi zków organicznych

w odsadach z komunalnych czyszczalni cieków we Francji Permissible content of trace organic compounds in sludge from municipal treatment plants in France

Zwi zki ladowe Trace compounds

Warto ci dopuszczalne Limit values (mg kg^-1 s.m.; DM)¹

Maksymalna kumulacja w ci gu 10 dni maximum cumulation

over 10 years (mg m^-2)¹ Suma siedmiu kongenerów PCB²

Total of seven PCB congeners²

08/0,8 1,2/1,2

Fluoranten; Fluoranthene 5,0/4,0 7,5/6,0

Benzo(b)fluoranten; Benzo(b)fluoranthene 2,5/2,5 4,0/4,0

Benzo(a)piren; Benzo(a)pyrene 2,0/1,5 3,0/2,0

1 pierwsza warto dotyczy stosowania osadów na terenach rolnych, dru ga na pastwiskach; the first value refers to sludge used on arable lands, the second on pastures

2 suma kongenerów nr 28, 52, 101, 118, 138, 153, 180; total of congeners no. 28, 52, 101, 118, 138, 153, 180

W Szwecji obowi zuje dopuszczalna zawarto takich zwi zków jak nonylofenol, toluen, suma WWA, suma PCBs (tab. 3).

Tabela 3; Table 3 Dopuszczalna zawarto zwi zków organicznych w osadach w Szwecji

Permissible content of organic compounds in sludge in Sweden Rodzaj zanieczyszczenia organicznego

Organic pollution

Maksymalna zawarto w osadach Maximum content in sludge

(mg kg^{- 1} s.m.; DM)

Nonylofenol; Nonylphenol 50

Toluen; Toluene 5

Suma WWA; Total PAHs 3

Suma PCBs; Total PCBs 0,42

Obecnie w Krajach Unii Europejskiej wprowadzono propozycje dopuszczalnych ilo ci zanieczyszcze organicznych w osadach ciekowych, które mog by stosowane do nawo enia ro lin [EUROPEAN UNI ON 2000]. Zanieczyszczenia organiczne wyst puj ce w osadach ciekowych dotycz mi dzy innymi sumy zawarto ci WWA (PAHs) i nie mog przekroczy 6 mg kg^-1 s.m. Kolejnymi normowanymi zanieczyszczeniami organicznymi w osadach ciekowych s polichlorowane bifenyle (0,8 mg kg^-1), ftalany (100 mg kg^-1), alkilobenzosulfoniany sodu (2600 mg kg^-1), nonylofenole i etoksylany nonylofenolu (50 mg kg^-1), halogenowe zwi zki organiczne (500 mg kg^-1) oraz dioksyny i furany - 0,0001 ng-TEQ [EUROPEAN UNION 2000;OLES ZCZUK 2007]. Obecnie w

(4)

Polsce nie normuje si wy ej wymienionych zanieczyszcze w komunalnych osadach ciekowych przeznaczonych do nawo enia ro lin.

ródła pochodzenia zwi zków organicznych w osadach ciekowych Zanieczyszczenia organiczne ze wzgl du na trwało i koncentracj w glebie, nawet w bardzo małych st eniach, mog toksycznie oddziaływa na rodowisko, a tak e zdrowie ludzi [ZAKRZEWSKI 1997]. Substancje te, pochodz ce z osadów, mog wchodzi w ła cuch pokarmowy trzema drogami:

przez bezpo rednie pobieranie z gleby lub z zaaplikowanego osadu do gleby, np.

przez wypasane zwierz ta,

przez przylepianie si osadu do powierzchni ro lin lub pylenia gleby nawo onej osadem,

w mniejszym stopniu przez pobieranie przez korzenie ro lin zanieczyszcze z osadu.

Przy ocenie osadów z punktu widzenia mo liwo ci ich rolniczego wykorzystania okre la si na ogół zawarto PCBs, AOX, WWA, dioksyn, furanów. Dotyczy to krajów, w których wprowadzono ju dopuszczalne normy dla tych substancji lub przeprowadzono badania nad zasadno ci obj cia ich przepisami [BERNACKA 2000;

HERMANOWICZ i in.1999].

Polichlorowane bifenyle (PCBs)

Polichlorowane bifenyle (PCBs) s mieszaninami kongenerów (łac.: cum + genus

= krewny) o ró nej liczbie atomów chloru i ich rozmieszczeniu w molekule bifenylu.

PCB s produktami chlorowania bifenylu, do której mo na wprowadzi od 1 do 10 atomów chloru. Mo liwych jest 209 ró nych kongenerów o ró nym stopniu podstawienia [MCMURRY 2007;MORRISON,BOYD 2008].

Cl

n

Cl

n

Wzór ogólny polichlorowanych bifenyli (P CBs) Polychlorinated biphenyls (PCBs)

PCBs nale do zwi zków praktycznie nie ulegaj cych lub ulegaj cych w nieznacznym stopniu, biochemicznemu rozkładowi. Lipofilny charakter PCBs oraz du a trwało w rodowisku i wła ciwo ci hydrofobowe sprzyjaj kumulacji tych zwi zków w organizmach. Gromadz si w tkance tłuszczowej organizmów i drog ła cucha troficznego mog przedostawa si do organizmu człowieka i powodowa uszkodzenia w troby, ledziony i nerek. Mog uszkadza system odporno ciowy oraz zniekształci kod genetyczny [HERMANOWICZ i in. 1999].

Takie wła ciwo ci PCBs, jak trwało w wysokich temperaturach oraz odporno na działanie kwasów i zasad, spowodowały, e zwi zki te znalazły szerokie zastosowania w:

plastyfikatory i impregnaty,

(5)

płyny hydrauliczne,

smary odporne na wysok temperatur , do wyrobu opakowa ,

składniki farb drukarskich,

dodatki w preparatach owadobójczych (pestycydy), dodatki do klejów i tworzyw sztucznych,

materiały izolacyjne do przewodów elektrycznych, w silnikach, transformatorach.

W osadach ciekowych zawarto polichlorowanych bifenyli (PCBs) pochodzi przede wszystkim ze cieków przemysłowych. Natomiast do rodowiska PCBs mog dostawa si w wyniku wylewania przepracowanych olejów bezpo rednio do gleby oraz wód. PCBs przenikaj do rodowiska tak e w wyniku spopielania i usuwania cieków przemysłowych oraz składowania odpadów. PCBs mog powstawa równie samorzutnie podczas procesów spalania, chlorowania wody [GAJKOWSKA-STEFA SKA i in.

2001]. Obecno PCBs w osadach ciekowych wykorzystywanych rolniczo wpłynie na rozprzestrzenianie si tych zwi zków w rodowisku glebowym.

Wielopier cieniowe w glowodory aromatyczne (WWA, PAHs) Wielopier cieniowe w glowodory aromatyczne s zwi zkami zawieraj cymi w cz steczce od dwóch do trzynastu pier cieni benzenowych z dowoln liczb podstawników alkilowych. Na ogół wraz ze wzrostem masy cz steczkowej WWA s bardziej lipofilowe, mniej rozpuszczalne w wodzie i mniej lotne [MCMURRY 2007;

MORRISON, BOYD 2008]. WWA s produktami niepełnego spalania substancji organicznych. ródłem WWA mog by procesy naturalne (procesy geochemiczne, procesy spalania - wypalanie ł k, lasów, procesy biosyntezy i rozkładu), jak i antropogeniczne.

Antropogeniczne ródła WWA to:

procesy produkcyjne (produkcja tworzyw sztucznych, koksu, sadzy, asfaltu, aluminium, elaza, stali, katalityczny kraking ropy naftowej),

procesy spalania w gla (zwi zane z ogrzewaniem pomieszcze ), transport drogowy (spaliny, cieranie nawierzchni asfaltowej i opon), spalanie odpadów organicznych,

awaryjne wylewy ropy naftowej i paliw ciekłych, dym papierosowy.

WWA mog przedostawa si do gleb z depozytu atmosferycznego, ze spływów powierzchniowych z dróg asfaltowych, nawozów organicznych, osadów ciekowych i kompostów. ródłem WWA w osadach ciekowych s cieki przemysłowe.

Zawarto WWA w osadach ciekowych mo e by zró nicowana. Zale y od rodzaju cieków, udziału cieków przemysłowych, rodzaju kanalizacji, procesów oczyszczania cieków i przeróbki osadów [HERMANOWICZ i in. 1999; BERNACKA 2000;

OLESZCZUK 2007].

Chlorowcopochodne zwi zki organiczne wyra one wska nikiem AOX

AOX s produktami reakcji halogenów z w glowodorami. Najcz ciej wyst puj chlorowane w glowodory. Zwi zki te s mało lotne i wykazuj du toksyczno [NAMIE NIK,JA KOWSKI 1995].

Antropogeniczne ródła AOX to przede wszystkim ro ne gał zie przemysłu:

przemysł chemiczny, przemysł obróbki metali,

rozpuszczalniki w procesach odtłuszczania,

(6)

przemysł celulozowo-papierniczy, przemysł tekstylny,

przemysł skórzany.

Zwi zki chloroorganiczne powstaj mi dzy innymi w procesach bielenia chlorem, a tak e ich ródłem s rodki stosowane w papierniach do poprawy (zwi kszenia) wytrzymało ci papieru. Powstaj tak e w procesach chlorowania wody i cieków, st d zwane s ubocznymi produktami dezynfekcji [HERMANOWICZ i in.1999]. W polskim prawodawstwie parametr AOX wymieniony jest w dwóch aktach prawnych:

Rozporz dzeniu Ministra Budownictwa w sprawie warunków wprowadzania cieków do urz dze kanalizacyjnych i okre la maksymalne dopuszczalne st enie AOX w ciekach odprowadzonych do oczyszczalni i wynosi ono 1 mg Cl dm^-3 oraz Rozporz dzeniu Ministra rodowiska ws. warunków, jakie nale y spełni przy wprowadzaniu cieków do wód lub do ziemi. Rozporz dzenie to limituje m.in. st enie AOX w ciekach odprowadzanych do rzek - od lipca 2006 wynosi ono 5 mg Cl dm^-3.

Polichlorowane dibenzodioksyny (dioksyny) i polichlorowane dibenzofurany (furany)

Zwi zki te znane w rodowisku jako produkty wtórne, s ubocznymi produktami spalania z udziałem chlorowanych prekursorów aromatycznych, szczególnie w warunkach deficytu tlenu. Dioksyny zawieraj dwa pier cienie benzenu, które poł czone s dwoma atomami tlenu, natomiast furany równie zawieraj dwa pier cienie benzenu, ale poł czone s jednym atomem tlenu.

O

1 2

3 4

9 8

7 6

Cl Cl

2

3 4

9 8

7

Cl Cl

O

₆

Polichlorowana dibenzodioksyna (PCDDs) Po lichlorowany dibenzofuran (PCDFs) Polychlorinated dibenzodioxin (PC DDs) Polychlorinated dibenzofuran (PCDFs)

Dioksyny i furany powstaj tak e przy produkcji zwi zków organicznych takich jak: chlorofenol, PCB, naftaleny. ródłem dioksyn i furanów jest spalanie w gla oraz spalanie odpadów komunalnych [NAMIE NIK,JA KOWSKI 1995;ZAKRZEWS KI 1997].

Badania wykazały, e dioksyny i furany wprowadzone do rodowiska i prze- dostaj ce si do osadów ciekowych pochodz głównie z atmosfery jako mokry i suchy depozyt, z transportu, przemysłu celulozowo-papierniczego, tekstylnego skórzanego, olejów z obróbki metali, prania na sucho, gospodarstw domowych, procesów oczyszczania cieków [BERNACKA 2000;OLES ZCZUK 2007].

Wymienione powy ej grupy zanieczyszcze nale do „najpopularniejszych”

ksenobiotyków organicznych, na które nale y zwróci uwag z racji ich du ej toksyczno ci i trwało ci w rodowisku. W Polsce najcz stszym sposobem utylizacji osadów ciekowych jest ich składowanie w porównaniu do innych krajów Unii Europejskiej, w których ponad 40% wykorzystuje si do nawo enia ro lin i rekul- tywacji. Poniewa osady ciekowe w coraz wi kszym stopniu b d wykorzystywane do celów nawozowych, st d istnieje du e niebezpiecze stwo wprowadzania wy ej wymienionych grup zwi zków organicznych do rodowiska, w tym do gleby.

(7)

Literatura

BERNACKA J. 2000. Mikrozanieczyszczenia organiczne w osadach z komunalnych oczyszczalni cieków. Mat. Sem. „Analiza osadów ciekowych: fizyczno-chemiczna, biologiczna mikrozanieczyszcze ” pod red. J. Kurbiela. Wyd. Politechnika Krokowska, Kraków, wrzesie 2000: 2-16.

BEVER J.,STEIN A.,TEICHMANN H.1997. Zaawansowane metody oczyszczania cieków.

Wyd. Projprzem-EKO, Bydgoszcz: 440 ss.

CZEKAŁA J., JAKUBUS M., MOCEK A. 2002. Wybrane wła ciwo ci osadów ciekowych z oczyszczalni regionu Wielkopolski. Cz. III. Metale ci kie i wielopier cieniowe w glo- wodory aromatyczne. Acta Agrophysica 70: 91-98.

EUROPEAN UNION 2000. European Union Draft Directive on Sewage Sludge. Brussels, 27/04/2000.

GAJKOWSKA-STEFA SKA L.,GUBERSKI S.,GUTOWSKI W.,MAMAK Z.,SZPERLI SKI Z.2001.

Laboratoryjne badania wody cieków i osadów ciekowych. Cz. I. Wyd. Politechniki Warszawskiej: 296 ss.

GORLACH E.1993. Poziom zawarto ci metali ci kich w glebie jako wska nik mo liwo ci u ycia odpadów w produkcji ro linnej. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 409: 13-20.

HERMANOWICZ W.,DOJLIDO J.,DO A S KA W.,KOSIOROWSKI B.,ZERZE J.1999. Fizyczno- chemiczne badanie wody i cieków. Wyd. Arkady: 556 ss.

JAROSZ M.,MALINOWSKA E.1994. Pracownia chemiczna. Analiza instrumentalna. Wyd.

Szkolne i Pedagogiczne, Warszawa: 384 ss.

KABATA-PENDIAS A., PENDIAS H. 1999. Biogeochemia pierwiastków ladowych. Wyd.

Nauk. PWN Warszawa: 398 ss.

KATALOG ODPADÓW 2001. Rozporz dzenie Ministra rodowiska z dnia 27 wrze nia 2001 r. w sprawie katalogu odpadów. Dz. U. Nr 112, poz. 1206.

MCMURRY J.2007. Chemia organiczna. Wyd. PWN: 1176 ss

MORRISON R.T.,BOYD R.N.2008. Chemia organiczna. Wyd. Nauk. PWN: 996 ss.

NAMIE NIK J., JA KOWSKI J. (Red.) 1995. Zarys ekotoksykologii. Wyd. Eko-pharma, Gda sk: 346 ss.

OLES ZCZUK P. 2007. Zanieczyszczenia organiczne w glebach u y nianych osadami ciekowymi. Cz. I. Przegl d bada . Ecolog. Chem. And Engin. 14, S1: 65-76.

ROZPORZ DZENIE M 2002. Z dnia 1 sierpnia 2002 r. w sprawie komunalnych osadów ciekowych. Dz. U. Nr 134, poz. 1140.

ROZPORZ DZENIE M 2006. Z dnia 24 lipca 2006 r. w sprawie warunków jakie nale y spełni przy wprowadzaniu cieków do wód lub do ziemi oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla rodowiska wodnego. Dz. U. Nr 137, poz. 984.

USTAWA O ODPADACH 2001. Z dnia 27 kwietnia 2001 r. Dz. U. Nr 62, poz. 628.

ZAKRZEWSKI S.F.1997. Podstawy toksykologii rodowiska. Wyd. PWN Warszawa: 281 ss.

Słowa kluczowe: osady ciekowe, zanieczyszczenia organiczne

(8)

Streszczenie

W artykule przedstawiono zagadnienia dotycz ce zanieczyszcze organicznych wyst puj cych w osadach ciekowych. Do zanieczyszcze organicznych zaliczono:

polichlorowane bifenyle (PCBs), wielopier cieniowe w glowodory aromatyczne (WWA, PAHs), chlorowcopochodne zwi zki organiczne wyra one wska nikiem AOX, polichlorowane dibenzodioksyny (dioksyny, PCDDs), polichlorowane dibenzofurany (furany, PCDFs). W artykule przedstawiono dopuszczalne zawarto ci wy ej wymienionych zanieczyszcze wyst puj cych w osadach ciekowych, które obowi zuj w wybranych krajach Unii Europejskiej. W Polsce nie normuje si wy ej wymienionych zanieczyszcze w komunalnych osadach ciekowych przeznaczonych do nawo enia ro lin. W artykule równie omówiono ródła pochodzenia tych zwi zków organicznych wyst puj cych w osadach ciekowych.

ORGANIC POLLUTIONS IN SEWAGE SLUDGE

Jacek Antonkiewicz, Czesława Jasiewicz Department of Agriculture Chemistry and Environment,

Agricultural University, Kraków

Key words: sewage sludge, organic pollutions

Summary

Some problems of organic pollutions in sewage sludge are presented. Organic pollutions comprise: polychlorinated biphenyls (PCBs), polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), chlorine organic derivatives expressed by AOX index, polychlorinated dibenzodioxins (dioxins, PCDDs) and polychlorinated dibenzofurans (furans, PCDFs). The permissible contents of the above mentioned pollutants occurring in sewage sludge are presented for selected European Union countries. In Poland the above mentioned pollutions in the municipal sewage sludge destined for plant fertilization are not standardized. The sources of organic compounds occurring in sewage sludge are also discussed in the paper.

Dr in . Jacek Antonkiewicz

Katedra Chemii Rolnej i rodowiskowej Uniwersytet Rolniczy im. H. Kołł taja Al. Mickiewicza 21

31-120 KRAKÓW

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

(9)

ZMIANY ZAWARTO CI FOSFORU, POTASU I MAGNEZU W KOMPOSTACH O RÓ NEJ DOJRZAŁO CI

¹

Stanisław Baran, Anna Wójcikowska-Kapusta, Gra yna ukowska, Marta Bik

Instytut Gleboznawstwa i Kształtowania rodowiska, Uniwersytet Przyrodniczy, Lublin

Wst p

Kompostowanie odpadów komunalnych nale y do wa nych kierunków unieszkodliwiania odpadów i recyklingu zawartych w nich składników organicznych i mineralnych. Polega na nisko temperaturowych biooksydacyjnych przemianach materii organicznej [BARAN, DROZD 2004]. Procesy biochemiczne jakie zachodz w procesie kompostowania powoduj uwalnianie makro- i mikroskładników, których zawarto decyduje o warto ci nawozowej kompostu [DROZD,LICZNAR 2004].

Warto kompostów zale y od surowca u ytego do jego produkcji, procesu technologicznego oraz od stanu jego dojrzało ci [DROZD i in. 1996; SIUTA,WAS IAK 2000;

KRZYWY i in. 2008].

Celem niniejszych bada było okre lenie zmian podstawowych wła ciwo ci chemicznych i fizykochemicznych, w tym przyswajalnych form fosforu, potasu i magnezu w kompostach o ró nej dojrzało ci.

Materiał i metody bada

Kompostowanie osadu ciekowego oraz osadu ciekowego z dodatkiem odpadów komunalnych (30% s.m.) realizowano w pojemnikach o pojemno ci 120 dm³. Stabilizowany osad ciekowy pochodził z komunalnej oczyszczalni cieków w Stalowej Woli, a odpady komunalne z KOM-EKO z Lublina. Kompostowanie trwało 18 miesi cy.

Przez pierwsze 3 miesi ce (do listopada) komposty były mieszane raz w tygodniu a po okresie zimy co 2 tygodnie. W niniejszej pracy przedstawiono wyniki bada laboratoryjnych w próbkach kompostów pobranych w 10, 11 i 15 miesi cu kompostowania.

1 Praca naukowa finansowana ze rodków na nauk w latach 2007-2010 jako projekt badawczo- rozwojowy Nr R12 065 03.

W materiałach wyj ciowych i pobranych próbkach kompostów oznaczono: pH w H2O i w 1 mol KCl dm^-3; zawarto C org. metod Tiurina w modyfikacji Simakowa, kationy zasadowe w wyci gu 0,5 mol dm^-3 NH4Cl o pH 8, kwasowo hydrolityczn (Hh) metod Kappena, całkowit zawarto P, K, Mg po mineralizacji w mieszaninie HNO₃ i HClO₄ (stosunek 5 : 4 v/v) metod ICP na spektrometrze ICP-AES firmy Leeman Labs, model PS 950, przyswajalny fosfor i potas metod Egnera-Riehma oraz

(10)

S. Baran i inni 26

przyswajalny magnez metod Schachtschabela.

Wyniki i dyskusja

Odczyn osadu ciekowego był lekko kwa ny, natomiast odpadów komunalnych zasadowy (pH w KCl 7,3), (tab. 1). Komposty z osadu ciekowego, oraz z osadu ciekowego i odpadów komunalnych, po 15 miesi cach, mimo zmniejszenia warto ci pHKCl, wykazywały odczyn lekko kwa ny (tab. 3). Kompost z osadu ciekowego z odpadami komunalnymi charakteryzował si mniejsz warto ci pH (pH w KCl 5,7-6,0), ni z osadu ciekowego (pH w KCl 5,8-6,5).

Tabela 1; Table 1 Wła ciwo ci materiałów wyj ciowych przeznaczonych do kompostowania

Properties of the base material for composting

Materiał wyj ciowy; Base material pH P K Mg P K Mg

H2O KCl g kg^-1 s.m.; DM mg 100 g^-1 s.m.; DM Osad ciekowy; Sewage sludge 6,3 6,1 18,6 2,18 5,25 12,2 165 186 Odpady komunalne; Municipal waste 7,4 7,3 1,7 7,75 2,03 26,2 635 53,1

Tabela 2; Table 2 Pojemno sorpcyjna materiałów wyj ciowych przeznaczonych do kompostowania

Exchange capacity of the base material for composting

Mat eriał wyj ciowy; Base material Ca⁺⁺ Mg⁺⁺ K⁺ Na⁺ H⁺ T mmol(+) kg^-1

Osad ciekowy; Sewage sludge 38,2 77,4 30,3 34,8 33,8 214,5

Odpady komunalne; Municipal waste 37,2 60,0 166,4 17,5 27,3 308,4

Zawarto w gla organicznego w kompo cie z osadu ciekowego wynosiła rednio 424 g kg^-1, natomiast w kompo cie z osadu ciekowego z 30% dodatkiem odpadów komunalnych - 365 g kg^-1. W obu kompostach po 15 miesi cach kompostowania zmniejszyła si zawarto w gla organicznego. Równie wielu autorów podaje, e podczas procesu kompostowania dochodzi do ubytku w gla w kompostach [DROZD i in. 1996;CZEKAŁA 2003; KRZYWY i in. 2004, 2008]. Zachodz ce przemiany azotu prowadziły do wzrostu jego zawarto ci w czasie dojrzewania kompostu z osadu ciekowego, takich zmian nie zaobserwowano w kompo cie z osadu ciekowego z 30%

dodatkiem odpadów komunalnych (tab. 3). Stosunek C : N w obu rodzajach kompostów zw ał si wraz z ich dojrzało ci . Podobne tendencje zmian w kompostach z odpadów miejskich obserwowali DROZD i in. [1996].

W osadzie ciekowym, przed zało eniem do wiadczenia, najwi kszy udział w pojemno ci sorpcyjnej stanowił magnez (36,1%). Pozostałe kationy wymienne układały si w nast puj cym szeregu malej cym: wap > sód > wodór > potas (tab. 2). W odpadach komunalnych procentowy udział kationów wymiennych miał odmienny układ: potas (54%) > magnez > wap > wodór > sód.

Tabela 3; Table 3 Zmiany wła ciwo ci chemicznych kompostów w czasie kompostowania

Changes of compost chemical properties during composting

(11)

Rodzaj kompostu Type of compost

Miesi c komp.

composting month

pH C org.

Organic C

N og.

N total C : N

H2O KCl g kg^-1

100 % osadu ciekowego 100% sewage sludge

10 6,5 6,5 432 29,54 14,6

11 6,4 6,1 432 27,16 15,9

15 5,8 5,8 408 31,64 12,9

70% osadu ciekowego + 30% odpadów kom.

70% sewage sludge + 30% municipal waste

10 6,1 6,0 372 25,06 14,8

11 6,1 6,0 372 24,92 14,9

15 6,2 5,7 324 24,85 13,0

Komposty wytworzone z osadu ciekowego jak równie z osadu ciekowego z 30% dodatkiem odpadów komunalnych charakteryzowały si zbli onym procentowym udziałem wymiennego wapnia i magnezu. W kompostach z osadu ciekowego, w porównaniu do kompostów z 30% udziałem odpadów komunalnych, stwierdzono mniejszy procentowy udział w pojemno ci sorpcyjnej kationów potasu i sodu, a wi kszy wodoru.

Analizuj c zmiany w zawarto ci kationów wymiennych w okresie dojrzewania, w obu rodzajach kompostów, po 15 miesi cach stwierdzono tendencje do zmniejszania procentowego udziału kationów wapnia i magnezu, a zwi kszania jonów wodoru. W kompostach z osadu ciekowego zmniejszył si udział potasu i sodu, natomiast w kompostach z udziałem odpadów komunalnych wysycenie kompleksu sorpcyjnego tymi kationami nie uległo zmianie.

Stabilizowany osad ciekowy ze Stalowej Woli stanowił znaczne ródło cał- kowitego fosforu (18,6 g kg^-1) i magnezu (5,25 g kg^-1), niewiele zawierał potasu (2,18 g kg^-1), natomiast odpady komunalne w porównaniu do osadów zawierały mało P (1,7 g kg^-1) i Mg (2,03 g kg^-1) a trzy krotnie wi cej potasu (7,75 g kg^-1). Zbli one zawarto ci tych makroskładników w osadach ciekowych ze Stargardu Szczeci skiego otrzymali KRZYWY i in. [2004, 2008]. W badaniach DROZDA i in. [1996], komposty z odpadów komunalnych charakteryzowały si zbli on całkowit zawarto ci fosforu i potasu i znacznie wi ksz magnezu. W przypadku form przyswajalnych, odpady komunalne w porównaniu do osadów ciekowych, zawierały ponad dwukrotnie wi cej fosforu, pi ciokrotnie wi cej potasu i sze ciokrotnie mniej magnezu (tab. 1).

Procesy dojrzewania zachodz ce w omawianych kompostach wywarły wpływ na całkowit zawarto fosforu. W kompo cie z osadu ciekowego zawarto fosforu mie ciła si w zakresie 15,4-16,8 g kg^-1, a w kompo cie z dodatkiem odpadów komunalnych 14,8-15,5 g kg^-1. W porównaniu do prób wyj ciowych, komposty z osadu ciekowego charakteryzowały si mniejsz zawarto ci tego pierwiastka, z tendencj do zmniejszania si . Dodatek odpadów komunalnych do osadów ciekowych nieznacznie zmniejszył zawarto fosforu, ale czas kompostowania nie miał tu wpływu (tab. 1 i 5).

W badaniach DROZDA i in. [1996], DROZDA I LICZNARA [2004] kompostowanie odpadów komunalnych przyczyniało si do zwi kszania całkowitej zawarto ci fosforu.

Tabela 4; Table 4 Pojemno sorpcyjna kompostów w ró nym okresie dojrzewania

Exchange capacity of composts at different maturation period

R odzaj kompostu Miesi c Ca⁺⁺ Mg⁺⁺ K⁺ Na⁺ H⁺ T

(12)

S. Baran i inni 28

Type of compost kompost.

Compo- sting monath

mmol(+ )kg^-1/%

100% osadu ciek.

100% sewage sludge

10 38,9/12,3 121,8/44,3 35,4/12,9 35,5/12,9 48,2/17,5 274,7

11 33,9/11,6 122,6/40,3 50,5/16,6 34,5/17,5 62,5/20,5 304,1 15 33,7/11,0 120,2/39,2 30,8/10,0 32,9/10,7 89,1/29,1 306,6 70% osadu ciek. +

30% odp. kom.

10 34,0/11,5 116,87/39,5 63,8/21,6 54,3/18,4 26,9/12,4 295,9

11 33,9/11,2 116,9/38,6 61,7/20,4 53,0/17,5 37,5/12,4 303,1 15 33,3/10,0 122,6/36,8 70,8/21,2 59,6/17,9 46,9/14,1 333,5

Bez wzgl du na rodzaj kompostu, zawarto przyswajalnego fosforu wahała si od 29,65-34,88 mg 100 g^-1 (tab. 5). Odnosz c te wyniki do zawarto ci fosforu w materiale wyj ciowym, nale y zauwa y , e proces dojrzewania przyczynił si do znacznego zwi kszenia zawarto ci tego pierwiastka w kompo cie z osadu ciekowego udziału ni w kompo cie z dodatkiem odpadów komunalnych.

Tabela 5; Table 5 Zawarto fosforu, potasu i magnezu w kompostach

Content of phosphorus, potassium and magnesium in composts Rodzaj kompostu

Type of compost

Miesi c kompost.

Composting month

P K Mg P K Mg

g kg^{- 1} s.m.; DM mg 100 g^-1 s.m.; DM 100 % osadu ciekowego

100% sewage sludge

10 16,8 1,74 3,32 30,52 168,5 158,0

11 16,2 2,35 3,90 32,26 207,5 185,0 15 15,4 2,00 4,17 30,52 162,0 192,0 70% osadu ciekowego + 30%

odpadów kom.

10 14,8 3,13 3,76 29,65 342,5 151,0

11 15,5 3,99 4,82 34,44 322,5 155,0 15 14,9 3,33 4,33 34,88 320,0 181,0

Całkowita zawarto potasu w kompo cie z osadu ciekowego, bez wzgl du na okres dojrzewania była zbli ona do zawarto ci w materiale wyj ciowym (1,74-2,35 g kg^-1). Kompostowanie osadu z 30% dodatkiem odpadów komunalnych, bogatych w potas, zwi kszył jego zawarto w porównaniu do samego osadu (3,13-3,33 g kg^-1).

Okres dojrzewania nie miał ukierunkowanego wpływu na zawarto tego makroskładnika. Równie DROZD i LICZNAR [2004] nie stwierdzili wzrostu zawarto ci potasu w procesie kompostowania. Odmienne wyniki otrzymał DROZD i in. [1996], którzy stwierdzili wzrost zawarto ci potasu w miar dojrzewania kompostów z odpadków komunalnych.

(13)

Badane komposty wykazały du e zró nicowanie w zawarto ci przyswajalnego potasu. Komposty z osadu ciekowego zawierały od 162,0 do 207,5 mg 100 g^-1 tego składnika a komposty z osadu ciekowego z 30% dodatkiem odpadów komunalnych 320,0 do 342,5 mg 100 g^-1. W kompostach z osadów ciekowych okres dojrzewania nie miał ukierunkowanego wpływu na zawarto potasu, natomiast w kompostach z udziałem odpadów komunalnych obserwowano tendencj do zmniejszania zawarto ci tego pierwiastka w miar dojrzewania kompostu. Podobne tendencje stwierdził DROZD i LICZNAR [2004] analizuj c formy wodnorozpuszczalne potasu w kompostach o ró nej dojrzało ci.

W porównaniu do materiału wyj ciowego, kompost wytworzony z osadu ciekowego charakteryzował si mniejsz całkowit zawarto ci magnezu. Zawarto tego pierwiastka rosła w miar dojrzewania kompostu i zawierała si w przedziale 3,32-4,17 g kg^-1. W procesie kompostowania osadu ciekowego z udziałem odpadów komunalnych nie wyst piły ukierunkowane zmiany a zawarto magnezu była zbli ona do zawarto ci we wcze niej omawianym kompo cie. Zawarto magnezu całkowitego w tym kompo cie wahała si od 3.76 do 4,82 g kg^-1.

Zawarto przyswajalnego magnezu w kompostach z osadu ciekowego była wy sza ni w kompostach z 30% udziałem odpadów komunalnych. Procesy dojrzewania zachodz ce w kompostach powodowały zwi kszanie si zawarto ci tego składnika. Odmienne wyniki otrzymał DROZD i LICZNAR [2004] dla kompostów z odpadów komunalnych, analizuj c zmiany w zawarto ci form makroelementów rozpuszczalnych w wodzie.

Wnioski

1. Proces kompostowania osadu ciekowego oraz osadu z 30% dodatkiem odpadów komunalnych prowadził do obni enia zawarto ci w gla organicznego i zaw enia stosunku C : N.

2. W obu rodzajach kompostów, po 15 miesi cach dojrzewania, stwierdzono tendencje do zmniejszania procentowego udziału kationów wapnia i magnezu, a zwi kszania udziału jonów wodoru.

3. Okres dojrzewania kompostów, bez wzgl du na ich rodzaj, nie wykazywał jednoznacznego wpływu na zmiany w zawarto ci całkowitych i przyswajalnych form fosforu i potasu, natomiast powodował zwi kszanie zawarto ci magnezu.

Literatura

BARAN S., DROZD J. 2004. Odpady komunalne oraz kierunki ich unieszkodliwiania i utylizacji, w: Komposty z odpadów komunalnych, produkcja, wykorzystanie i wpływ na

rodowisko. Praca zbiorowa J. Drozd (Red.): 7-27.

CZEKAŁA J. 2003. Zmiany ilo ciowe w gla i azotu zwi zków próchnicznych powstaj cych podczas inkubacji osadu ciekowego i obornika. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 494:

61-68.

DROZD J.,LICZNAR M. 2004. Zmiany makro- i mikroskładników w czasie kompostowania odpadów komunalnych w ró nych warunkach uwilgotnienia i przy ró nym dodatku mocznika, w: Komposty z odpadów komunalnych, produkcja, wykorzystanie i wpływ na

DROZD J.,LICZNAR M.,PATORCZYK-PYTLIK B.,RABIKOWSKA B.,JAMROZ B.1996.Zmiany

(14)

S. Baran i inni 30

zawarto ci w gla i azotu w procesie dojrzewania kompostów z odpadów miejskich.

Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 437: 123-130.

KRZYWY E., I EWS KA A., WOŁOS ZYK CZ. 2004. Ocena składu chemicznego i warto ci nawozowej osadu ciekowego oraz kompostów wyprodukowanych z komunalnego osadu

ciekowego. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 499: 165-171.

KRZYWY E., WOŁOSZYK CZ., I EWSKA A., KRZYWY-GAWRO SKA E. 2008. Ocena składu chemicznego i warto ci nawozowej komunalnych osadów ciekowych i kompostów z ich udziałem. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 533: 239-247.

SIUTA J., WASIAK G. 2000. Kompostowanie odpadów i u ytkowanie kompostów. Mo- nografia. IO . Warszawa: 59 ss.

Słowa kluczowe: kompostowanie, odpady komunalne, osady ciekowe, P, K, Mg

Streszczenie

Badano zmiany podstawowych wła ciwo ci chemicznych i fizykochemicznych kompostów z osadów ciekowych oraz z osadów ciekowych z dodatkiem 30% s.m.

odpadów komunalnych. Kompostowanie prowadzono w 120 litrowych pojemnikach przez 18 miesi cy. W pracy przedstawiono wła ciwo ci kompostów z 10, 11 i 15 miesi ca kompostowania. W obu rodzajach kompostów, po 15 miesi cach dojrzewania, stwierdzono tendencje do zmniejszania si procentowego udziału kationów wapnia i magnezu a zwi kszania si jonów wodoru.

Okres dojrzewania kompostów, bez wzgl du na ich rodzaj, nie wykazywał jednoznacznego wpływu na zmiany w zawarto ci całkowitych i przyswajalnych form fosforu i potasu, natomiast powodował zwi kszanie si zawarto ci magnezu.

CHANGES OF THE PHOSPHORUS, POTASSIUM AND MAGNESIUM CONTENT IN COMPOST OF

DIFFERENT MATURITY

Stanisław Baran, Anna Wójcikowska-Kapusta, Gra yna ukowska, Marta Bik Institute of Soil Science and Environment,

University of Life Science, Lublin

Key words: composting, municipal waste, sewage sludge, P, K, Mg Summary

Changes of basic chemical and physicochemical properties in compost from sewage sludge and from sewage sludge with the addition of 30% DM of municipal waste were investigated. Composting was carried out in 120 liter containers during 18 months. The paper, presents the results from 10, 11 and 15 months of composting. In both types of composts, after 15 months of maturation, the tendency to decrease the percentage share of calcium and magnesium cations and the increase hydrogen cations was observed.

The period of compost maturation, regardles of is type did not show the explicit effect on chaviging in the content of the total and available forms of phosphorus and

(15)

potassium although it caused the increase of magnesium content.

Prof. zw. dr hab. Stanisław Baran

Instytut Gleboznawstwa i Kształtowania rodowiska Uniwersytet Przyrodniczy

ul. Leszczy skiego 7 20-069 LUBLIN

e-mail: stanislaw.baran@up.lublin.pl

(16)

ZESZYTY PROBLEMOWE POST PÓW NAUK ROLNICZYCH 2009 z. 537: 33-39

WPŁYW KOMPOSTOWANIA ODPADÓW KOMUNALNYCH NA ZAWARTO MAKROSKŁADNIKÓW

¹

Stanisław Baran, Anna Wójcikowska-Kapusta, Gra yna ukowska, Alicja Strzałka

Wst p

Odpady komunalne stanowi coraz wi ksze problemy dla rozwijaj cych si aglomeracji, poniewa ich składowanie wi e si mi dzy innymi z wył czeniem znacznych powierzchni z u ytkowania rolniczego, degradacj rodowiska w wyniku zanieczyszczenia gleb, wód, atmosfery, metalami ci kimi, itp., lokalnym zagro eniem epidemiologicznym, inwazj ptactwa i gryzoni [BARAN, DROZD 2004]. Przyrodnicze wykorzystanie frakcji organicznej odpadów komunalnych w cz ci pozwala rozwi za te problemy, a jednocze nie daje mo liwo stosowania w rolnictwie tanich i efektywnych nawozów [WOŁOSZYK i in. 2001].

Metoda kompostowania jest sposobem utylizacji i gospodarczego wykorzystania cz ci odpadów komunalnych. Kompost z odpadów wyselekcjonowanych jak i odpadów mieszanych jest nawozem charakteryzuj cym si z reguły du ilo ci azotu, fosforu i potasu, a zawarto metali ci kich nie przekracza zazwyczaj warto ci granicznych [RUTKOWSKA i in. 2003; DROZD,LICZNAR 2004; KLAS A i in. 2006].

Badania miały na celu okre lenie wpływu kompostowania odpadów komunalnych na całkowit zawarto niektórych makroelementów oraz przyswajalnych form P, K, Mg.

Próbki kompostów z odpadów komunalnych pobierano z trzech kompostowni:

Radiowo k/Warszawy, Katowice i Lublin. W dwu pierwszych kompostowanie przeprowadzano w technologii DANO, natomiast w Lublinie - w pryzmach tradycyjnych (KOM-EKO). Do analiz pobrano próbki kompostów 4 i 8 miesi cznych z Radiowa k/Warszawy, odpady komunalne wie e, z kompostów 2 i 4 miesi cznych z Katowic, a z Lublina z kompostu 2 miesi cznego.

W pobranym materiale oznaczono: pH w H₂O i w 1 mol KCl dm^-3, kationy zasadowe (Ca⁺⁺, Mg⁺⁺, K⁺, Na⁺⁺) wyci gu 0,5 mol dm^-3 NH₄Cl o pH 8, kwasowo

(17)

hydrolityczn (Hh) metod Kappena, całkowit zawarto P, K, Mg, Ca, Na po mineralizacji w mieszaninie HNO3 i HClO4 (stosunek 5 : 4 v/v) metod ICP na spektrometrze ICP-AES firmy Leeman Labs, model PS 950, przyswajalny fosfor i potas metod Egnera-Riehma oraz przyswajalny magnez metod Schachtschabela.

Wyniki i dyskusja

Odczyn badanych kompostów był zasadowy, pH mierzone w wodzie zawierało si w przedziale 7,2-7,5, a mierzone w 1 mol KCl dm^-3 7,2-7,4.

Analizuj c zawarto kationów w pojemno ci sorpcyjnej nie stwierdzono ukierunkowanych zmian w kompostach o ró nym okresie dojrzewania (tab. 1).

Zawarto wapnia wymiennego wahała si od 32,20 do 37,80 mmol(+) kg^-1, co stanowiło 8,31-12,05%. (rys. 1).

Rys. 1. Procentowy udział kationów w pojemno ci sorpcyjnej kompostów wytworzonych z odpadów komunalnych, pobranych z kompostowni na terenie Polski: 1 - kompost 4 miesi czny z Warszawy-Radiowo; 2 - kompost 8 miesi czny z Warszawy-Radiowo;

3 - kompost 2 miesi czny z Lublina; 4 - odpady komunalne wie e z Katowic, 5 - kompost 2 miesi czny z Katowic; 6 - kompost 4 miesi czny kompost z Katowic Rys. 1. Percentage share of cations in exchange capacity of composts made from municipal

wastes, obtained from composting plants on the Polish territory: 1 - 4 month compost from Warsaw-Radiowo; 2 - 8 month compost from Warszawa-Radiowo; 3 - compost KOM-EKO, 2 month from Lublin; 4 - fresh municipal waste from Katowice; 5 - 2 month compost from Katowice; 6 - 4 month compost from Katowice

Tabela 1; Table 1 Pojemno sorpcyjna badanych kompostów z odpadów komunalnych

Exchange capacity of researched composts from municipal wastes Miejscowo

Locality

Miesi c komp.;

Composting month

Ca⁺⁺ Mg⁺⁺ K⁺ Na⁺ H⁺ S T

mmol(+) kg^-1 Warszawa

Radiowo

4 37,80 69,79 115,90 173,91 19,2 397,4 416,60

(18)

WP ŁYW KOMPOSTOWANIA ODPADÓW KOMUNALNYCH ... 35 8 32,20 52,02 122,31 174,78 6,0 381,31 387,31

Lublin 2 37,15 60,00 166,41 17,48 27,3 281,04 308,34

Katowice kompost wie y fresh compost

36,80 75,31 119,23 147,83 30,0 379,17 409,17

2 36,30 55,72 106,15 130,43 7,5 328,6 336,10 4 37,05 61,07 102,82 149,57 24,0 350,51 374,51

Najwi ksz zawarto ci wymiennego magnezu charakteryzowały si wie e odpady komunalne z Katowic. Po 2 miesi cach kompostowania, nast pił znaczny spadek, a nast pnie, po 4 miesi cach wzrost jego zawarto ci. W kompostach z Radiowa stwierdzono mniejsz zawarto wymiennego magnezu w kompo cie 8 miesi cznym ni w 4 miesi cznym. Procentowy udział wymiennego magnezu w pojemno ci sorpcyjnej był wi kszy ni wapnia wymiennego. Zawarto tego kationu mie ciła si w zakresie 13,43-18,41%.

W analizowanych kompostach z odpadów komunalnych, kompost z Lublina zawierał najwi cej wymiennego potasu. W kompostach z Radiowa obserwowano tendencj do zwi kszania tego kationu razem z wiekiem kompostu, natomiast w kompostach z Katowic wyst powało zjawisko odwrotne. Procentowy udział potasu mie cił si w granicach 27,45-53,97%.

W kompo cie z Lublina stwierdzono najmniejsz zawarto wymiennego sodu (17,48 mmol(+) kg^-1), a pozostałe komposty, bez wzgl du na dojrzało charakteryzowały si około 10 krotnie wi ksz jego zawarto ci . Przyczyn tak du ego wysycenia kompleksu sorpcyjnego sodem (36,13-45,13%) mo e by sól stosowana w miastach do zwalczania lisko ci po niegowej. Wysycenie pojemno ci sorpcyjnej wodorem równie było zró nicowane, stanowił on od 1,55 do 8,85%.

Dwumiesi czny kompost z Lublina charakteryzował si najwi ksz zawarto ci całkowitego fosforu (1,70 g kg^-1). W kompostach z Katowic zawarto tego pierwiastka wahała si , bez wzgl du na czas kompostowania, od 0,94-1,12 g kg^-1, natomiast z Radiowa, w kompo cie 4 miesi cznym oznaczono 1,48 g kg^-1, a w 8 miesi cznym 1,03 g kg^-1 fosforu (tab. 2). Odmienne wyniki otrzymali DROZD,LICZNAR [2004], stwierdzaj c w procesie kompostowania wzrastanie makro- i mikroelementów (z wyj tkiem sodu i potasu).

Podobnie kształtowała si zawarto przyswajalnego fosforu (tab. 3). Kompost z Lublina zawierał około 10 razy wi cej tej formy fosforu ni pozostałe komposty.

Dłu sze dojrzewanie powodowało zmniejszanie zawarto ci tego pierwiastka w kompostach z obu kompostowni. W Katowicach w dwu- i czteromiesi cznym kompo cie oznaczono tylko lady przyswajalnego fosforu (tab. 3). Równie DROZD, LICZNAR [2004] stwierdzili, e proces kompostowania prowadził do zmniejszenie zawarto ci łatwo rozpuszczalnych form makro- i mikroelementów.

Tabela 2; Table 2 Całkowita zawarto wybranych makroelementów w badanych kompostach

Total content of chosen macroelements in researched composts Miejscowo

Locali ty

Miesi c komp.; Composting month K Na Mg P Ca

g kg^-1 s.m.; DM Warszawa

Radiowo

4 4,80 5,04 3,04 1,48 4,15

8 6,29 5,11 3,13 1,03 4,16

(19)

Lublin 2 7,75 0,54 2,03 1,70 4,35 Katowice kompost wie y; fresh compost 5,0 3,24 2,22 0,99 3,89

2 4,79 2,99 3,09 1,12 3,86

4 4,24 3,31 2,18 0,94 3,90

Tabela 3; Table 3 Zawarto przyswajalnych form P, K, Mg w badanych kompostach

Content of available forms of P, K, Mg in researched composts

Miejscowo ; Locality Miesi c komp.; C omposting month P K Mg mg kg^-1 s.m.; DM

Warszawa-Radiowo 4 3,50 478,0 67,20

8 1,74 485,50 62,1

Lublin 2 26,16 635,0 53,1

Katowice kompost wie y; fresh compost 2,18 377,0 63,20

2 lad; trace 145,0 56,60

4 lad; trace 371,50 59,80

Proces dojrzewania kompostów wywarł zró nicowany wpływ na całkowit zawarto potasu. W 8-miesi cznym kompo cie z Radiowa znacznie zwi kszyła si zawarto tego pierwiastka w porównaniu do 4 miesi cznego, natomiast w kompo cie z Katowic obserwowano tendencje zmniejszania potasu z upływem czasu kompostowania w porównaniu do kompostu wie ego. Najbogatszym ródłem potasu był kompost z Lublina (7,75 g kg^-1).

W kompo cie z Lublina stwierdzono tak e najwi ksz zawarto przyswajalnego potasu (635,0 mg kg^-1). Czas kompostowania nie miał wpływu na zawarto tej formy potasu w kompo cie z Radiowa. W 2 miesi cznym kompo cie z Katowic obserwowano zmniejszenie si zawarto ci tego pierwiastka w stosunku do kompostu wie ego (od 377,0 do 145,0 mg kg^-1), nast pnie zwi kszenie do poziomu wyj ciowego (371,5 mg kg^-1).

Nie stwierdzono znacznych rozbie no ci w całkowitej zawarto ci magnezu pomi dzy analizowanymi kompostami (2,03-3,13 g kg^-1). Najubo szy w magnez był kompost z pryzmy (2,03 g kg^-1). W kompostach z Radiowa, bez wzgl du na czas kompostowania, zawarto tego pierwiastka wahała si od 3,04-3,13 g kg^-1, natomiast z Katowic od 2,18 do 3,09 g kg^-1.

Równie zawarto przyswajalnych form magnezu nie była bardzo zró nicowana, wahała si od 53,1 mg kg^-1 w kompo cie z pryzmy w Lublinie do 67,2 mg kg^-1 w kompo cie 4 miesi cznym z Radiowa.

Na całkowit zawarto wapnia nie miał wpływu zarówno czas jak te sposób kompostowania. Zawarto tego pierwiastka mie ciła si przedziale 3,86-4,35 g kg^-1.

Porównuj c otrzymane wyniki z danymi innych autorów nale y zauwa y , e na zawarto omawianych makroskładników znaczny wpływ miał o rodek, z którego pobierano kompost [KLAS A i in. 2006]. Wi za si to mo e z infrastruktur miasta jak równie z technologi kompostowania. Zawarto całkowitego fosforu, potasu i magnezu w badanych kompostach była zbli ona do warto ci najcz ciej podawanych w literaturze, natomiast wapnia była znacznie ni sza ni w badaniach KLAS Y i in. [2006],

(20)

WP ŁYW KOMPOSTOWANIA ODPADÓW KOMUNALNYCH ... 37 DROZDA,LICZNARA [2004], ale zbli ona do zawarto ci otrzymanych przez KRZYWEGO i in.

[2004, 2008] w kompostach z komunalnego osadu ciekowego.

Badane komposty wykazały znaczne zró nicowanie w całkowitej zawarto ci sodu. Okres dojrzewania nie miał jednoznacznego wpływu na zawarto tego pierwiastka, natomiast du y wpływ miała technologia kompostowania i miejsce realizacji tego procesu. Najmniejsz zawarto ci sodu charakteryzowały si komposty z tradycyjnej pryzmy (0,54 g kg^-1), komposty z kompostowni w Katowicach zawierały od 2,99 do 3,31 g kg^-1 tego pierwiastka, natomiast z Radiowa 5,04-5,11 g kg^-1.

Wnioski

1. Komposty wyprodukowane według technologii DANO zawierały znacznie wi cej wymiennego sodu ni kompost z tradycyjnej pryzmy. Nie stwierdzono jednoznacznego wpływu czasu i technologii kompostowania na zmiany w zawarto ci pozostałych kationów wymiennych.

2. Kompost z pryzm tradycyjnych z Lublina w porównaniu do kompostów z kompostowni DANO, charakteryzował si znacznie wi ksz zawarto ci form całkowitej i przyswajalnej fosforu, potasu, oraz kilkakrotnie mniejsz całkowit zawarto ci sodu.

3. Okres dojrzewania kompostów z odpadów komunalnych w Katowicach nie wykazywał jednoznacznego wpływu na zawarto całkowitych i przyswajalnych form makroskładników, natomiast w kompo cie z Radiowa obserwowano wraz z wiekiem kompostu zmniejszanie si całkowitej i przyswajalnej zawarto ci fosforu i potasu.

Literatura

BARAN S., DROZD J. 2004. Odpady komunalne oraz kierunki ich unieszkodliwiania i utylizacji, w: Komposty z odpadów komunalnych, produkcja, wykorzystanie i wpływ na

DROZD J.,LICZNAR M. 2004. Zmiany makro- i mikroskładników w czasie kompostowania odpadów komunalnych w ró nych warunkach uwilgotnienia i przy ró nym dodatku mocznika, w: Komposty z odpadów komunalnych, produkcja, wykorzystanie i wpływ na

KLASA A.,CZAPLA J.,NOGALS KA A.2006. Komposty z odpadów organicznych jako ródło składników pokarmowych dla ro lin warzywnych. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 512:

323-337.

KRZYWY E., I EWS KA A., WOŁOS ZYK CZ. 2004. Ocena składu chemicznego i warto ci nawozowej osadu ciekowego oraz kompostów wyprodukowanych z komunalnego osadu

ciekowego. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 499: 165-171.

KRZYWY E., WOŁOSZYK CZ., I EWSKA A., KRZYWY-GAWRO SKA E. 2008. Ocena składu chemicznego i warto ci nawozowej komunalnych osadów ciekowych i kompostów z ich udziałem. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 533: 239-247.

RUTKOWSKA B.,SZULC W.,ŁAB TOWICZ J.,O AROWSKI G.2003. Ocena składu chemicz- nego kompostu „Dano” z punktu widzenia kryteriów rolniczych. Zesz. Probl. Post.

Nauk Roln. 494: 383-390.

WOŁOS ZYK CZ.,KRZYWY E., JAKUBOWSKI W. 2001. Wpływ nawo enia kompostem i od-

(21)

padami przemysłowymi na niektóre wska niki yzno ci gleb lekkich. Folia Universitatis Agriculture Stetinensis 223, Agricultura 89: 191-198.

Słowa kluczowe: kompostowanie, odpady komunalne, makroelementy, przyswajalny P, K, Mg

Streszczenie

Próbki kompostów z odpadów komunalnych pobierano z trzech kompostowni:

Radiowo k/Warszawy, Katowice i Lublin. W dwu pierwszych kompostowniach przeprowadzano kompostowanie w technologii DANO, natomiast w Lublinie - kompostowano wysegregowan frakcj organiczn odpadów komunalnych w tradycyjnych pryzmach. Do analiz pobrano próbki kompostów 4 i 8 miesi cznych z Radiowa k/Warszawy, odpady komunalne wie e, komposty 2 i 4 miesi czne z Katowic oraz 2 miesi czny z Lublina.

Kompost z pryzm tradycyjnych z Lublina w porównaniu do kompostów z kompostowni DANO, charakteryzował si znacznie wi ksz całkowit i przyswajaln zawarto ci fosforu, potasu, oraz kilkakrotnie mniejsz całkowit zawarto ci sodu.

Okres dojrzewania kompostów z odpadów komunalnych w Katowicach nie wykazywał jednoznacznego wpływu na zawarto całkowitych i przyswajalnych form makroelementów, natomiast w kompostowni Radiowo obs erwowano razem z wiekiem kompostu zmniejszanie si całkowitej i przyswajalnej zawarto ci fosforu i potasu.

INFLUENCE OF COMPOSTING MUNICIPAL WASTE ON THE MACROELEMENT CONTENT

Stanisław Baran, Anna Wójcikowska-Kapusta, Gra yna ukowska, Alicja Strzałka Institute of Soil Science and Environment, University of Life Science, Lublin

Key words: composting, municipal waste, macroelements, available P, K, Mg Summary

Sample of composts from municipal wastes were obtained from three composting plants: Radiowo near Warszawa, Katowice and Lublin. In the both first composting plants, composting was carried out in DANO technology, however in Lublin - selected organic fraction of municipal wastes were composted in traditional prism. Analyses included samples of 4 and 8 mont composts from Radiowo near Warszawa, fresh municipal waste, 2 and 4 month composts from Katowice and 2 month compost from Lublin.

Compost from traditional prism from Lublin in comparison with compost from composting plants DANO, were characterized by notably higher content of total and available phosphorus and potassium and several times lower total content of sodium.

The period of compost maturation from municipal wastes in Katowice did not indicate unequivocal influence on total and available forms of macroelement content however in the composting plant Radiowo a decrease of the total and available phosphorus and potassium content was observed together will the againg of compost.

(22)

WP ŁYW KOMPOSTOWANIA ODPADÓW KOMUNALNYCH ... 39 Prof. zw. dr hab. Stanisław Baran

Instytut Gleboznawstwa i Kształtowania rodowiska Uniwersytet Przyrodniczy

ul. Leszczy skiego 7 20-069 LUBLIN

e-mail: stanislaw.baran@up.lublin.pl

(23)

ZMIANY ZAWARTO CI WWA W CZASIE ROZKŁADU KOMPOSTÓW

Z ODPADÓW KOMUNALNYCH

¹

Stanisław Baran, Anna Wójcikowska-Kapusta, Gra yna ukowska, Marta Bik, Daniel Strzałka

Wst p

Kompostowanie jest jedn z najstarszych metod utylizacji odpadów, cały czas aktualn i doskonalon . W Polsce funkcjonuje ok. 30 zakładów, w których prowadzi si kompostowanie odpadów na skal przemysłow , w oparciu o odpady komunalne zmieszane jak równie wysegregowane. Do najwi kszych nale mi dzy innymi kompostownia Warszawa-Radiowo i kompostownia Katowice [BEKI ER 2004].

Skład kompostów z odpadów komunalnych charakteryzuje si du zmienno ci w zale no ci od stosowanych metod zbiórki odpadów, pory roku, stosowanej technologii kompostowania, czasu kompostowania i stopnia dojrzało ci kompostu [BARAN,DROZD 2004; DROZD,LI CZNAR 2004].

Jako kompostów zale y od zawarto ci w nich metali ci kich, patogenów, jak równie od obecno ci trwałych zanieczyszcze organicznych, w tym głównie WWA [BARAN,DROZD 2004]. Wielopier cieniowe w glowodory aromatyczne wyst puj prawie we wszystkich cz ciach rodowiska co spowodowane jest licznymi ródłami ich powstawania, które zwi zane s z procesami niepełnego spalania materii organicznej [MALISZEWSKA-KORDYBACH, SMRECZAK 1999; OLESZCZUK 2007]. Nadmierna obecno trwałych zanieczyszcze organicznych w glebach mo e stanowi zagro enie nie tylko dla rodowiska, ale równie dla zdrowia ludzi [MALISZEWS KA-KORDYBACH, SMRECZAK

1999].

Przeprowadzone badania miały na celu ocen zanieczyszczenia wielopier- cieniowymi w glowodorami aromatycznymi (WWA) kompostów z odpadów komunalnych oraz analiz zmian ich zawarto ci podczas kompostowania.

Kompostowanie odpadów komunalnych w technologii DANO realizowano w kompostowniach: Radiowo k/Warszawy i w Katowicach. W Lublinie kompostowanie frakcji biodegradowalnej odpadów komunalnych przebiegało w pryzmach tradycyjnych.

Do analiz pobrano próbki kompostów 4 i 8 miesi cznych z Radiowa k/Warszawy, 2 i 4