Autoreferat w języku polskim

Transkrypt

1 Załącznik 2 Dr inż. Ewa Możdżer Katedra Gleboznawstwa, Łąkarstwa i Chemii Środowiska Wydział Kształtowania Środowiska i Rolnictwa Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie ul. Słowackiego 17, Szczecin tel Autoreferat w języku polskim Szczecin, 2014

2 Spis treści 1. Życiorys naukowy Wskazane osiągnięcie w rozumieniu art.16 ust.2 ustawy z dnia 14 marca 2003 roku o stopniach naukowych i tytule naukowym oraz o stopniach i tytule w zakresie sztuki (Dz.U. 2003r., nr 65, poz.565 ze póź. zm. Dz.U.z 2011 r., nr 204, poz.1200) Tytuł osiągnięcia naukowego Ocena oddziaływania odpadów komunalnych i przemysłowych na środowisko oraz wartość energetyczną roślin Publikacje wchodzące w skład rozprawy habilitacyjnej składające się na osiągnięcie naukowe Syntetyczne omówienie problemów badawczych wchodzących w skład rozprawy habilitacyjnej wraz ze wskazaniem ich ewentualnego wykorzystania Rozwiązanie problemu badawczego Określenie oddziaływania odpadów komunalnych i przemysłowych na wybrane cechy jakościowe oraz bioakumulację niektórych metali ciężkich w biomasie roślin energetycznych Ocena wpływu zastosowanych odpadów na niektóre zmiany wskaźników żyzności gleby po uprawie roślin energetycznych Ocena oddziaływania odpadów komunalnych i przemysłowych na wartość opalową miskanta cukrowego i ślazowca pensylwańskiego Podsumowanie wraz ze wskazaniem praktycznego wykorzystania uzyskanych wyników Omówienie pozostałych osiągnięć naukowo-badawczych Badania nad możliwością wykorzystania do celów nawozowych odpadów komunalnych i przemysłowych oraz ich wpływ na wielkość i jakość plonów roślin z uwzględnieniem stopnia kumulowania w nich metali ciężkich Oddziaływanie nawozów mineralnych, odpadów oraz kompostów wyprodukowanych z udziałem osadów ściekowych na kształtowanie żyzności gleb Możliwość produkcji kompostów z komunalnych osadów ściekowych i ich nawozowe wykorzystanie oraz oddziaływanie na środowisko Wpływ emisji zanieczyszczeń z emitorów zakładów przemysłowych na środowisko (zawartość metali ciężkich w glebach oraz wodach opadowych) Produkcja mieszanek nawozowych i granulatów organiczno-mineralnych z odpadów poprodukcyjnych oraz ich wpływ na jakość plonów roślin i żyzność gleb Tabelaryczne podsumowanie efektów działalności naukowo-badawczej Udział w projektach badawczych Nagrody za działalność naukową Wygłoszone referaty na międzynarodowych i krajowych konferencjach

3 1. ŻYCIORYS NAUKOWY a) Imię i nazwisko: EWA MOŻDŻER (KRZYWY-GAWROŃSKA) b) Posiadane stopnie i tytuły naukowe z podaniem nazwy, miejsca i roku ich uzyskania uzyskanie stopnia inżyniera na kierunku Ochrona Środowiska na Wydziale Rolniczym, Akademii Rolniczej w Szczecinie (obecnie Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie). Praca inżynierska pt. Wartość przyrodnicza strefy ujściowej rzeki Odry w rejonie jeziora Dąbie, napisana pod kierunkiem prof. dr hab. Stefana Fridricha uzyskanie stopnia magistra inżyniera na kierunku Ochrona Środowiska w zakresie ochrona przyrody na Wydziale Kształtowania Środowiska i Rolnictwa, Akademii Rolniczej w Szczecinie a od 2009 roku Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie. Praca magisterska pt. Wpływ odpadu 7-hydratu siarczanu (VI) żelaza (II) i fosfogipsu oraz nawozów wieloskładnikowych na wysokość i niektóre cechy jakościowe plonów życicy trwałej napisana pod kierunkiem dr inż. Adama Grześkowiaka uzyskanie stopnia doktora nauk rolniczych w dyscyplinie agronomia. Rozprawa doktorska pt. Dynamika zmian właściwości fizyczno-chemicznych kompostów i ich wpływ na żyzność gleby oraz na wielkość i jakość plonu życicy trwałej. Promotor dr hab. Czesław Wołoszyk, recenzenci: prof. dr hab. Edward Niedźwiedzki, prof. dr hab. Stanisław Baran. Praca została obroniona z wyróżnieniem na Wydziale Kształtowania Środowiska i Rolnictwa, Akademii Rolniczej w Szczecinie, a od 2009 roku Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie. c) Informacje o dotychczasowym zatrudnieniu w jednostkach naukowych specjalista inżynieryjno-techniczny w Katedrze Chemii Środowiska, Wydział Kształtowania Środowiska i Rolnictwa, Akademia Rolnicza w Szczecinie asystent w Katedrze Chemii Środowiska na Wydziale Kształtowania Środowiska i Rolnictwa, Akademia Rolnicza w Szczecinie, 3

4 od do chwili obecnej adiunkt w Katedrze Gleboznawstwa, Łąkarstwa i Chemii Środowiska WKŚiR, Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie. 2. Wskazane osiągnięcie w rozumieniu art.16 ust.2 ustawy z dnia 14 marca 2003 roku o stopniach naukowych i tytule naukowym oraz o stopniach i tytule w zakresie sztuki (Dz.U. 2003r., nr 65, poz.565 ze póź. zm. Dz.U.z 2011 r., nr 204, poz.1200) Osiągnięciem będącym podstawą ubiegania się o stopień naukowy doktora habilitowanego jest cykl monotematycznych publikacji pt. Ocena oddziaływania odpadów komunalnych i przemysłowych na środowisko oraz wartość energetyczną roślin Tytuł osiągnięcia naukowego Ocena oddziaływania odpadów komunalnych i przemysłowych na środowisko oraz wartość energetyczną roślin 2.2. Publikacje wchodzące w skład rozprawy habilitacyjnej składające się na osiągnięcie naukowe Ewa Krzywy-Gawrońska, Evaluation of the effect of municipal sewage sludge compost and furnace waste on the quality of amur silver grass MISCANTHUS SACHARIFLORUS biomass. Ecol. Chem. Eng. S 20(2): IF 2013 : 0,423, 15 pkt. MNiSW Ewa Krzywy-Gawrońska, The effect of industrial wastes and municipal sewage sludge compost on the quality of virginia fanpetals (SIDA HERMAPHRODITA RUSBY) biomass. Part 1. Macroelements content and their upatke dynamics. Polish Journal of Chemical Technology 14(2):9-15. IF 2012 : 0,444 IF, 15 pkt. MNiSW Ewa Krzywy-Gawrońska, The effect of industrial wastes and municipal sewage sludge compost on the quality of virginia fanpetals (SIDA HERMAPHRODITA RUSBY) biomass. Part 2. Heavy metals content, their uptake dynamics and bioaccumulation. Polish Journal of Chemical Technology 14(3):8-16. IF 2012 : 0,444, 15 pkt. MNiSW Ewa Krzywy-Gawrońska, Effect of combustion wastes and sewage sludge compost on chemical propertiers of soil. Polish Journal of Chemical Technology 15(3): IF 2013 : 0,444, 15 pkt. MNiSW Ewa Możdżer, Edawrd Krzywy, Evaluation of the effect of combustion wastes on mikroelements contents in soil after virginia fanpetals (SIDA HERMAPHRODITA RUSBY) cultivation. Folia Pomeranae Universitatis Technologiae Stetinensis 304(26): pkt. MNiSW (udział własny 90% koncepcja badań, nadzór merytoryczny nad doświadczeniem, analiza statystyczna, synteza wyników) Ewa Krzywy-Gawrońska, Effect of the combustion wastes and municipal sewage sludge compost on the content of macroelements in soil. Wiadomości Agrochemiczne (4): IF 2013 : 0,131 4

5 Ewa Krzywy-Gawrońska, Wpływ kompostu z komunalnego osadu ściekowego i wysokowapniowego popiołu z węgla brunatnego na wielkość plonów oraz wartość opałową roślin przeznaczonych na cele energetyczne. Wyd. ZUT Szczecin ISBN , ss.16. Łączny impact factor IF (zgodnie z rokiem opublikowania) w/w prac wyniósł 1,886 Punkty MNiSW w/w prac (wg listy zgodnie z rokiem wydania): Syntetyczne omówienie problemów badawczych wchodząc w skład rozprawy habilitacyjnej wraz ze wskazaniem ich ewentualnego wykorzystania Problem badawczy obejmował: 1) określenie oddziaływania odpadów komunalnych i przemysłowych na wybrane cechy jakościowe oraz bioakumulację niektórych metali ciężkich w biomasie roślin energetycznych, 2) ocenę wpływu zastosowanych odpadów komunalnych i przemysłowych na niektóre zmiany wskaźników żyzności gleby po uprawie roślin energetycznych, 3) ocenę oddziaływania odpadów komunalnych i przemysłowych na wartość energetyczną roślin wykorzystywanych w energetyce. Wprowadzenie W trakcie technologicznego procesu spalania węgla brunatnego w ciepłowniach i elektociepłowaniach otrzymuje się odpad w postaci wysokowapniowych popiołów z węgla brunatnego. Niewłaściwie zabezpieczone lub zagospodarowane popioły z węgla brunatnego mogą być źródłem zanieczyszczenia atmosfery, wód i gleb. Znaczne ilości popiołów były i nadal są gromadzone na składowiskach, które zajmują coraz to większe powierzchnie i należy je wyłączać z użytkowania przyrodniczego. Wysokowapniowe popioły z węgla brunatnego charakteryzują się odczynem alkalicznym (ph 9-12,5). Jest to spowodowane dużą zawartością CaO i MgO. Są materiałem bez strukturowym, drobnoziarnistym o przewadze frakcji pyłu. Zawartość fosforu i potasu w popiołach z węgla brunatnego jest podobna do ilości tych pierwiastków występujących w glebach uprawnych (Meller i in. 1999, Stankowski i Krzywy 2004). Według przepisów ministerialnych (2002) w sprawie katalogu odpadów ubocznych produkty spalania w postaci popiołów z węgla brunatnego powstające w energetyce nie są odpadami niebezpiecznymi. Deponowane popioły na hałdach mogą jako agresywne czynniki zmieniać aktywność i wydajność ekosystemów. Popioły pochodzące z węgla brunatnego są traktowane jako produkty odpadowe i mogą być wykorzystywane do poprawy właściwości fizykochemicznych gleb szczególnie lekkich (Ciećko i in. 1993) oraz 5

6 do nawożenia (Kabata-Pendias 2004). Na możliwość przyrodniczego i rolniczego wykorzystania wysokowapniowych popiołów z węgla brunatnego do odkwaszania i nawożenia gleb zwracało uwagę wielu autorów (Kruger 2003, Yoshiaki i Kazuo 2003). Natomiast Wysokiński i Kalembasa (2006) uważają, że stosowanie wysokowapniowych popiołów z węgla brunatnego w rolnictwie jest bardziej efektywne, aniżeli nawozów wapniowych, a nawet wapniowo-magnezowych. Popioły pochodzące z energetyki nie zawierają substancji organicznej i azotu. W ostatnich kilkunastu latach w Polsce zmodernizowano i wybudowano wiele nowych komunalnych oczyszczalni ścieków. Wody pościekowe po procesie oczyszczania odprowadzane są do cieków i zbiorników wodnych lub wykorzystywane w rolnictwie do zraszania pól. Problemem są powstające w trakcie oczyszczania ścieków, osady ściekowe zaliczane do odpadów komunalnych. Osady ściekowe pochodzące z komunalnych oczyszczalni ścieków charakteryzują się dużą wartością nawozową i glebotwórczą. Na podstawie wielu analiz chemicznych stwierdzono, że komposty wyprodukowane z udziałem osadów ściekowych zawierają znaczące ilości składników pokarmowych dla roślin, często przewyższające zawartości w oborniku (Maćkowiak 2001, Czekała 2008). Źródłem materii organicznej oraz niektórych składników pokarmowych dla roślin uprawnych i energetycznych mogą być komunalne osady ściekowe oraz wyprodukowane z ich udziałem komposty (He i in. 2009, Chiba i in. 2009). Proces kompostowania jest technologią stosunkowo tanią, bezpieczną dla środowiska i atrakcyjną dla rolnictwa (Cai i in. 2007). Ma on duże znaczenie ponieważ następuje silne skompleksowanie metali ciężkich z ustabilizowaną materią organiczną. W efekcie końcowym metale z kompostów, dostając się do gleby, występują w połączeniach stabilnych chemicznie, a zatem stają się mniej przyswajalne dla roślin (Nair i in. 2008). Substancja organiczna występująca w kompoście ulega rozkładowi do związków mniej toksycznych lub nietoksycznych dla środowiska (Marttinen i in. 2004). Dlatego można je stosować jako nawozy organiczne do użyźniania ponieważ dostarczają one roślinom składniki pokarmowe potrzebne do ich prawidłowego wzrostu i rozwoju (Selivanovskaya i in. 2006). Muszą jednak spełniać normy podane w Rozporządzeniu Ministra Środowiska (Dz.U ) aby nie oddziaływały negatywnie na środowisko. Problemem właściwego zagospodarowania odpadów paleniskowych w Polsce oraz innych krajach pozyskujących energię elektryczną ze spalania węgla, stał się przedmiotem intensywnych badań naukowych. Związane jest to z potrzebą zabezpieczenia terenów do ich 6

7 składowania przed pyleniem, migracją metali ciężkich do podłoża oraz polepszenia warunków higienicznych i estetycznych środowiska (Kwiatkowska i in. 2006). Zarówno popioły jak i komposty wyprodukowane z udziałem komunalnych osadów ściekowych mogą być potencjalnym źródłem nadmiernych ilości metali ciężkich i stanowić zagrożenie dla środowiska. Dlatego należy każdą partię osadu ściekowego przeznaczonego do produkcji kompostu przebadać pod względem chemicznym i mikrobiologicznym. W Europie od wielu lat prowadzi się badania nad uprawą roślin energetycznych. Rośliny te charakteryzują się dużą tolerancją na poziom makroskładników i metali ciężkich w glebach. Są roślinami uznawanymi za odnawialne źródło energii (OZE). Racjonalne wykorzystanie energii z ich biomasy przyczynia się do zmniejszenia zapotrzebowania na naturalne surowce energetyczne. Stwierdzono, że rośliny przeznaczone na odnawialne źródła energii mogą redukować w środowisku glebowym wiele zanieczyszczeń poprzez ich pobranie. Następuje redukcja zanieczyszczeń przechodzących do atmosfery oraz wód gruntowych i powierzchniowych. W efekcie doprowadza się do zmniejszenia ilości wytwarzanych odpadów deponowanych na składowiskach. W polskich warunkach podstawowym źródłem energii odnawialnej jest biomasa roślinna. Obecnie biomasy dostarczają głównie lasy i odpady z przemysłu drzewnego. Konieczność ograniczenia wyrębu lasów przyczyniła się do rozwoju plantacji roślin energetycznych gatunków wieloletnich do których zaliczamy między innymi miskanta cukrowego i ślazowca pensylwańskiego (Borkowska i Styk 2006, Iżewska 2009). Dla zrealizowania wymienionych na wstępie celów przeprowadzono 3 letnie badania polowe i laboratoryjne na podstawie których w latach opublikowano prace naukowe. Jako podstawę opracowania wybrano spośród nich cykl siedmiu monotematycznych oryginalnych publikacji naukowych: pięć prac opublikowano w czasopismach o zasięgu międzynarodowym (z Impact Factor), a dwie o zasięgu krajowym. Przedstawiono w nich wieloaspektowo analizowany problem badawczy. Przeprowadzenie tych badań było możliwe dzięki realizacji projektu badawczo-rozwojowego finansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju N R /04, pt. Wpływ kompostów z komunalnych osadów ściekowych i wysokowapniowych popiołów węglowych na wielkość i jakość plonów roślin przeznaczonych na cele energetyczne oraz na wskaźniki żyzności gleb. Szczegółową metodykę badań przedstawiono w opublikowanych artykułach od poz. 1 do poz. 7. 7

8 2.3.1 Rozwiązanie problemu badawczego Określenie oddziaływania odpadów komunalnych i przemysłowych na wybrane cechy jakościowe oraz bioakumulację niektórych metali ciężkich w biomasie roślin energetycznych [publikacje od 1 do 3] 1.Doświadczenie polowe jednoczynnikowe przeprowadzono w latach w Stacji Oceny Odmian Roślin w Szczecinie - Dąbiu. Gleba na której przeprowadzono eksperyment wytworzona jest z piasku gliniastego lekkiego (pgl). Pod względem składu granulometrycznego zalicza się ją do kategorii gleb lekkich, kompleksu przydatności rolniczej IV b, żytniego dobrego. Szczegółowe metody oraz metodykę badań przedstawiono w publikacjach od 1 do 3. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, że użyty kompost z udziałem komunalnego osadu ściekowego wyprodukowany metodą GWDA w Komunalnej Oczyszczalni Ścieków w Stargardzie Szczecińskim pod względem składu chemicznego odpowiadał normom pozwalającym zaliczyć go do grupy nawozów organicznych (Dz.U ). Wykonane badania mikrobiologiczne osadu, a następnie wyprodukowanego z jego udziałem kompostu na zlecenie Komunalnej Oczyszczalni Ścieków w Stargardzie Szczecińskim nie wykazały obecności bakterii Salmonella oraz pasożytów i ich żywych jaj z rodzaju Ascaris sp., Trichuris, Toxocara sp. Wysokowapniowy popiół z węgla brunatnego użyty do badań pochodził z Zespołu Elektrowni Pątnów-Adamów-Konin. Odczyn popiołu wyniósł ph KCl 11,0. Zawierał on więcej potasu (5,50 g kg -1 s.m.), niż fosforu (2,52 g kg -1 s.m.). Popiół częściowo uzupełniał niedobór potasu w kompoście. W popiele nie stwierdzono obecności azotu i węgla organicznego. Duża zawartość wapnia w użytym do badań popiele (145g Ca kg -1 s.m.) pozwoliła zaliczyć go do grupy wysokowapniowych popiołów. Zawartość podana w mg kg -1 s.m. kadmu 2,77, manganu 265, niklu 12,6, cynku 231,0 i chromu 20,6 w badanym wysokowapniowym popiele użytym do doświadczenia była większa, niż w kompoście wytworzonym z udziałem komunalnego osadu ściekowego. Natomiast zawartość miedzi (w mg kg -1 ) 27,6 i ołowiu 16,2 była większa w kompoście w porównaniu z popiołem z węgla brunatnego. Biorąc pod uwagę normy dotyczące zawartości metali ciężkich w nawozach do odkwaszania gleb (Dz.U ) wysokowapniowy popiół z węgla brunatnego można zaliczyć do czynników wpływających na odkwaszanie gleb, bez ujemnego oddziaływania na środowisko [1,2,3]. Gleba na której założono doświadczenie charakteryzowała się odczynem kwaśnym ph KCl 5,30 na której wskazane było przeprowadzenie wapnowania. Zawartość makroskładników była mniejsza od średnich dla tego rodzaju gleb. Zawartości form 8

9 przyswajalnych fosforu była niska (24,8 mg kg -1 s.m), a potasu (120,0 mg kg -1 s.m) i magnezu (47,0 mg kg -1 s.m) średnia. Stosunek C:N wyniósł 11,8:1 i był przeciętny dla tego rodzaju gleb. Zawartości mikroskładników, a w tym metali ciężkich w glebie nie przekraczały norm dla gleb lekkich (Filipek 2006). Na glebie takiej w świetle obowiązującego ustawodawstwa można było prowadzić badania z kompostami oraz popiołem z węgla brunatnego (Dz.U ). Roślinami testowymi były dwa gatunki wieloletnich upraw roślin energetycznych misknat cukrowy (Miscanthus sachariflorus) i ślazowiec pensylwański (Sida hermephoridita). Oba gatunki potraktowano jako rośliny wskaźnikowe o różniących się cechach morfologicznych. Miskant cukrowy jest rośliną jednoliścienną z rodziny wiechlinowate i zaliczaną do traw, a ślazowiec pensylwański jest dwuliścienną z rodziny ślazowate. Schemat doświadczenia obejmował 6 obiektów nawozowych: I - wapno węglanowe (CaCO 3 ) w dawce odpowiadającej 1,5 Mg CaO ha -1, II -wysokowapniowy popiół z węgla brunatnego w dawce odpowiadającej 1,5 Mg CaO ha -1, III - kompost z komunalnego osadu ściekowego w dawce odpowiadającej 250 kg N ha -1, IV - kompost z komunalnego osadu ściekowego w dawce odpowiadającej 250 kg N ha -1 + wysokowapniowy popiół z węgla brunatnego w dawce odpowiadającej 1,5 Mg CaO ha -1 w pierwszym roku badań, V - wysokowapniowy popiół z węgla brunatnego w dawce odpowiadającej 1,5 Mg CaO ha -1 w pierwszym roku, a w latach następnych w dawkach odpowiadających po 0,75 Mg CaO ha -1, VI - kompost z komunalnego osadu ściekowego w dawce odpowiadającej 250 kg N ha -1 + wysokowapniowy popiół z węgla brunatnego w dawce odpowiadającej 1,5 Mg CaO ha -1 w pierwszym roku, a w latach następnych w dawkach odpowiadających 0,75 Mg CaO ha -1 [1,2,3]. Nadmierna zawartość lub niedobór makroskładników w roślinach uprawnych może obniżyć ich jakość rozpatrywaną w celu przetwórstwa przemysłowego. Wskazuje także na dynamikę przejścia składników pokarmowych z gleb do roślin (Stanisławska-Glubiak i Korzeniowska 2007). W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, że zawartości azotu, potasu i magnezu były zdecydowanie mniejsze w biomasie ślazowca pensylwańskiego w porównaniu z biomasą miskanta cukrowego. Zawartość siarki i fosforu w biomasie obu roślin testowych była na podobnym poziomie. Natomiast koncentracja wapnia była prawie o połowę większa (o 46%) w biomasie ślazowca pensylwańskiego w porównaniu z biomasą miskanta cukrowego [1,2]. Na podstawie danych podanych przez Kusia (2010) i Łabętowicza (2010) można stwierdzić, że w przeprowadzonym eksperymencie zawartości azotu, potasu i wapnia 9

10 w biomasie ślazowca pensylwańskiego były średnie natomiast fosforu i magnezu o połowę większe. Większą zawartością makroskładników charakteryzowała się biomasa obu roślin testowych z obiektów, w których stosowano kompost z osadu ściekowego bez i z dodatkiem wysokowapniowego popiołu z węgla brunatnego (obiekty nawozowe III, IV i VI) w porównaniu z obiektami w których nie zastosowano nawożenia organicznego (obiekty nawozowe I, II i V) [1,2]. Zwiększenie zawartości makroskładników w biomasie miskanta cukrowego i ślazowca pensylwańskiego na obiektach z kompostem w dawce odpowiadającej 250 kg N ha -1 i wysokowapniowym popiołem z węgla brunatnego (obiekt VI) w porównaniu z obiektem, w którym stosowano tylko nawóz organiczny (obiekt III) można uzasadnić wpływem wapnia oraz odczynu gleby na intensywność procesów mikrobiologicznych zachodzących w glebie. W wyniku tych procesów składniki pokarmowe dotychczas nie dostępne dla roślin przeszły w formy przyswajalne, które rośliny mogły pobrać. Uzyskane wyniki badań wskazują, że istnieje współzależność w działaniu pomiędzy kompostem, a wysokowapniowym popiołem z węgla brunatnego prowadzące do zwiększenia zawartości makroskładników w biomasie obu roślin testowych [1,3]. Podobne rezultaty badań uzyskali Wysokiński i Kalembasa (2006) oraz Stankowski i in. (2006). W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono zróżnicowanie w zawartości mikroskładników, a w wśród nich metali ciężkich w biomasie mistanata cukrowego i ślazowca pensylwańskiego w poszczególnych latach prowadzonego eksperymentu [1,3]. Uzyskane rezultaty wskazują, że biomasa miskanta cukrowego zawierała najwięcej kadmu 0,47, manganu 16,2 i cynku 50,2 (w mg kg -1 s.m.) w 2008 roku, miedzi 2,43 mg kg -1 s.m. w 2009 roku, a niklu 2,60 i ołowiu 3,65 (w mg kg -1 s.m.) w 2010 roku [1]. Natomiast biomasa ślazowca pensylwańskiego zawierała średnio najwięcej manganu 24,7 mg, ołowiu 2,50 mg i cynku 50,5 mg kg -1 s.m. w 2008 roku, a kadmu 0,33 mg, miedzi 3,78 mg i niklu 2,57 mg kg -1 s.m w 2010 roku [3]. Biomasa obu roślin testowych pod wpływem nawożenia organicznego bez i z dodatkiem wysokowapniowego popiołu z węgla brunatnego zawierała istotnie więcej mikroskładników w porównaniu z obiektami, w których do gleby wprowadzono wyłącznie węglan wapnia lub wysokowapniowy popiół z węgla brunatnego [1,3]. Średnia zawartość kadmu, miedzi, manganu, niklu, ołowiu i cynku w biomasie miskanta cukrowego była większa odpowiednio o 33,3%, 25,7%, 12,9%, 26,1%, 20,2% i 23,8% na obiektach w których stosowano kompost z komunalnego osadu ściekowego bez i z dodatkiem popiołu z węgla brunatnego (obiekty III, VI i VI), w porównaniu z obiektami, w 10

11 których wprowadzono do gleby tylko węglan wapnia lub popiół z węgla brunatnego (obiekty I, II i V). Rezultaty badań wskazują, że zawartość kadmu, miedzi, manganu i niklu w biomasie ślazowca pensylwańskiego była jednokrotnie, a cynku ponad dwukrotnie mniejsza, w porównaniu do zawartości tych pierwiastków w biomasie miskanta cukrowego. Jedynie średnia zawartość ołowiu w biomasie ślazowca pensylwańskiego była o połowę większa w stosunku do zawartości w biomasie miskanta [1,3]. Rezultaty te wskazują, że zastosowane systemy nawożenia w większym stopniu wpłynęły na przyswajalność kadmu, miedzi, niklu i cynku przez biomasę mistanta cukrowego w porównaniu z biomasą ślazowca pensylwańskiego. Biomasa miskanta cukrowego i ślazowca pensylwańskiego nie zawierała nadmiernych ilości metali ciężkich ponieważ nie zostały one wniesione w znacznych ilościach z kompostem z komunalnego osadu ściekowego i z wysokowapniowym popiołem z węgla brunatnego, do gleby która także nie zawierała ich ponadnormatywnych ilości. Zastosowane: węglan wapnia, popiół z węgla brunatnego i kompost miały znaczący wpływ na sumę pobrania przez biomasę obu roślin testowych kadmu, miedzi, manganu, niklu, ołowiu i cynku. Największe pobranie miedzi, manganu, ołowiu i cynku przez biomasę miskanta cukrowego i ślazowca pensylwańskiego stwierdzono na obiektach nawożonych kompostem z dodatkiem wysokowapniowego popiołu z węgla brunatnego stosowanego w pierwszym roku badań i latach następnych. Biomasa rośliny testowej w ciągu trzech lat badań pobrała istotnie mniej metali ciężkich z obiektów nawożonych węglanem wapnia lub wysokowapniowym popiołem z węgla brunatnego w porównaniu z obiektami na których stosowano nawożenie organiczne bez i z dodatkiem popiołu. Sumaryczne pobranie mikroskładników przez biomasę obu roślin testowych było najmniejsze na obiekcie I i II. Oceniając dynamikę pobrania metali ciężkich przez miskanta cukrowego stwierdzono, że w pierwszym roku było ono zdecydowanie mniejsze i wahało się od 2,25% do 5,23%. W drugim roku pobranie wzrosło i mieściło się w graniach od 22,5% do 38,0%, a w trzecim dynamika pobrania osiągnęła największe wartości oscylując między 57,3% a 69,4%. Podobne zależności stwierdzono w pobraniu metali ciężkich przez ślazowca pensylwańskiego [1,3]. Oceniając przydatność biomasy obu roślin testowych do wykorzystania metali ciężkich z kompostu wyprodukowanego z udziałem osadu ściekowego oraz wysokowapniowego popiołu z węgla brunatnego, obliczono wskaźniki bioakumulacji kadmu, miedzi, manganu, niklu, ołowiu i cynku [1,3]. Stopień bioakumulacji omawianych 11

12 pierwiastków w biomasie miskanta cukrowego i ślazowca pensylwańskiego był zróżnicowany w zależności od zastosowanego nawożenia. Stopień bioakumulacji kadmu, miedzi, niklu, ołowiu i cynku w biomasie obu roślin testowych po trzech latach badań był intensywny na obiekcie z wysokowapniowym popiołem z węgla brunatnego w dawce odpowiadającej 1,5 Mg CaO ha -1, a dla manganu średni. Na obiekcie z popiołem z węgla brunatnego w dawce odpowiadającej 1,5 Mg CaO ha -1 w pierwszym roku i w dawce odpowiadającej 0,75 Mg CaO ha -1 w latach kolejnych. Intensywny stopień bioakumulacji w biomasie miskanata cukrowego stwierdzono w przypadku kadmu, niklu, ołowiu i cynku. Na tym samym obiekcie nawozowym w biomasie ślazowca pensylwańskiego stwierdzono intensywny stopień bioakumulacji w przypadku niklu, ołowiu i cynku, a dla pozostałych metali ciężkich średni [1]. Intensywnym stopniem bioakumulacji charakteryzował się kadm i ołów na obiekcie z wyłącznym nawożeniem organicznym (obiekt III) natomiast pozostałe metale ciężkie na średnim poziomie. Na obiekcie z wprowadzonym kompostem w dawce 250 kg N ha -1, popiołem z węgla brunatnego w dawce odpowiadającej 1,5 Mg CaO ha -1 w pierwszym roku badań stopień bioakumulacji dla kadmu, miedzi, manganu, niklu, ołowiu i cynku w biomasie rośliny testowej był średni. Stwierdzono, że im większa była zawartość danego metalu wnoszona z kompostem bez i z dodatkiem popiołu wskaźnik bioakumulacji w biomasie obu roślin testowych był mniejszy. Pobranie kadmu, miedzi, manganu i niklu przez biomasę mistanta cukrowego było mniejsze w porównaniu do ślazowca pensylwańskiego. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że pod względem zawartości i pobrania metali ciężkich bezpieczniejszy dla środowiska jest ślazowiec pensylwański bowiem kumuluje większe ilości kadmu, miedzi, manganu i niklu w porównaniu do mistanta cukrowego. Przyczyną średniej bioakumulacji metali ciężkich przez biomasę obu roślin testowych był najprawdopodobniej alkaliczny odczyn kompostu (ph 8,50) i wysokowapniowego popiołu z węgla brunatnego (ph KCL 11,0). Spowodowało to słabą mobilność tych pierwiastków i małą ich sorpcję. Z badań przeprowadzonych przez Randala i Bruce (1991) wynika, że niektóre metale ciężkie tworzą w glebie z substancją organiczną kompleksy chelatowe, których siła wiązania zwiększa się wraz ze wzrostem ph gleby. Wskaźnik bioakumulacji przez biomasę ślazowca pensylwańskiego kadmu, miedzi, niklu po trzech latach badań był średni, a manganu, ołowiu i cynku intensywny. Natomiast dla biomasy miskanta cukrowego kadmu, niklu, ołowiu i cynku był intensywny, a miedzi i manganu średni. 12

13 Ocena wpływu zastosowanych odpadów na niektóre zmiany wskaźników żyzności gleby po uprawie roślin energetycznych [publikacje 4-6] 2.Rezultaty badań polowych wskazują, że nawożenie gleby kompostem z udziałem osadu ściekowego z dodatkiem popiołu z węgla brunatnego wpłynęło na wzrost ph KCL gleby z 5,30 do 6,40 [4]. Podobne rezultaty badań uzyskał Baran i in. (2004). Po trzech latach prowadzenia doświadczenia odczyn gleby wzrósł o 1,1 jednostkę. Natomiast na obiektach (I i II) po trzyletnim okresie badań zwiększyło się ph KCL gleby do 5,60. Wprowadzany popiół z węgla brunatnego w dawce odpowiadającej 1,5 Mg CaO ha -1 w pierwszym roku prowadzenia doświadczenia i 0,75 Mg CaO ha -1 w kolejnych latach zwiększył wartość ph KCl gleby do 6,30 (obiekt V). Wyłączne nawożenie organiczne przyczyniło się do zwiększenia wartość ph KCl gleby o 0,70 jednostki w porównaniu do wartości wyjściowej. Zmiany odczynu gleby spowodowane były najprawdopodobniej znaczną zawartością wapnia i magnezu w zastosowanym popiele. Zawartość węgla organicznego w glebie na obiekcie II po trzyletnim okresie badań była prawie taka sama w porównaniu z rezultatem sprzed założenia doświadczenia. Zastosowane nawożenie organiczne bez i z dodatkiem popiołu z węgla brunatnego (obiekty III, IV i VI) oraz wyłączne coroczne nawożenie popiołem z węgla brunatnego (obiekt V) wpłynęły na wzrost zawartości omawianego pierwiastka w największym stopniu w pierwszym roku badań (2008) w porównaniu do drugiego i trzeciego roku. Największy wzrost o 0,47 jednostki stwierdzono między VI a I obiektem [4]. Największy średni wzrost zawartości azotu w latach stwierdzono w glebie na obiektach nawożonych kompostem w dawce odpowiadającej 250 kg N ha -1 z dodatkiem popiołu z węgla brunatnego wprowadzanego w pierwszym roku badań i latach kolejnych (IV i VI obiekt) odpowiednio o 23,3% i 27,7% w porównaniu z obiektami I i II oraz zawartością wyjściową. Na przyrost zawartości węgla organicznego i azotu ogólnego pod wpływem nawożenia gleby lekkiej osadem ściekowym wskazują badania Czyżyka i Kozdrasia (2004) oraz Gondka (2006). Gleba przed założeniem doświadczenia, charakteryzowała się stosunkiem węgla do azotu wynoszącym 11,8. Po trzech latach prowadzenia doświadczenia stosunek węgla do azotu na obiektach z węglanem wapnia lub popiołem z węgla brunatnego w dawce odpowiadającej 1,5 Mg CaO ha -1 uległ rozszerzeniu o 0,8 jednostki. Natomiast na obiektach III, IV i VI stosunek ten uległ zawężeniu i wyniósł odpowiednio 10,9, 10,6 i 10,5. Ogólna zawartość magnezu i siarki w glebie w okresie trzech lat badań uległa nieznacznym zmianom w porównaniu z zawartością wyjściową. 13

14 Analiza statystyczna zawartości fosforu i wapnia określona w glebie po trzech latach prowadzenia badań, wykazała zależność ilości tych pierwiastków od systemu nawożenia. Istotny wzrost zawartości fosforu uzyskano na obiektach nawożonych kompostem bez i z dodatkiem popiołu z węgla brunatnego (obiekty III, IV i VI) w porównaniu do obiektu z wprowadzonym popiołem z węgla brunatnego w dawce odpowiadającej 1,5 Mg CaO ha -1 (obiekt II). Istotny wzrost zawartości w glebie potasu ogólnego uzyskano pod wpływem zastosowanego nawożenia organicznego z dodatkiem wysokowapniowego popiołu z węgla brunatnego (obiekty III i IV) w porównaniu do obiektu z wprowadzonym węglanem wapnia w dawce odpowiadającej 1,5 Mg CaO ha -1 (obiekt I). Stwierdzono także istotny wpływ nawożenia organicznego bez i z dodatkiem popiołu z węgla brunatnego (obiekt VI) na zawartość wapnia, magnezu i siarki w glebie w porównaniu do obiektu I i II z węglanem wapnia i popiołem z węgla brunatnego stosowanego w dawce odpowiadającej 1,5 Mg CaO ha -1. Ogólna zawartość magnezu i siarki w glebie w okresie trzech lat badań uległa nieznacznym zmianom w porównaniu z zawartością wyjściową. Zawartość przyswajalnego fosforu, potasu i magnezu w glebie nawożonej kompostem z osadów ściekowych bez i z dodatkiem wysokowapniowego popiołu z węgla brunatnego zmieniła się po trzech latach uprawy roślin testowych. Stwierdzono wzrost zawartości w glebie formy przyswajalnej dla roślin fosforu, potasu i magnezu odpowiednio o 8,46%, 16,0% i 9,14%. Najlepsze efekty nawozowe uzyskano w systemie z zastosowanym kompostem w dawce odpowiadającej 250 kg N ha -1 oraz z wysokowapniowym popiołem z węgla brunatnego w dawce 1,5 Mg CaO ha -1 wprowadzonej w pierwszym roku badań, a w latach następnych w dawce odpowiadającej 0,75 Mg CaO ha -1. Oceniając średnią zawartość składników przyswajalnych w glebie metodą liczb granicznych, stosowaną przez Stacje Chemiczno-Rolnicze, stwierdzono, że na obiektach nawożonych kompostem bez i z dodatkiem popiołu z węgla brunatnego (obiekty III, IV i VI) zawartość fosforu przyswajalnego była niska co oznacza, że nie stwierdzono zmian klasy zasobności gleby. Zawartość potasu (120,0 mg kg -1 s.m.) i magnezu (47,0 mg kg -1 s.m.) przyswajalnego w glebie przed rozpoczęciem badań była średnia. Pod wpływem zastosowanego nawożenia zmieniło się zaszeregowanie gleby pod względem zawartości formy przyswajalnej potasu (obiekty III, IV i VI) i magnezu (obiekty IV i VI) z kategorii zasobności średniej do kategorii wysokiej [5]. Uzyskane rezultaty badań wskazują, że na obiektach nawożonych kompostem bez i z dodatkiem wysokowapniowego popiołu z węgla brunatnego zawartość metali ciężkich była większa w przypadku kadmu średnio o 6,12%, miedzi o 19,8%, manganu o 10,2%, niklu o 13,0%, ołowiu o 6,87% i cynku o 7,69% w porównaniu z obiektami I i II. Nawożenie 14

15 organiczne z popiołem z węgla brunatnego przyczyniło się do wzrostu zawartość w glebie form kadmu, miedzi, manganu, niklu i ołowiu rozpuszczalnych w mol dm -3 HCl w porównaniu z obiektem nawożonym wyłącznie węglanem wapnia oraz zawartością wyjściową. W stosunku do zawartości wyjściowej zmalała w glebie ilość cynku rozpuszczalnego w 1 mol dm -3 HCl [6]. W glebie z obiektów nawożonych kompostem bez i z dodatkiem popiołu z węgla brunatnego zwiększyła się wartość ph KCl i zawartość węgla organicznego, ogólnego azotu, fosforu, potasu i siarki oraz form przyswajalnych fosforu, potasu i magnezu. Istotne zwiększenie zawartości ogólnej miedzi, manganu, niklu, ołowiu i cynku w glebie uzyskano na obiektach III, IV i VI w porównaniu z obiektami nawożonymi węglanem wapnia lub popiołem z węgla brunatnego w dawce odpowiadającej 1,5 Mg CaO ha -1 (obiekty I i II). Analizując właściwości chemiczne gleby przed i po zakończeniu badań można stwierdzić, że poszczególne systemy stosowania kompostu z komunalnego osadu ściekowego i wysokowapniowego popiołu z węgla brunatnego miały zróżnicowany wpływ na większość wskaźników żyzności gleby. Pozytywny efekt we wskaźnikach żyzności gleby uzyskano po zastosowaniu kompostu z komunalnego osadu ściekowego z corocznym wprowadzaniem do gleby wysokowapniowego popiołu z węgla brunatnego. Nawożenie kompostem bez i z dodatkiem popiołu z węgla brunatnego ma korzystny wpływ na zachowanie stabilności środowiska glebowego oraz na poprawę składu chemicznego gleby. Nie stwierdzono ujemnego wpływu zastosowanych w eksperymencie odpadów komunalnych i przemysłowych na środowisko glebowe Ocena oddziaływania odpadów komunalnych i przemysłowych na wartość energetyczną miskanta cukrowego i ślazowca pensylwańskiego [publikacja 7] 3.Uzyskane rezultaty badań wskazują, że wartość energetyczna miskanta cukrowego w pierwszym roku badań była mniejsza o 52% w porównaniu do wartości energetycznej ślazowca pensylwańskiego. Niemniej jednak obie rośliny testowe w pierwszym roku badań charakteryzowały się najmniejszą wartością energetyczną oscylująca od 16,1 do 40,8 GJ ha -1 w porównaniu do drugiego i trzeciego roku prowadzenia eksperymentu. W drugim roku badań wartość energetyczna roślin testowych wzrosła prawie ośmiokrotnie (792%), a w trzecim roku ponad jedenastokrotnie w porównaniu do pierwszego roku badań. Wartość energetyczna roślin testowych wyrażona w GJ ha -1 była znacznie zróżnicowana w poszczególnych latach badań oraz pod wpływem różnych systemów nawożenia. Najmniejszą wartość energetyczną obu roślin testowych uzyskano w pierwszym 15

16 roku, a największą w trzecim roku badań. Największą wartość energetyczną miskanta cukrowego i ślazowca pensylwańskiego uzyskano pod wpływem kompostu z osadu ściekowego i corocznego stosowania wysokowapniowego popiołu z węgla brunatnego (obiekt VI), a następnie kompostu z osadu ściekowego i popiołu z węgla brunatnego wprowadzonego do gleby na początku badań (obiekt IV). Zastosowane nawożenie węglanem wapnia i popiołem z węgla brunatnego (obiekt I i II) charakteryzowały się najmniejszą wartością energetyczną obu roślin testowych. Coroczne stosowanie popiołu z węgla brunatnego spowodowało zwiększenie wartości energetycznej w GJ ha -1 obu roślin testowych w porównaniu z obiektem na którym stosowano węglan wapnia lub popiół z węgla brunatnego wprowadzanymi do gleby w pierwszym roku badań Podsumowanie wraz ze wskazaniem praktycznego wykorzystania uzyskanych wyników W ramach prezentowanych badań w cyklu monotematycznych publikacji zaproponowano jeden z wielu sposobów zagospodarowania odpadów komunalnych i przemysłowych polegający na szukaniu bezpiecznych dla środowiska źródeł substancji organicznej i składników pokarmowych dla roślin przeznaczonych na cele energetyczne w różnych systemach nawożenia bez ujemnego ich wpływu na glebę oraz otaczające nas środowisko. Wiele publikowanych rezultatów naukowych przytoczonych we wprowadzeniu wskazuje na możliwość wykorzystania do celów nawozowych kompostów produkowanych z udziałem komunalnych osadów ściekowych i innych odpadów do których między innymi zalicza się wysokowapniowy popiół z węgla brunatnego. Dotychczas nie było opracowania, które obejmowałoby kilka systemów jednoczesnego wykorzystania kompostów wyprodukowanych z udziałem osadu ściekowego i wysokowapniowych popiołów z węgla brunatnego w uprawie roślin których biomasa przeznaczona jest na cele energetyczne. Należy wziąć pod uwagę, że produkcja odpadów z różnych gałęzi przemysłowych będzie z każdym rokiem znacznie i nieprzerwanie rosła, zarówno ze względu na zcentralizowane systemy wodno-kanalizacyjne, jak i wzrost produkcji odpadów uwarunkowany stosowanymi technologiami. Aktualne wymogi prawa krajowego i europejskiego dążą do takiego stanu, aby na składowiskach odpadów deponowano jak najmniej odpadów zawierających związki organiczne. W wyniku przeprowadzonych badań testując różne systemy nawożenia dla roślin energetycznych z wykorzystaniem odpadów komunalnych i przemysłowych opracowano ich 16

17 optymalne dawki uzyskując poprawę środowiska glebowego, odpowiednią zawartość składników pokarmowych dla roślin bez nadmiernego pobrania i zbyt intensywnej bioakumulacji metali ciężkich oraz wysoką wartość energetyczną. A zatem wykorzystując omawiane odpady do celów nawozowych będzie ich coraz mniej trafiać na składowiska. Ponadto prowadząc badania zauważono, że stosując wyprodukowane z udziałem osadów ściekowych komposty mogą przyczynić się do zanieczyszczenia środowiska glebowego. Aby zapobiec takiej sytuacji proponuje się stosowanie mieszanin popiołowo-osadowych lub łączne nawożenie kompostem z dodatkiem popiołów, ponieważ popioły lotne pochodzące ze spalania węgla zawierają z reguły mniejszą ilość metali ciężkich niż komunalne osady ściekowe. Natomiast stosując umiarkowane dawki komunalnych osadów ściekowych lub kompostów wyprodukowanych z ich udziałem, nie zwiększa zawartości metali ciężkich w glebie nawet po długotrwałym stosowaniu, a jednocześnie poprawia się ich właściwości chemiczne. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, że komposty z komunalnego osadu ściekowego pod względem składu chemicznego oraz właściwości sanitarno-higienicznych można zaliczyć do grupy nawozów organicznych, a wysokowapniowy popiół z węgla brunatnego do grupy nawozów odkwaszających glebę. Współdziałanie kompostu z wysokowapniowym popiołem z węgla brunatnego zwłaszcza stosowanego co roku zwiększyło wartość opałową roślin przeznaczonych na cele energetyczne. Prezentowane systemy nawożenia nie miały ujemnego wpływu na skład chemiczny roślin oraz wskaźniki żyzności gleby. Powodując zwiększenie wartości ph KCL gleby mogą prowadzić do zwiększenia jej aktywności biologicznej, zwiększenia zawartości niektórych form makroskładników przyswajalnych dla roślin oraz zmniejszenia zawartości form rozpuszczalnych (łatwo przyswajalnych dla roślin) niektórych metali ciężkich (mangan, cynk, kadm, ołów, nikiel). Badania wskazały, że zastosowane systemy nawożenia nie miały ujemnego oddziaływania na środowisko. Stosując system nawożenia wysokowapniowym popiołem z węgla brunatnego nie można pominąć dodatkowego stosowania nawozów mineralnych. Wielkość ich dawek należy określić na podstawie zasobności gleb w składniki pokarmowe, wartość ph oraz potrzeb pokarmowych roślin. Reasumując uważam, że przedstawione cele we wniosku udało się osiągnąć ustalając, że odpady organiczne przetworzone na komposty oraz odpady paleniskowe mogą być stosowane w uprawie roślin, a w szczególności przeznaczonych na cele energetyczne przy niskich nakładach finansowych z jednoczesnym zmniejszeniem ich składowania na wysypiskach. Wprowadzając omawiane odpady komunalne i przemysłowe lub komposty 17

18 wyprodukowane z ich udziałem do gleb można poprawić bilans substancji organicznej oraz zwiększyć zawartość składników pokarmowych dla roślin w środowisku. Zmiany odczynu wpływają na uruchomienie lub retrogradację w glebie wielu składników pokarmowych potrzebnych roślinom. Stwierdzono, że rośliny przeznaczone na odnawialne źródła energii mogą redukować w środowisku glebowym wiele zanieczyszczeń poprzez ich pobranie. Następuje redukcja zanieczyszczeń przechodzących do atmosfery oraz wód gruntowych i powierzchniowych. W efekcie końcowym działania takie doprowadzają do zmniejszenia ilości wytwarzanych odpadów deponowanych na składowiskach. Uzyskane wyniki mogą mieć szerokie zastosowanie w praktyce ponieważ, miskant cukrowy jak i ślazowiec pensylwański jako wieloletnie rośliny energetyczne przy ustaleniu odpowiedniego systemu nawożenia z wykorzystaniem odpadów mogą być uprawiane na glebach bardzo kwaśnych i kwaśnych, a także chemicznie zdegradowanych. Bibliografia 1. Baran S., Wójcikowska-Kapusta A., Oleszczuk P., Żurawska G., Baranowska E., Marciniak M.,2005. Changes of pollutant content Turing sewage sludge composting process. Part I., Total polycyclic aromatic hydrocarbonus content. Chemia i Inżynieria Ekologiczna A 12(1-2): Baran S., Sewage sludge in agro-ecological economy. Zesz. Prob. Post. Nauk Rol. 499, Borkowska H., Styk B., Ślazowiec pensylwański. Uprawa i wykorzystanie. Wyd. AR Lublin SS: Cai Q.Y., Mo C.-H., Wu Q.-T., Zeng Q.-Y. & Katsoyiannis A. (2007). Contentration andspeciation of heavy metals in six different sewage sludge-composts. J. Hazard Mat. 147: DOI /j.jhazmet Ciećko Z., Nowak G., Lisowski J., Właściwości fizyczno-chemiczne gleby w warunkach stosowania popiołu z węgla kamiennego. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol., 409: Czekała J., Właściwości chemiczne kompostu wytworzonego z komunalnego osadu ściekowego i różnych bioodpadów. Jour. of research and applications in agricultural engineering, 53(3): Czyżyk F., Kozdraś M., Changes in carbon, nitrogen and phosphorus in sandy soil fertilized with compost from rural sewage sludge. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 499: Filipek T., Chemia rolna. Podstawy teoretyczne i analityczne. Wyd. AR Lublin, ss Gondek K., The content of various forms of heavy metals in sewage sludge and composts. Acta Agrophys. 8(4): He M., Tlan G. & Liang X.(2009). Phytotoxicity and speciation of copper, zinc and lead during the aerobics composting of savage sludge. J. Hazard. Mater. 163: DOI /j.jhazmat Iżewska A., Przydatność kompostów z komunalnego osadu ściekowego do nawożenia miskantusa cukrowego trawy Miscanthus sacchariflorus (Maxim.) Hack). Monografia Wyd. ZUT w Szczecinie ss: Kabata-Pendias A., Soil-plant transfer of trace elements an environment issue. Geoderma 12: Kruger R.A., Efektywne zagospodarowanie popiołów lotnych w Południowej Afryce. Mat. X Międzyn. Konf.,, Popioły z energetyki W-wa XI 2003:

19 14. Kwiatkowska B., Cierpiszewski R., Domka F., 2006.Wpływ kwaśnych opadów atmosferycznych na teksturę popiołów lotnych oraz biodostępnych metali. Ekol. Tech., 14, 2: Kuś J., Matyka M., Wybrane elementy agrotechniki roślin uprawianych na cele energetyczne. Nowoczesne technologie pozyskiwania i energetycznego wykorzystania biomasy. Instytut Energetyki: Łabętowicz J., Stępień W., Nawożenie roślin energetycznych (wierzba, miskant, ślazowiec). Nowoczesne technologie pozyskiwania i energetycznego wykorzystania biomasy. Instytut Energetyki: Maćkowiak Cz., Wartość nawozowa osadów ściekowych. Inż. Ekol. (3): Marttinen S.K., Hanninen K., Rintala J.A., Removal to DEHP in compost and aeration of sewage sludge. Chemosphere 54: DOI: /S (03) Meller E., Niedźwiedzki E., Meller E., Właściwości popiołów ze spalania w Elektrowni Dolna Odra zgromadzonych na składowisku przyzakładowym. Fol. Univ. Stetinensis 2001, Agricultura 78: Nair A., Juwarkar A., Devotta S., Study of speciation of metals in an industrial sludge and evaluation of metal chelators for their removal. J. Hazard. Mater. 152: Randal S.S., Bruce R.J., Zinc sorption by horizon soil as a function of ph. Soil. Sci. Soc. Am. J., 55: Rocznik Statystyczny Rzeczpospolitej Polski GUS Warszawa. 23. Rozporządzenie Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi z dnia 18 czerwca 2008 r. w sprawie wykonywania niektórych przepisów ustawy o nawozach i nawożeniu. DzU z dnia 2 lipca 2008 r. nr 119, poz Rozporządzenie Ministra Środowiska w sprawie komunalnych osadów ściekowych Dz.U Selivanovskaya S.Yu., Latypova V.Z., Effect of composted sewage sludge on microbial biomass, activity and pine seedlings in nursery forest. Waste Management, 26: DOI /j.wasman Stankowski S., Gibczyńska M., Bielińska E.J., Szczygielski T., Kanafek J., Popioły z energetyki ocena przydatności do celów nawozowych. Wyd. UPS, Puławy: Stankowski S., Krzywy E., Zawartość głównych składników pokarmowych dla roślin i metali ciężkich w nadkładach i podkładach modelu rekultywacyjnego składającego się z popiołu z węgla kamiennego oraz komunalnych osadów ściekowych. Cz. I. Zawartość głównych składników pokarmowych dla roślin. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 499: Stanisławska Glubiak E., Korzeniowska J., Ocena stanu odżywiania roślin. Oddział Krakowski Polskiego Towarzystwa Inżynierii Ekologicznej, Stacja Chemiczno Rolnicza, Wysokiński A., Kalembasa S., Wpływ kompostów z osadów ściekowych z tlenkiem wapnia i popiołem z węgla brunatnego oraz zawartość wapnia i magnezu w roślinach. Zesz. Prob. Post. Nauk Rol. 512: Yoshiaki S., Kazuo H., Aktualny stan skutecznego wykorzystania popiołu z węgla w Japonii. Mat. X Międzyn. Konf.,,,Popioły z energetyki W-wa,14-17 XI:

20 3. OMÓWIENIE POZOSTAŁYCH OSIĄGNIĘĆ NAUKOWO-BADAWCZYCH Główne kierunki prowadzonych badań: 1. Badania nad możliwością wykorzystania do celów nawozowych odpadów komunalnych i przemysłowych oraz ich wpływ na wielkość i jakość plonów roślin z uwzględnieniem stopnia kumulowania w nich metali ciężkich. 2. Oddziaływanie nawozów mineralnych, odpadów oraz kompostów wyprodukowanych z udziałem osadów ściekowych na kształtowanie żyzności gleb. 3. Możliwość produkcji kompostów z komunalnych osadów ściekowych i ich nawozowe wykorzystanie oraz oddziaływanie na środowisko. 4. Wpływ emisji zanieczyszczeń z emitorów zakładów przemysłowych na środowisko (zawartość metali ciężkich w glebach oraz wodach opadowych). 5. Produkcja mieszanek nawozowych i granulatów organiczno-mineralnych z odpadów poprodukcyjnych oraz ich wpływ na jakość plonów roślin i żyzność gleb Badania nad możliwością wykorzystania do celów nawozowych odpadów komunalnych i przemysłowych oraz ich wpływ na wielkość i jakość plonów roślin z oceną kumulowania w nich metali ciężkich Brałam udział w badaniach nad możliwością wykorzystania FeSO 4 7H 2 O do celów nawozowych oraz dokarmiania dolistnego roślin. Wyniki tych badań zamieszczono i opublikowano w pracach (1.1A, 1.2A, 1.8A, 1.9A). Przeprowadzone badania dotyczyły doświadczeń wazonowych, w których określono wpływ zróżnicowanych dawek FeSO 4 7H 2 O stosowanego z wieloskładnikowymi nawozami mineralnymi na wielkość plonu oraz niektóre cechy jakościowe roślin testowych. Rezultaty przeprowadzonych badań pozwalają na stwierdzenie, że FeSO 4 7H 2 O nie miał istotnego wpływu na wzrost plonów roślin testowych, ale przyczynił się do wzrostu zawartości ogólnej N, S i Fe we wszystkich roślinach. Jednocześnie wieloletnie doświadczenia wykazały, że stosowany odpad nie wpływał ujemnie na zawartość oraz pobieranie przez rośliny testowe P, K, Ca i Mg. Można stwierdzić, że FeSO 4 7H 2 O nie uwstecznia ani nie hamuje pobierania tych składników pokarmowych przez roślinę. Stwierdzono również, że na obiektach nawożonych odpadem poprodukcyjnym FeSO 4 7H 2 O zmniejszyła się zawartość Cd, Ni, Pb i Mn w testowanych roślinach. Nasuwa się wniosek, że odpad ten ogranicza pobranie niektórych metali ciężkich przez rośliny. 20

21 Kolejnym etapem badań w których brałam udział było stosowanie FeSO 4 7H 2 O w formie roztworu wodnego w doświadczeniu polowym. Osiągnięte rezultaty badań wskazały, że dokarmianie dolistne wodnym roztworem FeSO 4 7H 2 O bez i z dodatkiem mocznika na przeważającej większości obiektów doświadczenia spowodowało zwiększenie plonów roślin testowych oraz zawartości w nich S, Fe i N. Wyższe efekty w plonach roślin uzyskano po dodaniu do roztworu wodnego FeSO 4 7H 2 O mocznika. Najwyższe efekty uzyskano stosując II i III poziom (5,0 i 7,5% stężenia FeSO 4 7H 2 O) dokarmiania dolistnego roślin FeSO 4 7H 2 O. W doświadczeniach polowych stwierdzono, że dolistne dokarmianie wodnym roztworem FeSO 4 7H 2 O zwiększyło plon bulw ziemniaka, ziarna zbóż jarych oraz nasion rzepaku jarego. Wprowadzenie do wodnego roztworu mocznika FeSO 4 7H 2 O zwiększyło plony badanych roślin, w porównaniu z obiektem ze standardowym nawożeniem mineralnym wodnym roztworem mocznika. W wyniku przeprowadzonych badań, stwierdzono, FeSO 4 7H 2 O jako produkt odpadowy przy wytwarzaniu ditlenku tytanu zarówno w formie stałej (konsystencja pylista), jak i w płynnej, przyczynił się, w większości obiektów do zwiększenia plonów roślin oraz dostarczenia im składników pokarmowych między innymi N, S i Fe. Wykorzystanie FeSO 4 7H 2 O aktualnie w nawożeniu roślin ma duże znaczenie ze względu na niedobory siarki w glebach. Brałam udział w badaniach które dotyczyły produkcji kompostów z udziałem komunalnego osadu ściekowego oraz przetestowaniu ich w doświadczeniu wegetacyjnym z rzepakiem jarym. W wyniku bezpośredniego działania kompostów uzyskano zwyżki plonów nasion rzepaku jarego wynoszące od 29 do 50%, w porównaniu z obiektem kontrolnym. Nie stwierdzono zwiększenia zawartości makroskładników oraz metali ciężkich w nasionach i słomie rzepaku. Rezultaty badań opublikowano w pracach 1.8B, 1.9B, 1.13B. Uczestniczyłam w realizacji doświadczenia wegetacyjno-wazonowego, które miało określić wpływu kompostów wyprodukowanych z udziałem komunalnego osadu ściekowego i komponentów strukturotwórczych na zawartość metali ciężkich i makroskładników w życicy trwałej. W porównaniu z obiektem kontrolnym, większe efekty plonotwórcze uzyskano na obiektach z kompostami z 70% udziałem osadu ściekowego i 30% dodatkiem komponentów strukturotwórczych, niż na obiektach z kompostami, w których osad ściekowy i wycierka ziemniaczana stanowiły po 35% s.m. oraz 30% komponenty strukturotwórcze. Wszystkie wyprodukowane komposty, w porównaniu z kontrolą, zwiększyły w życicy trwałej zawartość mikroskładników, w tym również metali ciężkich (poza cynkiem), nie powodując 21