WPŁYW KOMPOSTÓW OSADOWO-POPIOŁOWYCH NA AKTYWNO ENZYMATYCZN GLEB WYTWORZONYCH NA TERENIE PO EKSPLOATACJI ZŁÓ SIARKI

Transkrypt

1 ZESZYTY PROBLEMOWE POST PÓW NAUK ROLNICZYCH 2009 z. 535: WPŁYW KOMPOSTÓW OSADOWO-POPIOŁOWYCH NA AKTYWNO ENZYMATYCZN GLEB WYTWORZONYCH NA TERENIE PO EKSPLOATACJI ZŁÓ SIARKI Stanisław Baran, El bieta Jolanta Bieli ska, Gra yna ukowska Instytut Gleboznawstwa i Kształtowania rodowiska, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie Wst p Otworowa eksploatacja siarki, polegaj ca na wytapianiu jej pod ziemi i wydobywaniu w postaci płynnej powoduje ekstremalne przekształcenia w rodowisku przyrodniczym, dewastuj c krajobraz [BARAN i in. 2004; SOŁEK-PODWIKA, CIARKOWSKA 2005]. Zniszczenia na eksploatowanych przez otworowe górnictwo siarki obszarach s tak wielkie, e niemo liwy jest bez intensywnych prac rekultywacyjnych powrót do warunków krajobrazowych, jakie wyst powały przed wprowadzeniem tego przemysłu [BARAN i in. 2004; UBERMAN, GORYLEWSKI 2008]. Pomiary aktywno ci enzymów glebowych pozwalaj na ocen stopnia ewolucji krajobrazów przemysłowych, a tak e na ocen skuteczno ci stosowanych sposobów rekultywacji [BIELI SKA 2006]. Podstawowe zalety biologicznych metod oceny funkcjonowania gleb, opartych na oznaczeniach enzymatycznych, to nie tylko mo liwo wykonywania seryjnych analiz, ale przede wszystkim zdolno sumarycznego wyra enia wpływu licznych czynników oraz dokonywania ocen parametrów niemo liwych do okre lenia w inny sposób, np. elementów metabolizmu komórkowego [BIELI SKA, MOCEK-PŁÓCINIAK 2009]. Celem pracy było zbadanie wpływu zastosowanych w procesie rekultywacji kompostów osadowo-popiołowych na aktywno enzymatyczn gleb wytworzonych na terenie po eksploatacji złó siarki. Materiał i metody Badania przeprowadzono w oparciu o do wiadczenie poletkowe zało one 30 IV 2002 r. na terenie byłej Kopalni Siarki Jeziórko. Na zdewastowanym mechanicznie i przez intensywne zakwaszenie gruncie, o składzie granulometrycznym piasku słabo gliniastego, zastosowano wapno poflotacyjne w dawce 300 Mg ha -1, a nast pnie zało ono poletka o powierzchni 15 m 2. Na poletka wprowadzono komposty wytworzone z komunalnego osadu ciekowego z oczyszczalni cieków ze Stalowej Woli z dodatkiem popiołów powstałych ze spalania w gla kamiennego z Elektrowni Stalowa Wola, w dawkach suchej masy 3, 6, i 9% (90, 180 i 270 Mg ha -1 ) w nast puj cych wariantach: kompost (100%); kompost (80%) + popiół (20%); kompost (70%) + popiół (30%). Komposty wymieszano z warstw gruntu do gł boko ci 20 cm i

2 16 S. Baran, E.J. Bieli ska, G. ukowska wysiano mieszank rekultywacyjn traw. Obiektem kontrolnym były poletka tylko wapnowane, bez kompostów. Zastosowane w do wiadczeniu odpady: osad ciekowy i popiół powstały ze spalania w gla kamiennego, charakteryzowały si zbli onymi zawarto ciami ołowiu: 19,8 i 19,5 mg kg -1 i miedzi: 62,8 i 52,8 mg kg -1, a w przypadku cynku i kadmu, ilo ci tych metali w popiołach były kilkakrotnie ni sze ni w osadzie ciekowym, odpowiednio: Zn 43,2 i 342,0 mg kg -1 i Cd 0,36 i 1,31 mg kg -1. Równie komposty sporz dzone na bazie zastosowanych odpadów cechowały si nisk zawarto ci metali ci kich, kwalifikuj ce je do zastosowania nie tylko w rekultywacji gleb na terenach zdegradowanych i zdewastowanych, ale tak e w produkcji rolniczej: Pb 25-32; Zn ; Cu ; Cd 1,78-2,38 mg kg -1 [BARAN, BIELI SKA 2003]. Próbki gleby do bada laboratoryjnych pobrano z gł boko ci 0-20 cm, z 5 punktów rozmieszczonych na powierzchni ka dego poletka, po zako czeniu okresu wegetacyjnego, w pa dzierniku 2008 roku. W okresie tym gleba znajduje si w stanie dynamicznej równowagi, utrzymuj cej bieg procesów biochemicznych tego rodowiska w granicach umiarkowanego nasilenia. Próbki indywidualne z poszczególnych powierzchni u redniano i wykonywano w nich oznaczenia w 3 powtórzeniach. W próbkach glebowych oznaczono aktywno czterech enzymów: dehydrogenaz [THALMANN 1968], fosfataz [TABATABAI, BREMNER 1969], ureazy [ZANTUA, BREMNER 1975] i proteazy [LADD, BUTLER 1972] oraz ph w 1 mol KCl dm -3, zawarto w gla organicznego (ISO 14235), azotu ogółem (ISO 13878) i przyswajalnych form fosforu metod Egnera- Riehma. Analiz statystyczn wykonano przy wykorzystaniu programu Statistica 6.0 PL. Wyniki i dyskusja Badane gleby cechowały si odczynem oboj tnym, co wi zało si z wprowadzeniem do rodowiska w technicznej fazie rekultywacji znacznych ilo ci wapna poflotacyjnego (w dawce 300 Mg ha -1 ). W glebach wszystkich poletek warto ci ph w 1 mol KCl dm -3 były wyrównane i kształtowały si w zakresie 6,9-7,2 (tabela 1). Po upływie 6 lat od zastosowania testowanych kompostów, zawarto ci w gla organicznego i azotu ogółem w analizowanych glebach były istotnie wi ksze ni w glebie kontrolnej (tab. 1). wiadczy to o rozwoju procesu glebotwórczego w zdewastowanym gruncie i skuteczno ci rekultywacji. Podstaw tworzenia si gleby na gruntach poprzemysłowych poddanych rekultywacji jest trwało zasobów wprowadzonej materii organicznej [KO MIT i in. 2006]. Najwi ksze ilo ci C organicznego i N ogółem w badanych glebach stwierdzono w przypadku aplikacji najwy szej dawki kompostów (9%), gdzie zawarto tych składników była około 2-3-krotnie wi ksza ni w gruncie wzbogaconym 3% dawk i około 4-6-krotnie wi ksze ni na obiekcie kontrolnym (tab. 1). Zwraca uwag wysoka zawarto C org. w glebie wzbogaconej kompostem z dodatkiem 20% popiołu w dawce 9% (22,60 g kg -1 ). Mogło to by spowodowane domieszk niespalonego w gla kamiennego w zastosowanych do rekultywacji popiołach, co potwierdza warto stosunku C:N (15,7) w glebie tego obiektu, statystycznie istotnie szersza ni w glebach pozostałych poletek (tab. 1). Obecno okruchów niespalonego w gla kamiennego (trudno podatnego na rozkład biologiczny) w popiołach stosowanych w rekultywacji gruntów poprzemysłowych stwierdzono w innych badaniach [BIELI SKA i in. 2008]. Zawarto przyswajalnych form fosforu (P), w gla organicznego (C), Tabela 1; Table 1

3 WPŁYW KOMPOSTÓW OSADOWO-POPIOŁOWYCH NA AKTYWNO azotu ogółem (N), stosunek C:N i ph Content of available forms of phosphorus (P), organic carbon (C), total nitrogen (N), C:N ratio and ph Obiekt Site Kompost (100%) Compost (100%) Kompost + popiół (20%) Compost + ash (20%) Kompost + popiół (30%) Compost + ash (30%) Dawka Dose ph P C N C:N KCl (mg kg -1 ) (g kg -1 ) 3% 6,9 25,3 a* 6,48 b 0,54 b 12,0 a 6% 7,0 29,8 a 13,00 c 0,96 c 13,5 a 9% 7,0 53,5 c 19,50 e 1,47 e 13,2 a 3% 7,0 38,3 b 8,16 b 0,62 b 13,1 a 6% 7,0 49,8 c 12,80 c 1,00 c 12,8 a 9% 7,0 78,7 e 22,60 f 1,44 e 15,7 b 3% 6,9 49,3 c 7,48 b 0,62 b 12,0 a 6% 7,1 63,2 d 13,50 c 1,22 d 11,0 a 9% 7,1 94,4 f 16,40 d 1,36 e 12,0 a Kontrola; Control 7,2 21,8 a 3,72 a 0,36 a 10,3 a * warto ci w kolumnie z t sam liter nie ró ni si istotnie przy p<0,05, test t ; values in column followed by the same letter are not significantly different at p<0.05, t - test Przeprowadzone w 2008 roku badania wykazały, e gleby u y nione kompostami cechowały si wyra nie wi ksz zawarto ci przyswajalnych form fosforu ni gleba kontrolna, gdzie zawarto tego składnika kształtowała si na niskim poziomie zasobno ci (tab. 1). Wskazuje to na wł czenie si zastosowanych kompostów do obiegu biologicznego i potwierdza skuteczno systemu rekultywacji. W przypadku poletek, na których wprowadzono kompost z osadu ciekowego (100%), statystycznie istotne ró nice zaznaczyły si wył cznie w obecno ci najwy szej dawki tego kompostu. Dodatek popiołu z w gla kamiennego do kompostów wpłyn ł istotnie na wzrost zawarto ci przyswajalnych form fosforu w glebach. Zawarto P przyswajalnego w glebach wzbogaconych kompostami osadowo-popiołowymi była około 1,5-2-krotnie wi ksza ni w glebach u y nionych kompostem z samego osadu ciekowego (tab. 1). Wzrost zawarto ci fosforu przyswajalnego w glebie pod wpływem nawo enia popiołami wykazały wieloletnie badania GIBCZY SKIEJ i in. [2005]. W rodowisku kwa nym znaczna cz fosforu tworzy trudno rozpuszczalne zwi zki z jonami Fe, Al i Mn lub uwodnionymi tlenkami elaza i glinu, wył czaj ce ten składnik z obiegu biologicznego. Popioły charakteryzuj si aktywn alkaliczno ci nadawan im przez CaO i inne składniki, a wysoka powierzchnia wła ciwa i drobnoziarnisto, czyni z nich dobry czynnik neutralizuj cy bardzo kwa ne grunty, co wpływa na utrzymanie wy szego poziomu przyswajalnych fosforanów poprzez wymian anionow i - uwalnianie H 2 PO 4 [GIBCZY SKA i in. 2005]. Tabela 2; Table 2 Aktywno enzymatyczna gleb. ADh dehydrogenazy (cm 3 H 2 kg -1 d -1 ), AF fosfatazy (mmol PNP kg -1 h -1 ), AU ureaza (mg N-NH 4 + kg -1 h -1 ), AP proteaza Enzymatic activity of soils. DhA dehydrogenases (cm 3 H 2 kg -1 d -1 ), PhA phosphatase (mmol PNP kg -1 h -1 ), UA urease (mg N-NH 4 + kg -1 h -1 ), PA protease (mg tyrosine kg -1 h -1 )

4 18 S. Baran, E.J. Bieli ska, G. ukowska Obiekt Site Kompost (100%) Compost (100%) Kompost + popiół (20%) Compost + ash (20%) Kompost + popiół (30%) Compost + ash (30%) Dawka Dose ADh DhA AF PhA AU UA AP PA 3% 2,09 c* 36,73 c 4,78 c 8,19 c 6% 3,26 e 47,65 d 5,51 d 9,73 d 9% 3,81 f 57,40 e 6,20 e 12,04 f 3% 1,62 b 21,38 b 3,79 b 6,85 b 6% 1,98 c 26,04 b 4,43 c 7,82 c 9% 3,02 e 40,71 c 6,03 e 10,31 d 3% 1,86 b 35,27 c 3,67 b 6,27 b 6% 2,54 d 40,88 c 4,51 c 7,60 c 9% 2,93 e 41,31 c 5,63 d 10,06 d Kontrola; Control 1,23 a 14,67 a 2,95 a 3,52 a * warto ci w kolumnie z t sam liter nie ró ni si istotnie przy p<0,05, test t ; values in column followed by the same letter are not significantly different at p<0.05, t - test Zastosowane w rekultywacji komposty stymulowały istotnie aktywno enzymatyczn analizowanych gleb (tab. 2). Wielko obserwowanych zmian w nasileniu badanych procesów biochemicznych zale na była od rodzaju enzymu. Aktywno dehydrogenaz, ureazy oraz proteazy zwi kszała si istotnie wraz ze wzrostem dawki wprowadzonych kompostów w glebach wszystkich poletek do wiadczalnych, co wi zało si z ilo ci dost pnych substratów w glowych dla drobnoustrojów i enzymów. W przypadku fosfataz efekt ten zanotowano wył cznie w glebach poletek u y nionych kompostem bez dodatku popiołów (tab. 2). Aktywno fosfataz w glebach wzbogaconych kompostami osadowo-popiołowymi była istotnie mniejsza ni w glebach poletek, na których zastosowano kompost z osadu ciekowego (100%). Obserwowane obni enie aktywno ci fosfataz w warunkach zastosowania popiołów wi - zało si ze wzbogaceniem rodowiska glebowego w fosfor przyswajalny (tab. 1). W wielu badaniach [AON, COLANERI 2001; MADEJON i in. 2001; PARHAM i in. 2002] wykazano, e nadmiar przyswajalnych form fosforu hamuje syntez fosfataz. Najwi ksz aktywno ci enzymatyczn cechowała si gleba u y niona najwy sz dawk (9%) kompostu bez dodatku popiołów. W glebie tego obiektu aktywno ureazy była około 2-krotnie wi ksza, aktywno dehydrogenaz i proteazy około 3-krotnie, a fosfataz około 4-krotnie wi ksza ni w glebie kontrolnej (tab. 2). Natomiast w warunkach aplikacji najwy szej dawki kompostów (9%), ale z dodatkiem 30% popiołu, aktywno wszystkich badanych enzymów była istotnie mniejsza ni w glebie u y nionej kompostem z samego osadu ciekowego (tab. 2). Badania MYSZKOWSKIEJ i COUFALA [2004] oraz KO MITA i in. [2006] wykazały, e popiół z w gla kamiennego stosowany w rekultywacji gruntów poprzemysłowych ulega po 2 latach zag szczeniu pogarszaj c stosunki powietrzno-wodne w rodowisku glebowym, co mo e negatywnie wpływa na rozwój mikroorganizmów i aktywno enzymów glebowych [AON, COLANERI 2001]. Zdaniem KO MITA i in. [2006] z upływem czasu nale y spodziewa si słabn cego oporu popiołów na przemiany fizyczne i chemiczne i powi kszania si dominuj cej roli mikroorganizmów i ro lin w rozwoju tych przemian. Podsumowuj c, nale y podkre li, e aktywno badanych enzymów w rekultywowanym gruncie kształtowała si na takim samym poziomie jak w glebach piaszczystych naturalnych ekosystemów le nych lub agroekosystemów o niezakłóconej

5 WPŁYW KOMPOSTÓW OSADOWO-POPIOŁOWYCH NA AKTYWNO równowadze biologicznej w rodowisku glebowym, co sprzyja rozwojowi procesów glebowych i wskazuje na pozytywne oddziaływanie zastosowanego systemu rekultywacji na przeobra enia badanego krajobrazu przemysłowego i jego coraz pełniejsze funkcjonowanie w rodowisku przyrodniczym. Wnioski 1. Zastosowane komposty osadowo-popiołowe stanowiły znacz cy potencjał substancji organicznej w wytworzonej glebie, co wiadczy o celowo ci ich wykorzystywania do odtwarzania i zast powania w gruntach pogórniczych zwi zków decyduj cych o podstawowych elementach yzno ci rodowiska glebowego, a tak e o skuteczno ci prowadzonej rekultywacji biologicznej na terenie byłej Kopalni Siarki Jeziorko. 2. Wykazany stymuluj cy wpływ u ytych w rekultywacji kompostów na aktywno enzymów odgrywaj cych istotn rol w transformacji glebowej materii organicznej oraz obiegu azotu i fosforu wskazuje na mo liwo szerokiego ich stosowania w rekultywacji gruntów poprzemysłowych. 3. Aktywizacja biologiczna pokrywy glebowej w krajobrazie przemysłowym powstałym na terenie po otworowej eksploatacji siarki mo e by realizowana poprzez wykorzystanie kompostów osadowo-popiołowych. 4. Zaproponowane testy enzymatyczne daj mo liwo okre lenia efektów rekultywacji krajobrazów przemysłowych. Literatura AON M.A., COLANERI A.C Temporal and spatial evolution of enzymatic activities and physico-chemical properties in an agricultural soil. Appl. Soil Ecol. 18: BARAN S., BIELI SKA E.J Zasoby i zagospodarowanie osadów ciekowych w Polsce. Mat. I Ogólnopolskiej Konf. Planowanie technologii kompostowania osadów ciekowych i innych bioodpadów. Kalbornia k. Działdowa, V 2003: BARAN S., WÓJCIKOWSKA-KAPUSTA A., UKOWSKA G., OLESZCZUK P Wykorzystanie kompostów do odtwarzania gleb na gruntach zdewastowanych przez intensywne zakwaszenie. Rocz. Glebozn. 55(2): BIELI SKA E.J Wpływ długoletniej emisji azotowej na aktywno enzymatyczn gleb le nych. Rocz. Glebozn. 57(1/2): BIELI SKA E.J., MOCEK-PŁÓCINIAK A The influence of the method of reclamation and selection of tree species for afforestation on changes in landscape degraded by fire. Archives of Environmental Protection 35(2): BIELI SKA E.J., WI NIEWSKI J., W GOREK T., ZUBALA T., STANKOWSKI S Osady ciekowe w rekultywacji składowisk popiołów z elektrowni, w: Gospodarka odpadami komunalnymi. Monografia, Tom IV. Komitet Chemii Analitycznej PAN. Red. K. Szyma ski, R. Sidełko. FENIKS, Koszalin: GIBCZY SKA M., MELLER E., STANKOWSKI S., WOŁOSZYK CZ., KORNA B Wpływ popiołu z w gla brunatnego na wła ciwo ci fizykochemiczne gleby lekkiej, w: Popioły z

6 20 S. Baran, E.J. Bieli ska, G. ukowska energetyki. Monografia: KO MIT A., CHUDECKA J., TOMASZEWICZ T Charakterystyka warunków rozwoju procesu glebotwórczego na składowisku popiołów z w gla kamiennego w ró nych wariantach do wiadczenia. Rocz. Glebozn. 57(1/2): LADD N., BUTLER J.H.A Short-term assays of soil proteolytic enzyme activities using proteins and dipeptide derivatives as substrates. Soil Biol. Biochem. 4: MADEJON E., BURGOS P., LOPEZ R., CABRERA F Soil enzymatic response to addition of heavy metals with organic residues. Biology and Fertility of Soils 34(3): MYSZKOWSKA A., COUFAL R Infiltracja wody przez wbudowan warstw popiołow. Konf. Nauk. Popioły z energetyki. Zakopane, 5-8 XII 2004: PARHAM J.A., DENG S.P., RAUN W.R., JOHNSON G.V Long-term cattle manure application in soil. I. Effect on soil phosphorus levels, microbial biomass C, and dehydrogenase and phosphatase activities. Biology and Fertility of Soils 35(5): SOŁEK-PODWIKA K., CIARKOWSKA K Aktywno dehydrogenaz gleb terenu byłej kopalni siarki w Grzybowie. Ogólnopolska konf. naukowa Rekultywacja rodowisk zdegradowanych. Lublin Janów Lubelski Jeziórko Machów Piaseczno, VIII 2005: TABATABAI M.A., BREMNER J.M Use of p-nitrophenyl phosphate for assay of soil phosphatase activity. Soil Biol. Biochem. 1: THALMANN A Zur Methodik derestimmung der Dehydrogenase aktivit in Boden mittels Triphenyltetrazoliumchlorid (TTC). Landwirtsch. Forsch. 21: UBERMAN R., GORYLEWSKI E Wybrane problemy rekultywacji i zagospodarowania wyrobisk i terenów poeksploatacyjnych w górnictwie siarki. Wyd. NOT, Tarnobrzeg: 2-8. ZANTUA M.I., BREMNER J.M Comparison of methods of assaying urease activity in soils. Soil Biol. Biochem. 7: Słowa kluczowe: gleby, rekultywacja, komposty osadowo-popiołowe, aktywno enzymatyczna Streszczenie W pracy badano wpływ zastosowanych w procesie rekultywacji kompostów osadowo-popiołowych na aktywno enzymatyczn gleb wytworzonych na terenie po eksploatacji złó siarki. Badania zlokalizowano na terenie byłej Kopalni Siarki Jeziórko. Na poletkach do wiadczalnych zastosowano komposty z komunalnego osadu ciekowego z dodatkiem popiołów powstałych ze spalania w gla kamiennego, w dawkach suchej masy 3, 6, i 9% (90, 180 i 270 Mg ha -1 ) w nast puj cych wariantach: kompost (100%); kompost (80%) + popiół (20%); kompost (70%) + popiół (30%). Wykazany stymuluj cy wpływ u ytych w rekultywacji kompostów na aktywno enzymów odgrywaj cych istotn rol w transformacji glebowej materii organicznej oraz obiegu azotu i fosforu wskazuje na mo liwo szerokiego ich stosowania w rekultywacji gruntów poprzemysłowych. INFLUENCE OF SLUDGE-ASH COMPOSTS ON ENZYMATIC ACTIVITY OF SOILS DEVELOPED AFTER SULFUR DEPOSIT EXPLOITATION

7 WPŁYW KOMPOSTÓW OSADOWO-POPIOŁOWYCH NA AKTYWNO Stanisław Baran, El bieta Jolanta Bieli ska, Gra yna ukowska Institute of Soil Science and Environment Management, University of Life Sciences, Lublin Key words: soils, reclamation, sludge-ash compost, enzymatic activity Summary The study aimed at evaluating the influence of sludge-ash composts applied during reclamation process on enzymatic activity of soils developed after sulfur deposit exploitation. Study was localized on terrain of former Sulfur Mine Jeziórko. Composts made of municipal sewage sludge with coal ash dust were used on experimental plots at following dry matter rates: 3, 6, and 9% (90, 180, and 270 Mg ha -1 ) in following variants: compost (100%); compost (80%) + ash (20%); compost (70%) + ash (30%). Confirmed stimulation effects of the composts applied for reclamation on the activities of enzymes playing significant role in transformation of soil organic matter as well as nitrogen and phosphorus circulation, indicated the possibility to their wide application for reclamation of post-industrial soils. Prof. dr hab. El bieta Jolanta Bieli ska Instytut Gleboznawstwa i Kształtowania rodowiska Uniwersytet Przyrodniczy ul. S. Leszczy skiego LUBLIN elzbieta.bielinska@up.lublin.pl

8 ZESZYTY PROBLEMOWE POST PÓW NAUK ROLNICZYCH 2009 z. 535: WPŁYW OSADU CIEKOWEGO I WEŁNY MINERALNEJ GRODAN STOSOWANYCH DO REKULTYWACJI GLEB SILNIE ZAKWASZONYCH NA ZAWARTO FORM OŁOWIU I NIKLU 1 Stanisław Baran, Anna Wójcikowska-Kapusta, Gra yna ukowska Instytut Gleboznawstwa i Kształtowania rodowiska, Pracownia Rekultywacji Gleb i Gospodarki Odpadami, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie Wst p Górnictwo odkrywkowe i otworowe siarki spowodowało intensywne procesy degradacji i dewastacji gleb [DULEWSKI, WTOREK 2000; GOŁDA 2000; JO CA 2002; UKOWSKA i in. 2003; BARAN i in. 2006a]. Wielorakie przekształcenia rodowiska glebowego sprawiaj, e rekultywacja zniszczonych terenów stanowi du e wyzwanie w zakresie oceny stanu rodowiska i dostosowywania do niego sposobów rekultywacji, a tak e oceny zachodz cych zmian w nowo ukształtowanym rodowisku. O przydatno ci osadów ciekowych do rolniczego ich wykorzystania decyduje oprócz ska enia bakteriologicznego i parazytologicznego, zawarto substancji toksycznych, w tym zawarto metali ci kich [BARAN 1992; JAKUBUS 2006]. Wełna mineralna Grodan to naturalny produkt wytworzony ze skał magmowych, u ywany w szklarniach jako cenne podło e, ale istnieje problem z jej zagospodarowaniem po wykorzystaniu w produkcji ogrodniczej [BODZIAN, O WIECIMSKI 1993]. St d te prowadzone s badania nad wykorzystaniem jej do rekultywacji gleb zdewastowanych [BARAN i in. 2006a, 2008]. Celem niniejszych bada jest analiza wpływu ró nych sposobów rekultywacji zdewastowanego, przez eksploatacj siarki gruntu na zawarto w nim ró nych frakcji ołowiu i niklu. Materiał i metody bada Do wiadczenie poletkowe zało ono na zdewastowanym terenie w obszarze wpływu Kopalni Siarki Jeziórko. Do odkwaszenia gruntu (piasek słabogliniasty) zastosowano wapno poflotacyjne (100 t ha -1 ), a do u y nienia, w ró nych dawkach wełn mineraln Grodan (dawki 200, 400 i 800 m 3 ha -1 ), na tle melioracyjnej (100 ton 1 Praca naukowa finansowana ze rodków na nauk w latach jako projekt badawczorozwojowy Nr R

9 24 S. Baran, A. Wójcikowska-Kapusta, G. ukowska s.m. ha -1 ) dawki osadu ciekowego z komunalnej oczyszczalni cieków ze Stalowej Woli (tab. 1). Zastosowane substancje oraz nawozy mineralne mieszano z gruntem przy u yciu brony talerzowej i glebogryzarki. Na tak przygotowanym gruncie wytyczono poletka o powierzchni 5 arów. Obiekty kontrolne stanowiły: utwór bezglebowy odkwaszony wapnem poflotacyjnym i nawo ony corocznie NPK w dawkach: 80 kg N ha -1 (saletra amonowa); 40 kg P ha -1 (superfosfat pojedynczy); 60 kg K ha -1 (sól potasowa) oraz utwór bezglebowy odkwaszony wapnem i u y niony dawk melioracyjn osadu ciekowego. Na poletkach tych wysiano mieszank rekultywacyjn traw. Do bada laboratoryjnych pobierano próbki gruntu z warstwy powierzchniowej (0-20 cm) na pocz tku do wiadczenia, a nast pnie przez 3 lata, pod koniec wegetacji (pa dziernik). W pobranych próbkach gruntu, po ich mineralizacji w mieszaninie st onych kwasów HNO 3 i HClO 4 (5:4) oznaczono formy ogólne Pb i Ni. Przeprowadzono równie analiz sekwencyjn tych pierwiastków metod MacLarena, Crowforda w modyfikacji BOGACZA [1996]. Oznaczono nast puj ce frakcje pierwiastków: I wodnorozpuszczalna w H 2 O redestylowanej, II - rozpuszczalna w 0,05 mol CaCl 2 dm -3, III rozpuszczalna w 2,5% CH 3 COOH, IV rozpuszczalna w 0,1 mol K 2 P 4 O 7 dm -3. Pierwiastki te oznaczono metod ICP na spektrometrze ICP-AES firmy Leeman Labs, model PS 950. Wyniki bada i dyskusja Wła ciwo ci materiałów zastosowanych w do wiadczeniach Do wiadczenie poletkowe zało ono na gruncie o składzie granulometrycznym piasku słabogliniastego, silnie zakwaszonym, o niskiej zawarto ci w gla organicznego (2,1 g kg -1 ), ołowiu (8,4 mg kg -1 ), niklu (4,55 mg kg -1 ). Grunt ten posiadał równie złe wła ciwo ci sorpcyjne i wodne [BARAN 2006; BARAN i in a, b]. Wełna mineralna Grodan, pochodz ca z upraw ogrodniczych pod osłonami charakteryzowała si korzystnymi wła ciwo ciami sorpcyjnymi. Odpad ten posiadał tak e wysok zdolno zatrzymywania wody. Charakteryzował si równie wysok zawarto ci magnezu i wapnia oraz korzystn zawarto ci : azotu, fosforu i potasu, ponadto zawierał 35,5 mg Pb kg -1 i 9,3 mg Ni kg -1 [BARAN i in. 2006a, b, 2008]. Komunalny osad ciekowy charakteryzował si korzystnymi wła ciwo ciami sorpcyjnymi oraz wysok zawarto ci w gla organicznego i azotu [BARAN 1992; UKOWSKA i in. 2003]. Zawarto metali ci kich kształtowała si na poziomie: Pb - 29,2 mg kg -1 oraz Ni - 55,1 mg kg -1, spełniał równie wymagania sanitarne. Wpływ osadu ciekowego i wełny mineralnej Grodan na formy ołowiu w rekultywowanym gruncie Zastosowany do rekultywacji zdewastowanego gruntu osad ciekowy i wełna mineralna zwi kszyły w niewielkim stopniu zawarto ołowiu w stosunku do kontroli I i II. rednia zawarto omawianego pierwiastka w badanym gruncie mie ciła si w zakresie 8,1 do 15,1 mg kg -1. We wszystkich wariantach rekultywacyjnych zawarto ołowiu całkowitego zwi kszała si w miar wzrastaj cych dawek wełny. Grunt, na który zastosowano zró nicowane dawki wełny i NPK charakteryzował si najwy sz redni zawarto ci omawianego pierwiastka (tab. 2). Tabela 1; Table 1

10 WPŁYW OSADU CIEKOWEGO I WEŁNY MINERALNEJ GRODAN Schemat do wiadczenia poletkowego Scheme of the plot experiment Sposoby rekultywacji; Reclamation methods NPK: 80, 40, 60 (kontrola); NPK: 80, 40, 60 (control) Osad ciekowy (kontrola); Sewage sludge (control) Osad ciekowy+wełna 200 m 3 ha -1 ; Sewage sludge+wool 200 m 3 ha -1 Osad ciekowy+wełna 400 m 3 ha -1 ; Sewage sludge+wool 400 m 3 ha -1 Osad ciekowy+wełna 800 m 3 ha -1 ; Sewage sludge+wool 800 m 3 ha -1 Wełna 200 m 3 ha -1 ; Wool 200 m 3 ha -1 Wełna 400 m 3 ha -1 ; Wool 400 m 3 ha -1 Wełna 800 m 3 ha -1 ; Wool 800 m 3 ha -1 Wełna 200 m 3 ha -1 +NPK (80, 40, 60); Wool 200 m 3 ha -1 +NPK (80, 40, 60) Wełna 400 m 3 ha -1 +NPK (80; 40; 60); Wool 400 m 3 ha -1 +NPK (80, 40, 60) Wełna 800 m 3 ha -1 +NPK (80; 40; 60); Wool 800 m 3 ha -1 +NPK (80, 40, 60) Zawarto ołowiu wodnorozpuszczalnego była bardzo mała, nie przekraczała 0,2 mg kg -1 (tab. 2). Równie procentowy udział tej formy w całkowitej zawarto ci nie przekraczał 2% (tab. 3). Grunt z kontroli I i II charakteryzował si wi ksz zawarto ci tej frakcji, a tak e wy szym procentowym udziałem w całkowitej zawarto ci ni z ró nych wariantów nawozowych. Wyj tek stanowił grunt, na który zastosowano osad ciekowy i 800 m 3 wełny ha -1 oraz 400 m 3 wełny ha -1. W próbkach z tych poletek stwierdzono zbli on do punktów kontrolnych zawarto tej formy ołowiu. Tabela 2; Table 2 rednia (z 3 lat bada ) zawarto form ołowiu w gruncie z do wiadczenia poletkowego The average content (for 3 years) of lead in the ground from plot experiment Kontrola I (NPK) Control I (NPK) Sposoby rekultywacji Reclamation methods Kontrola II (osad ciekowy) Control II (sewage sludge) Pb całkowity Formy rozpuszczalne w: Forms soluble in: Pb total H 2O CaCl 2 CH 3COOH K 4P 2O 7 (mg kg -1 ) ,1 0,17 0,17 0,03 0,64 8,1 0,10 0,08 0,77 3,82 Osad ciekowy+wełna 200 m 3 ha -1 8,4 0,05 0,05 0,72 2,26 Sewage sludge wool 200 m 3 ha -1 Osad ciekowy+wełna 400 m 3 ha -1 10,3 0,04 0,07 0,09 2,13 Sewage sludge+wool 400 m 3 ha Osad ciekowy+wełna 800 m 3 ha -1 11,4 0,16 0,18 0,11 1,48 Sewage sludge+wool 800 m 3 ha -1 Wełna 200 m 3 ha -1 ; Wool 200 m 3 ha -1 8,9 0,01 0,10 0,07 1,04 Wełna 400 m 3 ha -1 ; Wool 400 m 3 ha -1 9,4 0,14 0,22 0,17 0,89 Wełna 800 m 3 ha -1 ; Wool 800 m 3 ha -1 15,1 0,07 0,03 0,22 1,94

11 26 Wełna 200 m 3 ha -1 +NPK Wool 200 m 3 ha -1 +NPK Wełna 400 m 3 ha -1 +NPK Wool 400 m 3 ha -1 +NPK Wełna 800 m 3 ha -1 +NPK Wool 800 m 3 ha -1 +NPK S. Baran, A. Wójcikowska-Kapusta, G. ukowska 13,3 0,07 0,10 0,11 0,94 13,3 0,01 0,13 0,33 3,23 15,1 0,06 0,10 0,44 2,02 Procentowy udział frakcji ołowiu w całkowitej jego zawarto ci Percentage share of lead fractions in its total content Sposoby rekultywacji Reclamation methods Formy rozpuszczalne w: Forms soluble in: Tabela 3; Table 3 H 2O CaCl 2 CH 3COOH K 4P 2O 7 Kontrola I (NPK); Control I (NPK) 1,87 1,87 0,33 7,03 Kontrola II (osad ciekowy); Control II (sewage sludge) 1,23 0,99 9,51 47,16 Osad ciekowy+wełna 200 m 3 ha -1 0,59 0,59 8,57 26,90 Sewage sludge+wool 200 m 3 ha -1 Osad ciekowy+wełna 400 m 3 ha -1 0,39 0,68 0,87 20,68 Sewage sludge+wool 400 m 3 ha -1 Osad ciekowy+wełna 800 m 3 ha -1 1,40 1,58 0,96 12,98 Sewage sludge+wool 800 m 3 ha -1 Wełna 200 m 3 ha -1 ; Wool 200 m 3 ha -1 0,11 1,12 0,89 11,68 Wełna 400 m 3 ha -1 ; Wool 400 m 3 ha -1 1,49 2,34 1,81 9,47 Wełna 800 m 3 ha -1 ; Wool 800 m 3 ha -1 0,46 0,20 1,46 12,85 Wełna 200 m 3 ha -1 +NPK; Wool 200 m 3 ha -1 +NPK 0,53 0,75 0,83 7,07 Wełna 400 m 3 ha -1 +NPK; Wool 400 m 3 ha -1 +NPK 0,08 0,98 2,48 24,29 Wełna 800 m 3 ha -1 +NPK; Wool 800 m 3 ha -1 +NPK 0,40 0,66 2,91 13,38 Zawarto ołowiu rozpuszczalnego w CaCl 2 była zró nicowana w poszczególnych wariantach nawozowych. Procentowy udział w całkowitej zawarto ci mie cił si w przedziale 0,20 do 2,34%. Podobnie jak w przypadku ołowiu wodnorozpuszczalnego, najwi cej tej formy stwierdzono w gruncie, na który zastosowano NPK (kontrola I), osad ciekowy i 800 m 3 wełny ha -1 oraz 400 m 3 wełny ha -1 (tab. 3). Ołów rozpuszczalny w kwasie octowym stanowił równie niewielki procent całkowitej zawarto ci (od 0,33 do 9,51%). Najmniejsz zawarto ci tej frakcji charakteryzował si grunt z kontroli I, a najwi ksz z kontroli II, rekultywowany osadem ciekowym. W wariantach rekultywacyjnych ze zró nicowanymi dawkami wełny i wełny z NPK obserwowano zwi kszaj c si rozpuszczalno tej formy ołowiu wraz ze zwi kszaj cymi si dawkami tego odpadu. Natomiast DOMA SKA [2006] nie stwierdziła w swoich badaniach wpływu zastosowanego do nawo enia osadu sciekowego na zawarto rozpuszczalnego w 1 mol HCl ołowiu w glebie. Ołów rozpuszczalny w K 4 P 2 O 7, zwi zany z próchnic, stanowił najwi kszy procentowy udział ze wszystkich analizowanych form. W poszczególnych wariantach nawozowych procentowy udział tej formy w całkowitej zawarto ci zawierał si w przedziale od 7,03 do 47,16%. Osad ciekowy stosowany do rekultywacji powodował kilkukrotny wzrost tej frakcji w badanym gruncie w stosunku do gruntu kontrolnego I. Dodatek wełny do gruntu z zastosowanym osadem ciekowym, powodował (%)

12 WPŁYW OSADU CIEKOWEGO I WEŁNY MINERALNEJ GRODAN systematyczne zmniejszanie si ołowiu zwi zanego z próchnic. W wariantach z wełn i wełn z NPK nie stwierdzono ukierunkowanych zmian w zawarto ci tej formy ołowiu. Wpływ osadu ciekowego i wełny mineralnej Grodan na formy niklu w rekultywowanym gruncie rednia zawarto niklu całkowitego w gruncie do wiadczenia poletkowego mie ciła si w zakresie 6,7 14,8 mg kg -1. We wszystkich wariantach nawozowych najwi ksz zawarto niklu stwierdzono w gruncie o najwy szej dawce wełny mineralnej (tab. 4). Tabela 4; Table 4 rednia (z 3 lat bada ) zawarto form niklu w gruncie z do wiadczenia poletkowego The average content (for 3 years) of nickel in the ground from plot experiment Sposoby rekultywacji Reclamation methods Ni całkowity Ni total Formy rozpuszczalne w; Forms soluble in: H 2O CaCl 2 CH 3COOH K 4P 2O 7 (mg kg -1 ) Kontrola I (NPK); Control I (NPK) 6,7 0,03 0,00 0,21 0,81 Kontrola II (osad ciekowy) Control II (sewage sludge) 7,3 0,02 0,05 0,67 1,13 Osad ciekowy+wełna 200 m 3 ha -1 7,3 0,04 0,05 1,28 1,10 Sewage sludge+wool 200 m 3 ha -1 Osad ciekowy+wełna 400 m 3 ha -1 9,5 0,06 0,04 0,75 1,09 Sewage sludge+wool 400 m 3 ha -1 Osad ciekowy+wełna 800 m 3 ha -1 11,7 0,06 0,05 2,39 0,75 Sewage sludge+wool 800 m 3 ha -1 Wełna 200 m 3 ha -1 ; Wool 200 m 3 ha -1 7,3 0,04 0,03 0,45 0,52 Wełna 400 m 3 ha -1 ; Wool 400 m 3 ha -1 8,8 0,01 0,01 0,65 0,14 Wełna 800 m 3 ha -1 ; Wool 800 m 3 ha -1 14,8 0,01 0,03 0,76 0,77 Wełna 200 m 3 ha -1 +NPK Wool 200 m 3 ha -1 +NPK Wełna 400 m 3 ha -1 +NPK Wool 400 m 3 ha -1 +NPK Wełna 800 m 3 ha -1 +NPK Wool 800 m 3 ha -1 +NPK 11,4 0,03 0,02 0,51 0,41 10,5 0,04 0,02 0,56 0,45 13,7 0,04 0,05 0,54 0,54 Procentowy udział frakcji niklu w całkowitej jego zawarto ci Percentage share of nickel fractions in its total content Sposoby rekultywacji Reclamation methods Formy rozpuszczalne w: Forms soluble in: Tabela 5; Table 5 H 2O CaCl 2 CH 3COOH K 4P 2O 7 Kontrola I (NPK); Control I (NPK) 0,45 0,0 3,13 12,10 Kontrola II (osad ciekowy) 0,27 0,68 9,18 15,48 (%)

13 28 S. Baran, A. Wójcikowska-Kapusta, G. ukowska Control II (sewage sludge) Osad ciekowy+wełna 200 m 3 ha -1 0,55 0,68 17,53 15,07 Sewage sludge+wool 200 m 3 ha -1 Osad ciekowy+wełna 400 m 3 ha -1 0,63 0,42 7,89 11,47 Sewage sludge+wool 400 m 3 ha -1 Osad ciekowy+wełna 800m 3 ha -1 0,51 0,43 20,43 6,41 Sewage sludge+wool 800 m 3 ha -1 Wełna 200 m 3 ha -1 ; Wool 200 m 3 ha -1 0,55 0,41 6,16 7,12 Wełna 400 m 3 ha -1 ; Wool 400 m 3 ha -1 0,11 0,11 7,39 1,59 Wełna 800 m 3 ha -1 ; Wool 800 m 3 ha -1 0,07 0,20 5,13 2,77 Wełna 200 m 3 ha -1 +NPK Wool 200 m 3 ha -1 +NPK Wełna 400 m 3 ha -1 +NPK Wool 400 m 3 ha -1 +NPK Wełna 800 m 3 ha -1 +NPK Wool 800 m 3 ha -1 +NPK 0,26 0,17 4,47 3,60 0,38 0,19 5,33 4,28 0,29 0,36 5,14 5,14 Zawarto niklu rozpuszczalnego w wodzie i w CaCl 2 była zbli ona, a wariant nawozowy nie miał wpływu na zawarto ich w badanym gruncie (tab. 4). Zawarto tych form wahała si od 0,0 do 0,06 mg kg -1. Procentowy udział omawianych form w całkowitej zawarto ci nie przekraczał 0,7% (tab. 5). Zawarto niklu rozpuszczalnego w kwasie octowym była wi ksza od wcze niej omawianych form i mie ciła si w przedziale od 0,21 do 2,39 mg kg -1. Grunt z wapnem i osadem ciekowym (kontrola II) oraz grunt u y niany osadem ciekowym i wełn mineraln charakteryzował si wi ksz zawarto ci tej formy niklu. Równie procentowy udział był wi kszy w wy ej wymienionych kombinacjach ni w pozostałych. Frakcja ta stanowiła od 3,13 do 20,43% całkowitej zawarto ci. Podobnie kształtowała si zawarto niklu zwi zanego z próchnic. Jego zawarto wahała si od 0,14 do 1,13 mg kg -1, co stanowiło 1,59 do 15,48%. Grunt rekultywowany osadem ciekowym i wełn charakteryzował si wy szym procentowym udziałem tej frakcji ni pozostałe. Wnioski 1. W rekultywowanym gruncie stwierdzono naturaln, ale zró nicowan pod wpływem stosowanych wariantów rekultywacyjnych zawarto ołowiu i niklu. 2. Rosn ce dawki wełny mineralnej powodowały wzrost zawarto ci ołowiu i niklu. 3. Procentowy udział poszczególnych frakcji w całkowitej zawarto ci analizowanych pierwiastków tworzy szereg: Ni: CH 3 COOH K 4 P 2 O 7 >CaCl 2 >H 2 O Pb: K 4 P 2 O 7 >CH 3 COOH>CaCl 2 >H 2 O 4. Dodatek osadu ciekowego powodował zwi kszenie zawarto ci ołowiu i niklu rozpuszczalnych w CH 3 COOH oraz zwi zanych z próchnic form niklu. Literatura BARAN S The type of sewage sediments and the mineralization process of their

14 WPŁYW OSADU CIEKOWEGO I WEŁNY MINERALNEJ GRODAN organic substance and the zinc content in a plant. Polish J. of Soil Sci. XXV(2): BARAN S Avability to use used of mineral wool in postmining reclamation. Development in Production and Use of New Agrochemicals. Chemistry for Agriculture (red. H. Górecki, Z. Dobrza ski, P. Kafarski), Chech-Pol Trade, Prague-Brussels 7: BARAN S., WÓJCIKOWSKA-KAPUSTA A., UKOWSKA G. 2006a. Ocena przydatno ci osadu ciekowego i wełny mineralnej Grodan do rekultywacji gruntu bezglebowego na podstawie zawarto ci przyswajalnych form fosforu, potasu i magnezu. Rocz. Glebozn. LVII(1/2): BARAN S., UKOWSKA G., WÓJCIKOWSKA-KAPUSTA A. 2006b. Wpływ kompostów osadowopopiołowych na zawarto metali ci kich w rekultywowanym gruncie. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 512: BARAN S., WÓJCIKOWSKA-KAPUSTA A., UKOWSKA G Wpływ sposobu rekultywacji utworów bezglebowych na zawarto miedzi i cynku w gruncie i mieszance traw. Gospodarka Surowcami Mineralnymi 24(2/3): BOGACZ W Badania nad formami mikroelementów w glebach Belgii. Cz. I. Procedura frakcjonowania metali w glebach. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 434: BODZIAN T., O WIECIMSKI W Grodan, wiod ce podło e w uprawach bezglebowych. Hasło Ogrodnicze 8: 6-7. DOMA SKA J Wpływ materii organicznej i wapnowania na zawarto w glebie ołowiu ogółem i rozpuszczalnego w 1 mol HCl dcm -3. Zesz. Prob. Post. Nauk Rol. 512: DULEWSKI J., WTOREK L Problemy przywracania warto ci u ytkowych gruntom zdegradowanym działalno ci górnicz. PTIE, In ynieria Ekologiczna 1, Ochrona i rekultywacja gruntów. Wyd. Ekoin ynieria: GOŁDA T Podstawowe uwarunkowania rekultywacji terenów pogórniczych Kopalni Siarki Jeziórko. PTIE, In ynieria Ekologiczna 1, Ochrona i rekultywacja gruntów. Wyd. Ekoin ynieria: JAKUBUS M Wpływ wieloletniego stosowania osadu ciekowego na zmiany wybranych wła ciwo ci chemicznych gleby. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 512: JO CA M Problemy rekultywacji i zagospodarowania terenów górniczych w kopalni siarki Jeziórko. Materiały III Mi dzynarodowej Naukowej Odpady organiczne i produktywno agrocenozy. Lublin, VI 2002: UKOWSKA G., FLIS-BUJAK M., BARAN S Charakterystyka substancji organicznej gruntów silnie zakwaszonych poddanych rekultywacji, w: Gleba w rodowisku. Skiba S., Drewnik M., Kasprzak A. (red.), Kraków: Słowa kluczowe: osady ciekowe, wełna mineralna, rekultywacja, ołów, nikiel Streszczenie W pracy analizowano wpływ ró nych sposobów rekultywacji z wykorzystaniem osadów ciekowych i wełny mineralnej Grodan na formy ołowiu i niklu. Rekultywowany grunt charakteryzował si naturaln zawarto ci tych pierwiastków. Wy sze dawki wełny powodowały zwi kszenie zawarto ci w gruncie obu metali. Dodatek osadu ciekowego powodował zwi kszenie zawarto ci ołowiu i niklu

15 30 S. Baran, A. Wójcikowska-Kapusta, G. ukowska rozpuszczalnych w CH 3 COOH oraz form niklu zwi zanych z próchnic. W badanym gruncie formy ołowiu i niklu zwi zane z próchnic i niklu rozpuszczalne w kwasie octowym stanowiły najwi kszy procentowy udział w stosunku do całkowitej ich zawarto ci. THE INFLUENCE OF SEWAGE SLUDGE AND GRODAN MINERAL WOOL USED FOR RECLAMATION OF STRONGLY ACIDIFIED SOILS ON CONCENTRATIONS OF VARIOUS LEAD AND NICKEL FORMS Stanisław Baran, Anna Wójcikowska-Kapusta, Gra yna ukowska Institute of Soil Science and Environment, University of Life Sciences, Lublin Key words: sewage sludge, mineral wool, acidified soils, reclamation, lead, nickel Summary Different ways of soil reclamation with application of sewage sludge and Grodan mineral wool on various forms of lead and nickel were analyzed. The reclaimed ground had natural concentration of the elements studied. Higher doses of wool caused an increase in contents of both metals in the soil. Addition of sewage sludge increased the contents of lead and nickel soluble in CH 3 COOH and nickel forms bound with humus substances. The forms of lead and nickel bound with humus and nickel extracted in acetic acid constituted the highest percentage share in relation to their total contents in studied soils. Prof. dr hab. Stanisław Baran Instytut Gleboznawstwa i Kształtowania rodowiska Uniwersytet Przyrodniczy ul. S. Leszczy skiego LUBLIN barst@o2.pl

16 ZESZYTY PROBLEMOWE POST PÓW NAUK ROLNICZYCH 2009 z. 535: ZAWARTO RT CI W GLEBACH REKULTYWOWANYCH OSADEM CIEKOWYM I WEŁN MINERALN GRODAN 1 Stanisław Baran, Anna Wójcikowska-Kapusta, Gra yna ukowska Instytut Gleboznawstwa i Kształtowania rodowiska, Pracownia Rekultywacji Gleb i Gospodarki Odpadami, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie Wst p Rt, ołów i arsen s wymieniane jako najbardziej niebezpieczne w ród metali ci kich, zaliczane s do tak zwanych metali mierci, poniewa mog zaburza funkcjonowanie układu nerwowego człowieka, uszkadza w trob i nerki, a tak e działa kancerogennie. ródłem rt ci w glebach mog by czynniki geologiczne, jak równie antropogeniczne [KABATA-PENDIAS, PENDIAS 1999]. Rt i inne metale ci kie, dostarczane do gleby z nawozami organicznymi, nie stwarzaj du ych zagro e, natomiast osady ciekowe obarczone s cz sto znacznymi zawarto ciami metali ci kich [OCIEPA i in. 2007]. Dopuszczalna zawarto rt ci w glebie wynosi 2 mg kg -1 s.m. [ROZPORZ DZENIE 2002]. Celem przedstawionej pracy była ocena zawarto ci rt ci w glebie rekultywowanej osadem ciekowym i wełn mineraln Grodan, z do wiadczenia wazonowego, prowadzonego w warunkach ci le kontrolowanych. Materiał i metody Badania prowadzono w oparciu o do wiadczenie wazonowe, które miało na celu ocen przydatno ci odpadów (osad ciekowy ze Stalowej Woli, wełna mineralna Grodan) do rekultywacji i odbudowy gleb na gruntach słabej jako ci. Wazony stanowiły pojemniki plastikowe o pojemno ci 12 dm 3, które w 4 powtórzeniach napełniono po 10 kg bezglebowym utworem piaszczystym z okre lonymi dodatkami (tab. 1). Utwór bezglebowy pobrano z obszaru oddziaływania kopalni siarki w Jeziórku. Nawozy mineralne stosowano w dawkach: N - 80 kg ha -1 (saletra amonowa), P 40 kg ha -1 (fosforan amonu), K 60 kg ha -1 (sól potasowa). W wazonach uprawiano przez 2 sezony wegetacyjne mieszank rekultywacyjn traw. Próbki do analiz pobrano w dwóch terminach - po przygotowaniu wazonów, a nast pnie jesieni po ostatnim zbiorze traw. Tabela 1; Table 1 1 Praca naukowa finansowana ze rodków na nauk w latach jako projekt badawczorozwojowy Nr R

17 32 S. Baran, A. Wójcikowska-Kapusta, G. ukowska Schemat do wiadczenia wazonowego Scheme of the pot experiment Sposoby rekultywacji; Reclamation methods Grunt bez dodatków - kontrola I; Soil before reclamation control I NPK (80, 40, 60) - kontrola II; NPK (80, 40, 60) control II Osad ciekowy (10 t ha -1 ) - kontrola III; Sewage sludge (10 t ha -1 ) control III Osad ciekowy (100 t ha -1 ) - kontrola IV; Sewage sludge (100 t ha -1 ) control IV Wełna 200 m 3 ha -1 ; Wool 200 m 3 ha -1 Wełna 400 m 3 ha -1 ; Wool 400 m 3 ha -1 Wełna 800 m 3 ha -1 ; Wool 800 m 3 ha -1 Wełna 200 m 3 ha -1 +NPK; Wool 200 m 3 ha -1 +NPK Wełna 400 m 3 ha -1 +NPK; Wool 400 m 3 ha -1 +NPK Wełna 800 m 3 ha -1 +NPK; Wool 800 m 3 ha -1 +NPK Wełna 200 m 3 ha -1 +osad ciekowy 10 t ha -1 ; Wool 200 m 3 ha -1 +sewage sludge 10 t ha -1 Wełna 400 m 3 ha -1 +osad ciekowy 10 t ha -1 ; Wool 400 m 3 ha -1 +sewage sludge 10 t ha -1 Wełna 800 m 3 ha -1 +osad ciekowy 10 t ha -1 ; Wool 800 m 3 ha -1 +sewage sludge 10 t ha -1 Wełna 200 m 3 ha -1 +osad ciekowy 100 t ha -1 ; Wool 200 m 3 ha -1 +sewage sludge 100 t ha -1 Wełna 400 m 3 ha -1 +osad ciekowy 100 t ha -1 ; Wool 400 m 3 ha -1 +sewage sludge 100 t ha -1 Wełna 800 m 3 ha -1 +osad ciekowy 100 t ha -1 ; Wool 800 m 3 ha -1 +sewage sludge 100 t ha -1 W pobranym materiale glebowym oznaczono ph w 1 mol KCl dm -3 metod potencjometryczn, zawarto C org. metod Tiurina w modyfikacji Simakowa oraz całkowit zawarto rt ci metod absorpcji atomowej, technik zimnych par, na aparacie Analizator Rt ci MA Wyniki bada i dyskusja Utwór bezglebowy zastosowany w do wiadczeniu wazonowym charakteryzował si silnym zakwaszeniem, którego warto ci spadły w czasie trwania do wiadczenia (tab. 2). Zastosowane nawo enie mineralne NPK oraz wełna mineralna nie wywarły znacz cego wpływu na zmiany odczynu gleb, natomiast osad ciekowy, szczególnie w dawkach wysokich, zmniejszał zakwaszenie, które utrzymywało si na zbli onym poziomie w trakcie realizacji do wiadczenia. Materiał glebowy, który wykorzystano do zało enia do wiadczenia, charakteryzował si nisk zawarto ci w gla organicznego (C org.) wynosz c 5,8 g kg -1. Zastosowany do u y nienia gruntu osad ciekowy zawierał 193,8 g kg -1 (C org., za wełna mineralna 28,5 g kg -1. Zastosowane do u y nienia gruntu substancje odpadowe wyra nie wpłyn ły na zmiany zawarto ci w gla organicznego. Wpływ zastosowanych wariantów nawozowych na wzrost zawarto ci próchnicy w rekultywowanym gruncie mo na uszeregowa nast puj co: wełna+osad w dawce 100 t ha -1 >wełna+osad 10 t ha -1 >wełna+npk. Zawarto rt ci w osadzie ciekowym zastosowanym w do wiadczeniu wynosiła 0,45 mg kg -1, wełna mineralna zawierała ladowe ilo ci tego pierwiastka. HANEKLAUS i in. [1996] stwierdzili w osadach po ciekowych z ró nych oczyszczalni cieków, wysok i zró nicowan zawarto rt ci. Zró nicowane ilo ci tego pierwiastka tłumaczyli nie

18 ZAWARTO RT CI W GLEBACH REKULTYWOWANYCH tylko rodzajem oczyszczanych cieków, ale równie ró nymi technologiami neutralizacji. CZY YK i KOZDRA [2004] w kompostach z wiejskich osadów ciekowych stosowanych do nawo enia, oznaczyli 0,2 mg Hg kg -1. Zakres ph i rednia zawarto C org. w gruncie z do wiadczenia wazonowego Range of ph and average concentration of organic carbon in the soil from pot experiment Sposób rekultywacji Reclamation method Grunt bez dodatków - kontrola I Soil before reclamation control I NPK (80, 40, 60) - kontrola II NPK (80, 40, 60) control II Osad ciekowy (10 t ha -1 ) - kontrola III Sewage sludge (10 t ha -1 ) control III Osad ciekowy (100 t ha -1 ) - kontrola IV Sewage sludge (100 t ha -1 ) control IV Zakres ph Range of ph Tabela 2; Table 2 C org.; Organic C (g kg -1 ) 4,3-4,5 6,85 4,1-4,5 6,44 4,3-5,6 7,55 4,7-6,5 9,75 Wełna 200 m 3 ha -1 4,6-4,8 8,11 Wool 200 m 3 ha -1 Wełna 400 m 3 ha -1 4,7-4,9 8,63 Wool 400 m 3 ha -1 Wełna 800 m 3 ha -1 4,8-5,0 8,16 Wool 800 m 3 ha -1 Wełna 200 m 3 ha -1 +NPK Wool 200 m 3 ha -1 +NPK Wełna 400 m 3 ha -1 +NPK Wool 400 m 3 ha -1 +NPK Wełna 800 m 3 ha -1 +NPK Wool 200 m 3 ha -1 +NPK 4,5 6,87 4,6 7,49 4,8-5,8 8,89 Wełna 200 m 3 ha -1 +osad ciekowy 10 t ha -1 4,6-5,5 7,54 Wool 200 m 3 ha -1 +sewage sludge 10 t ha -1 Wełna 400 m 3 ha -1 +osad ciekowy 10 t ha -1 4,7-5,0 8,32 Wool 400 m 3 ha -1 +sewage sludge 10 t ha -1 Wełna 800 m 3 ha -1 +osad ciekowy 10 t ha -1 5,0-5,3 8,04 Wool 400 m 3 ha -1 +sewage sludge 10 t ha -1 Wełna 200 m 3 ha -1 +osad ciekowy 100 t ha -1 4,7-6,3 10,7 Wool 200 m 3 ha -1 +sewage sludge 100 t ha -1 Wełna 400 m 3 ha -1 +osad ciekowy 100 t ha -1 5,2-6,3 9,98 Wool 400 m 3 ha -1 +sewage sludge 100 t ha -1 Wełna 800 m 3 ha -1 +osad ciekowy 100 t ha -1 4,6-5,9 9,32 Wool 800 m 3 ha -1 +sewage sludge 100 t ha -1 Ze wzgl du na nisk zawarto rt ci w badanym gruncie, jej zawarto podano w g kg -1 (tab. 3). W gruncie z do wiadczenia stwierdzono od 14,1 do 87,4 g Hg kg -1 (tab. 3). Warto ci te były znacznie ni sze od dopuszczalnych [ROZPORZ DZENIE 2002].

19 34 S. Baran, A. Wójcikowska-Kapusta, G. ukowska Zawarto rt ci w gruncie z do wiadczenia wazonowego ( g kg -1 ) Concentration of mercury in the soils from pot experiment ( g kg -1 ) Sposób rekultywacji Reclamation method Grunt bez dodatków - kontrola I Soil before reclamation control I NPK (80, 40, 60) - kontrola II NPK (80, 40, 60) control II Termin; Term Tabela 3; Table 3 I II III IV 18,8 19,9 25,4 24,4 14,1 16,5 18,1 21,7 Osad ciekowy (10 t ha -1 ) - kontrola III 25,0 25,4 27,4 36,7 Osad ciekowy (100 t ha -1 ) - kontrola IV Sewage sludge (100 t ha - ) control IV 85,0 65,4 40,7 60,7 Wełna 200 m 3 ha -1 ; Wool 200 m 3 ha -1 18,4 20,4 24,3 32,8 Wełna 400 m 3 ha -1 ; Wool 400 m 3 ha -1 20,4 23,9 28,5 19,6 Wełna 800 m 3 ha -1 ; Wool 800 m 3 ha -1 17,8 17,9 19,0 23,3 Wełna 200 m 3 ha -1 +NPK; Wool 200 m 3 ha -1 +NPK 18,2 17,5 20,4 32,7 Wełna 400 m 3 ha -1 +NPK; Wool 400 m 3 ha -1 +NPK 15,8 16,8 19,2 16,6 Wełna 800 m 3 ha -1 NPK; Wool 800 m 3 ha -1 +NPK 17,2 18,1 19,9 40,2 Wełna 200 m 3 ha -1 +osad ciekowy 10 t ha -1 18,3 19,8 23,7 24,5 Wool 200 m 3 ha -1 +sewage sludge 10 t ha -1 Wełna 400 m 3 ha -1 +osad ciekowy 10 t ha -1 20,4 22,3 21,7 23,9 Wool 400 m 3 ha -1 +sewage sludge 10 t ha -1 Wełna 800 m 3 ha -1 +osad ciekowy 10 t ha -1 16,6 23,2 23,1 14,8 Wool 800 m 3 ha -1 +sewage sludge 10 t ha -1 Wełna 200 m 3 ha -1 +osad ciekowy 100 t ha -1 87,4 52,0 58,0 39,0 Wool 200 m 3 ha -1 +sewage sludge 100 t ha -1 Wełna 400 m 3 ha -1 +osad ciekowy 100 t ha -1 44,6 67,3 54,8 19,9 Wool 400 m 3 ha -1 +sewage sludge 100 t ha -1 Wełna 800 m 3 ha -1 +osad ciekowy 100 t ha -1 17,8 39,8 34,0 24,82 Wool 800 m 3 ha -1 +sewage sludge 100 t ha -1 Warto ci rednie; Mean values Grunt+wełna; Ground+wool 18,87 20,7 23,93 25,23 Grunt+wełna+NPK; Ground+wool+NPK 17,07 17,47 19,83 29,83 Grunt+wełna+osad ciekowy 10 t ha -1 18,43 21,77 22,83 21,07 Ground+wool+sewage sludge 10 t ha -1 Grunt+wełna+osad ciekowy 100 t ha -1 49,85 53,03 48,93 27,91 Ground+wool+sewage sludge 100 t ha -1 Terminy; Time of sampling: I II w dniu zało enia do wiadczenia; the day the experiment beginning I rok; year I III IV II rok; year II III rok; year III Analizuj c zawarto rt ci w trakcie trwania do wiadczenia obserwowano zmniejszanie si jej ilo ci, z wyj tkiem kombinacji nawozowej z zastosowanym osadem ciekowym w dawce 100 t ha -1. Zawarto rt ci w gruntach kontrolnych z wyj tkiem obiektu IV (grunt+100 t ha -1 osadu ciekowego) oraz w gruncie z wariantów nawozowych: grunt+wełna mineralna;

20 ZAWARTO RT CI W GLEBACH REKULTYWOWANYCH grunt+wełna mineralna+npk oraz grunt+wełna mineralna+osad ciekowy 10 t ha -1, była zbli ona i mie ciła si w zakresie 14,1 36,7 g kg -1 (tab. 3). W kombinacji nawozowej: grunt+wełna+osad ciekowy 100 t ha -1, zawarto tego pierwiastka była wy sza i wahała si od 17,8 do 87,4 g kg -1. Wnioski 1. Zawarto rt ci w gruncie z do wiadczenia była niska i nie przekraczała dopuszczalnych norm. 2. Zastosowany do rekultywacji osad ciekowy w dawce 100 t ha -1 zwi kszał istotnie zawarto rt ci w badanym gruncie Literatura CZY YK F., KOZDRA M Zawarto mikroelementów w glebie lekkiej nawo onej kompostami z wiejskich osadów ciekowych. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 502: HANEKLAUS S., HARMS H., KLASA A., NOWAK G., SCHNUG E., WIERZBOWSKA J Zawarto niektórych makro- i mikropierwiastków w osadach z oczyszczalni cieków północno-wschodniej Polski oraz du ych aglomeracji miejskich. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol., 437: KABATA-PENDIAS A., PENDIAS H Biogeochemia pierwiastków ladowych. PWN: 398 ss. OCIEPA A., PRUSZEK K., LACH J., OCIEPA E Ocena stosowanych nawozów organicznych i osadów ciekowych pod k tem zanieczyszczenia gleb metalami ci kimi. Proceedings of ECOpole, 1(1/2): ROZPORZ DZENIE Rozporz dzenie Ministra rodowiska z dnia 1 sierpnia 2002 r. w sprawie komunalnych osadów ciekowych. Dz.U Nr 134, poz Słowa kluczowe: rekultywacja, osad ciekowy, wełna mineralna, rt Streszczenie Badania oparto o do wiadczenie wazonowe. Analizowano zawarto ci rt ci w glebie rekultywowanej osadem ciekowym (dawki 10 i 100 t ha -1 ) i wełn mineraln (dawki 200, 400 i 800 m 3 ha -1 ). Przez 2 sezony w wazonach była uprawiana mieszanka traw. Nie stwierdzono przekroczenia dopuszczalnych norm dla zawarto ci rt ci. Zró nicowane dawki wełny nie miały wpływu na zawarto tego metalu w glebie. Istotnie wzrosła zawarto rt ci w badanych glebach po zastosowaniu osadu ciekowego w dawce 100 t ha -1. CONCENTRATION OF MERCURY IN THE SOILS RECLAIMED WITH SEWAGE SLUDGE AND GRODAN MINERAL WOOL

21 36 S. Baran, A. Wójcikowska-Kapusta, G. ukowska Stanisław Baran, Anna Wójcikowska-Kapusta, Gra yna ukowska Institute of Soil Science and Environment, University of Life Sciences, Lublin Key words: soil reclamation, sewage sludge, mineral wool, mercury Summary The study was based on a pot experiment. The concentration of mercury in soil reclaimed with sewage sludge (at doses 10 and 100 t ha -1 ) and mineral wool (at doses 200, 400, and 800 m 3 ha -1 ) was analyzed. A mixture of grasses was cultivated in pots during two vegetation seasons. No mercury concentrations exceeding the permissible limits were found. Diversified doses of wool did not influence the content of this metal in soil. The concentration of mercury increased significantly in soils after application of sewage sludge at dose of 100 t ha -1. Prof. dr hab. Stanisław Baran Instytut Gleboznawstwa i Kształtowania rodowiska Uniwersytet Przyrodniczy ul. S. Leszczy skiego LUBLIN barst@o2.pl