Autoreferat w języku polskim

Transkrypt

1 Załącznik 2 dr inż. Elżbieta Malinowska Katedra Łąkarstwa i Kształtowania Terenów Zieleni Wydział Przyrodniczy Uniwersytet Przyrodniczo-Humanistyczny w Siedlcach ul. B. Prusa 14, Siedlce Autoreferat w języku polskim Siedlce, 2016

2 Dr inż. Elżbieta Malinowska Siedlce, r. Katedra Łąkarstwa i Kształtowania Terenów Zieleni Wydział Przyrodniczy Uniwersytet Przyrodniczo Humanistyczny w Siedlcach ul. B. Prusa 14, Siedlce AUTOREFERAT 1. Imię i Nazwisko: Elżbieta Malinowska 2. Posiadane dyplomy, stopnie naukowe/artystyczne z podaniem nazwy, miejsca i roku ich uzyskania oraz tytułu rozprawy doktorskiej: - stopień magistra inżyniera rolnictwa z wynikiem bardzo dobrym uzyskałam w 2000 roku na Wydziale Rolniczym Akademii Podlaskiej w Siedlcach (obecnie Uniwersytet Przyrodniczo-Humanistyczny w Siedlcach); - stopień doktora nauk rolniczych w dyscyplinie agronomia uzyskałam w czerwcu 2008 roku. Pracę doktorską nt. Wpływ wapnowania i dawki osadu ściekowego na plon roślin i formy metali ciężkich w piasku gliniastym lekkim, której promotorem był Pan prof. dr hab. Stanisław Kalembasa, obroniłam w maju 2008 roku przed Radą Wydziału Rolniczego Akademii Podlaskiej w Siedlcach (obecnie Uniwersytet Przyrodniczo-Humanistyczny w Siedlcach). 3. Informacje o dotychczasowym zatrudnieniu w jednostkach naukowych/ artystycznych: 1 października 2000 roku zostałam zatrudniona na stanowisku asystenta w Katedrze Gleboznawstwa i Chemii Rolniczej na Wydziale Rolniczym Akademii Podlaskiej w Siedlcach. Z dniem 1 października 2009 roku, po uzyskaniu stopnia naukowego doktora podjęłam pracę na stanowisku adiunkta w Katedrze Gleboznawstwa i Chemii Rolniczej. Od dnia 1 października 2013 roku do chwili obecnej jestem zatrudniona w Katedrze Łąkarstwa i Kształtowania Terenów Zieleni Uniwersytetu Przyrodniczo Humanistycznego w Siedlcach, także na stanowisku adiunkta. 2

3 a) Wskazanie osiągnięcia* wynikającego z art. 16 ust. 2 ustawy z dnia 14 marca 2003 r. o stopniach naukowych i tytule naukowym oraz o stopniach i tytule w zakresie sztuki (Dz. U r. poz. 882 ze zm. w Dz. U. z 2016 r. poz. 1311): b) tytuł osiągnięcia naukowego: Cykl publikacji naukowych pt.: Możliwości rolniczego zagospodarowania komunalnych osadów ściekowych b) autor/ autorzy, tytuł/tytuły publikacji, rok wydania, nazwa wydawnictwa, recenzenci wydawniczy 1. Malinowska E a. The effect of compost made with sewage sludge on quality and quantity of Italian ryegrass (Lolium multiflorum Lam.) yield. Fresenius Environ. Bulletin 25(9): [IF=0.372, 15 pkt] 2. Malinowska E b. The effect of compost made with sewage sludge on heavy metal content in soil and in Lolium multiflorum Lam. J. Ecol. Eng. 17(3): Doi: / /63317 [IF=0.00, 12 pkt] 3. Malinowska E c. The effect of sludge compost on the content of selected elements in soil and in Lolium multiflorum Lam. Folia Pomer. Univ. Technol. Stetin., Agric., Aliment., Pisc., Zootech. 328, 39(3): Doi: /AAPZ [IF=0.00, 10 pkt] 4. Malinowska E d. Zinc speciation in soil under various rates of sewage sludge and liming. Environ. Prot. Eng. 42(4): Doi: /epe [IF=0.505, 15 pkt] 5. Malinowska E e. The effects of soil liming and sewage sludge application on dynamics of copper fractions and total copper concentration. Environ. Monit. Assess. 188: 597. Doi: /s [IF=1.633, 25 pkt] 6. Malinowska E f. The effect of liming and sewage sludge application on heavy metal speciation in soil. Bulletin Environ. Contam. Toxicol. Doi: /s [IF=1.191, 20 pkt] Łączna wartość naukometryczna publikacji stanowiących osiągnięcie naukowe, według wykazów MNiSW, zgodnie z rokiem opublikowania artykułów wynosi 97 punktów. Sumaryczny współczynnik wpływu (ang. Impact Factor) w/w publikacji, według Journal Citations Reports zgodnie z rokiem opublikowania artykułów wynosi

4 c) omówienie celu naukowego/ artystycznego ww. pracy/ prac i osiągniętych wyników wraz z omówieniem ich ewentualnego wykorzystania Komunalne osady ściekowe powstające w wyniku procesów oczyszczania ścieków są specyficznym odpadem organicznym wymagającym odpowiedniego zagospodarowania. Ze względu na postępujący rozwój gospodarczy i cywilizacyjny oraz uwarunkowania prawne prognozuje się utrzymanie bieżącego trendu wzrostu ilości wytwarzanych komunalnych osadów ściekowych. Zobowiązania przyjęte przez państwa członkowskie Unii Europejskiej dotyczące zakazu składowania tych odpadów spowodowały, że stale poszukuje się nowych metod ich unieszkodliwiania i redukcji. Według wielu autorów (Speir i in. 2003; Oleszczuk, Baran 2005; Skowrońska 2005; Harrison i in. 2006) przyrodnicze wykorzystanie komunalnych osadów ściekowych jest najlepszym sposobem na wzbogacenie gleby w składniki pokarmowe oraz substancję organiczną. Komunalne osady ściekowe są wartościowym odpadem pod względem nawozowym i próchnicotwórczym (Maćkowiak 2001; Antolin i in. 2005; De Brouwere, Smolders 2006; Czekała 2012a), dającym wymierne efekty ekonomiczne (Krzywy i in. 2002a; 2006). Badania dotyczące stosowania osadów ściekowych w rolnictwie prowadzone są od wielu lat, głównie dotyczą rekultywacji gruntów zdegradowanych, ale także poprawy plonowania roślin (Maćkowiak 2000; Kalembasa i in. 2001; Kalembasa, Wysokiński 2004; Spiak, Kulczycki 2004; Jakubus 2006; Kalembasa, Malinowska 2007). Substancja organiczna pochodząca z odpadów komunalnych, a głównie z osadów ściekowych może przyczynić się do poprawy właściwości fizycznych gleb, zwłaszcza gleb lekkich (Maćkowiak 2000). Przyrodnicze zagospodarowanie komunalnych osadów ściekowych, mimo ich niewątpliwych i wielorakich korzyści wciąż jest na niedostatecznym poziomie. Najczęściej wynika to ze słabo rozpoznanych ich właściwości, wpływu na środowisko glebowo-roślinne oraz niechętnej postawie społecznej. Główną barierą ograniczającą wykorzystanie przyrodnicze osadów ściekowych jest nadmierna zawartość metali ciężkich oraz obecność organizmów chorobotwórczych. Większość metali ciężkich wprowadzona z tymi odpadami do gleby wykazuje dużą podatność na bioakumulację (Behel i in. 1983; Álvarez i in. 2002). Metale ciężkie w roztworze glebowym mogą występować w formie wolnych jonów oraz w postaci połączeń kompleksowych. O zdolności uwalniania tych pierwiastków do roztworu glebowego decyduje szereg procesów jednostkowych (Alloway 1995; Karczewska 2002a). Wielu autorów (Kabata-Pendias, Pendias 1999; Aydinalp, Marinova 2003; Amir i in. 2004; Jakubus 2005; Singh, Agrawal 2007) uważa za konieczne określenie mobilności metali 4

5 ciężkich, czyli możliwości przejścia do roztworu glebowego, a następnie do obiegu biogeochemicznego. Sekwencyjna ekstrakcja chemiczna jest coraz częściej stosowana do badań gleb zanieczyszczonych metalami ciężkimi oraz odpadów mogących zawierać podwyższone zawartości tych pierwiastków (Amir i in. 2004; Rao i in. 2008). Wraz ze stosowaniem osadów ściekowych czy kompostów wytworzonych z ich udziałem istnieje potrzeba systematycznej kontroli układu gleba-roślina (Shrivastava, Banerjee 2004; Yürük, Bozkurt 2006). W literaturze przedmiotu jest wiele publikacji dotyczących zagospodarowania osadów ściekowych oraz specjacji metali ciężkich w środowisku glebowym po ich zastosowaniu. Jednak temat ten jest nadal aktualny ze względu na zwiększającą się ilość tych odpadów oraz wieloaspektowe zagrożenie dla środowiska (Baran, Oleszczuk 2002). Mimo dość pokaźnej literatury dotyczącej frakcjonowania metali ciężkich w osadach ściekowych wiele kwestii wymaga głębszego rozpoznania, głównie ich wpływu na środowisko glebowo-roślinne. Ocena skażenia środowiska prowadzona tylko w oparciu o całkowitą zawartość metali ciężkich jest nieprecyzyjna i myląca. Metody sekwencyjnej ekstrakcji chemicznej są najlepszym narzędziem analitycznym, służącym do dokładnego poznania procesów chemicznych i biochemicznych zachodzących w środowisku (Glyzes i in. 2002), umożliwiając jednocześnie oszacowanie rzeczywistego zagrożenia dla organizmów żywych. Zakres tych metod uzależniony jest nie tylko od etapowości, ale przede wszystkim od agresywności reagentów i warunków badań. Bermond (1992), Kalembkiwicz, Sočo (2005) podają, że stosowane metody analityczne nie zawsze są selektywne w odniesieniu do indywidulanych pierwiastków. W związku z tym należy kontynuować badania dotyczące specjacji metali ciężkich, zwłaszcza w odpadach organicznych mających przyrodnicze zastosowanie. Celem badań zaprezentowanych w cyklu publikacji była: 1. Ocena składu chemicznego komunalnych osadów ściekowych oraz kompostu powstałego na bazie komunalnego osadu ściekowego. 2. Ocena oddziaływania różnych dawek kompostu wytworzonego na bazie komunalnego osadu ściekowego z dodatkiem słomy na ilość i jakość plonu Lolium multiflorum Lam. oraz skład chemiczny gleby. 3. Ocena oddziaływania komunalnego osadu ściekowego na wybrane właściwości fizykochemiczne gleby oraz specjację metali ciężkich. 5

6 Realizacji w/w celów, zawartych w cyklu publikacji stanowiących osiągnięcie naukowe, dokonano w oparciu o: analizę chemiczną próbek komunalnego osadu ściekowego oraz kompostu wytworzonego na bazie osadu ściekowego z dodatkiem słomy pszennej; dwuletnie doświadczenie polowe przeprowadzone na poletkach doświadczalnych UPH w Siedlcach, w którym rośliną testową była życica wielokwiatowa (Lolium multiflorum Lam.); doświadczenie inkubacyjne trwające 420 dni, umożliwiające prześledzenie dynamiki zmian form metali ciężkich pod wpływem zróżnicowanego odczynu gleby oraz dawki osadu ściekowego. Ad 1. Ocena składu chemicznego komunalnych osadów ściekowych oraz kompostu powstałego na bazie komunalnego osadu ściekowego W związku z intensywnym rozwojem gospodarki wodno-ściekowej w Polsce, stale narasta problem dotyczący utylizacji komunalnych osadów ściekowych. W wielu krajach Europy stosowane są rygorystyczne normy prawne dotyczące przyrodniczego wykorzystania tego odpadu. W Polsce wszelkie kwestie dotyczące tego zagadnienia zawarte są w Rozporządzeniu Ministra Środowiska (Dz.U. z 2015 r., poz. 257). Osady ściekowe są bogatym źródłem składników pokarmowych (Maćkowiak 2001; Antolin i in. 2005), ale także są źródłem zanieczyszczeń mineralnych i organicznych (Álvarez i in. 2002, Oleszczuk, Baran 2005). W związku z tym podjęto szczegółowe badania dotyczące oceny tego odpadu jako materiału nawozowego. Przeprowadzone badania mogą stanowić materiał pomocniczy w uzyskiwaniu stosownych zezwoleń (decyzji administracyjnych) dotyczących zastosowania komunalnego osadu ściekowego w rolnictwie. Komunalny osad ściekowy użyty w doświadczeniu omawianym w prezentowanym cyklu publikacji pochodził z mechaniczno-biologicznej oczyszczalni ścieków w Siedlcach. Ścieki były oczyszczane metodą beztlenowej fermentacji metanowej. Osad ten został poddany analizie mikrobiologicznej, w wyniku której nie stwierdzono bakterii z rodzaju Salmonella, ani żywych jaj pasożytów jelitowych Ascaris sp., Trichuris sp., Toxocara sp. 6

7 W próbkach tego odpadu oznaczono zawartość węgla w związkach organicznych, ogólną zawartość makro-, mikroskładników oraz metali ciężkich (Pb, Cd, Cr, Cu, Zn i Ni), odczyn a także zawartość suchej masy [Malinowska 2016e - praca 5]. Na podstawie przeprowadzonych analiz stwierdzono, że komunalny osad ściekowy był zasobny w makro- i mikroskładniki [Malinowska 2016d, e praca 4 i 5]. Charakteryzował się on odczynem zbliżonym do obojętnego oraz znaczną zawartością węgla w związkach organicznych, natomiast sucha masa stanowiła ok. 25%. Z badań Czekały (2002; 2012b), Jakubus (2006), Czekały i in. (2008) wynika, że komunalny osad ściekowy zawiera cenne pod względem rolniczym składniki pokarmowe. Analizowany odpad cechował się korzystnym, wąskim stosunkiem C:N [Malinowska 2016e praca 5]. Wąski stosunek C:N w odpadach organicznych jest bardzo pożądany pod względem wartości nawozowej. Wskazuje on na przewagę procesów mineralizacji organicznych związków azotu nad ich immobilizacją, w wyniku czego powstają dostępne dla roślin składniki pokarmowe, a działanie takiego materiału organicznego w glebie jest szybkie. Wartość próchnicotwórcza osadu ściekowego czyni ten odpad bardzo dobrym materiałem nawozowym, zwłaszcza do stosowania na gleby lekkie ubogie w związki próchniczne, pod warunkiem, że nie są to gleby nadmiernie zakwaszone (Dz. U r. poz. 257). W badanym odpadzie zawartość pierwiastków biogennych, z wyjątkiem potasu, była znacznie większa niż w oborniku i porównywalna z wynikami wielu autorów (Mazur 2000; Jakubus 2006; Kazanowska, Szaciło 2012). Osady ściekowe mogą zawierać znaczną ilość wapnia, zwłaszcza higienizowane CaO. Malinowska i in. (2015) podają, że średnia zawartość wapnia w osadach stabilizowanych tą metodą wynosiła powyżej 200 g. kg -1 s.m., a w osadach oczyszczanych innymi metodami była znacznie niższa, nawet 5-krotnie. Udział potasu był mniejszy niż w tradycyjnych nawozach naturalnych, czy organicznych, co potwierdzają w swoich badaniach Krzywy i in. (2002a). Zawartość metali ciężkich w osadach ściekowych jest głównym kryterium przy ich kwalifikacji do rolniczego wykorzystania (Czechowska-Kosacka 2007). Zmienność składu chemicznego, zwłaszcza metali ciężkich wykazana w badaniach Maćkowiaka (2000), Malinowskiej i in. (2015) jest uzależniona od metod oczyszczania osadu ściekowego oraz od wielkości masy przerobowej. Zawartość badanych metali ciężkich w tym odpadzie była znacznie mniejsza niż dopuszczalna dla komunalnych osadów ściekowych do stosowania w rolnictwie [Malinowska 2016d, e - praca 4 i 5] ) (Rozporządzenie Ministra Środowiska Dz. U r. poz. 257). 7

8 Oprócz ogólnej zawartości metali ciężkich w osadzie ściekowym wykonano także ich specjację. Wybierając metodę Zeiena i Brümmera (1989) w celu wydzielenia frakcji metali ciężkich w osadzie ściekowym kierowano się nielicznymi wynikami badań na ten temat, ponieważ w badaniach naukowych najczęściej stosowana jest metoda czterostopniowa (Karczewska 2002b). Analiza sekwencyjna metali ciężkich przeprowadzona 7-stopniową metodą Zeiena i Brümmera w osadzie ściekowym wykazała najwięcej cynku (61,3%), ołowiu (53,6%) i chromu (43,1%) we frakcji organicznej (F4), miedzi (35,16%) we frakcji rezydualnej (F7), a niklu (26,8%) we frakcji okludowanej na amorficznych FeOx (F5). Dominacja metali ciężkich we frakcji organicznej jest charakterystyczna dla osadów ściekowych (Obarska-Pempkowiak i in. 2003). Na podstawie niewielkiego udziału procentowego badanych metali ciężkich we frakcji łatworozpuszczalnej (F1) i wymiennej (F2) w ogólnej ich zawartości w osadzie ściekowym stwierdzono małą ich biodostępność, z wyjątkiem Ni. Álvarez i in. (2002) oraz Latosińska, Gawdzik (2011) potwierdzają dużą mobilność niklu zawartego w osadach ściekowych. W pozostałości poekstrakcyjnej (F7) zanotowano najwięcej miedzi (35,16), ołowiu (22,63%), mniej chromu (20,86%), a najmniej niklu (5,54%) i cynku (1,12%) [Malinowska 2016d,e,f-praca 4, 5 i 6]. Uzyskane rezultaty badań wskazują, że większość metali ciężkich w osadzie ściekowym jest silnie związana z materią organiczną oraz występuje w pozostałości poekstrakcyjnej, co przemawia za jego przyrodniczym wykorzystaniem. Mankamentem jest możliwość występowania zanieczyszczeń mikrobiologicznych i organicznych (Baran, Oleszczuk 2002) oraz duża zmienność zawartości metali ciężkich, co powinno obligować do systematycznej kontroli ich składu chemicznego oraz gleby i rośliny. Osady ściekowe są często poddawane procesom kompostowania z innymi odpadami o szerokim stosunku C:N, tj.: odpady papiernicze, odpady z obróbki drewna, z konopi przy produkcji płyt oraz słoma. Kompostowanie poprawia wartość nawozową produktów wyjściowych (Krzywy i in. 2002b; Amlinger i in. 2003; Czekała i in. 2008), co umożliwia ich rolnicze wykorzystanie (Koncewicz-Baran i in. 2014; Wysokiński 2011; Balcer, Wołoszyk 2012). Z wielu badań wynika, że z komunalnych osadów ściekowych można uzyskać dobrej jakości kompost, który spełnia normy zawarte w Rozporządzeniu Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi (Dz. U , 765) (Ciećko i in. 2001; Czyżyk i in. 2002; Wołoszyk 2003, Wołoszyk i in. 2005), co w świetle ostrego niedoboru nawozów naturalnych oraz braku zbilansowania nawożenia mineralnego preferuje je jako potencjalne zasoby nawozowe - środki wspomagające uprawę roślin. 8

9 W doświadczeniu polowym omawianym w prezentowanym cyklu publikacji [Malinowska 2016a,b,c praca 1, 2 i 3] wykorzystano kompost z udziałem komunalnego osadu ściekowego pochodzącego z oczyszczalni ścieków w Siedlcach z dodatkiem 15% słomy pszennej (w stosunku do suchej masy osadu). Analizowany kompost był zasobny w węgiel organiczny (352 g. kg -1 ) oraz azot (45 g. kg - 1 ) i charakteryzował się wąskim stosunkiem C:N (7,8:1). W dojrzałym kompoście wartość C:N powinna wynosić około 10:1. Ze względu na różnorodność komponentów wyjściowych oraz wysokiego udziału osadu ściekowego (60-70%) w kompostowanej masie stosunek C:N może przybierać różne wartości (Czekała i in. 2008). Zdaniem Barana i Drozda (2004) właściwy stosunek C:N w materiałach wyjściowych powinien wynosić 30-25:1, a przy dużym udziale osadu ściekowego jest to bardzo trudne (Krzywy i in. 2004). Kompost z odpadów charakteryzuje się odczynem obojętnym, a nawet lekko zasadowym (Ciesielczuk, Kusza 2009; Krzywy-Gawrońska, Wołoszyk 2010), co także potwierdzają badania własne. Kompost wykorzystany w omawianym doświadczeniu zawierał niewielkie ilości fosforu, natomiast był zasobny w wapń. Czekała i in. (2008) oraz Krzywy Gawrońska, Wołoszyk (2010) uzyskali znacznie większą zawartość fosforu w kompoście powstałym z osadu ściekowego. Rutkowska i in. (2003) podają, że zawartość wapnia w kompoście może być 3-krotnie większa niż w oborniku. Zawartość metali ciężkich w analizowanym kompoście nie przekraczała ustalonych norm (Rozporządzenie Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi 2008, Dz.U , 765). Czekała i in. (2008), Siebielska, Janowska (2011) uzyskali zbliżone zawartości metali ciężkich w kompostach wytworzonych na bazie komunalnego osadu ściekowego, z wyjątkiem Ni. Według Siebielskiej, Janowskiej (2011) stężenie metali ciężkich w kompoście zależy od początkowej zawartości substancji organicznej i stopnia jej rozkładu. Ad 2. Ocena oddziaływania różnych dawek kompostu wytworzonego na bazie komunalnego osadu ściekowego z dodatkiem słomy na ilość i jakość plonu Lolium multiflorum Lam. oraz skład chemiczny gleby Dwuletni eksperyment polowy prowadzony w latach , którego wyniki zamieszczono w prezentowanym cyklu publikacji [Malinowska 2016a,b,c praca 1, 2 i 3], miał ocenić wpływ zróżnicowanych dawek kompostu z komunalnego osadu ściekowego z dodatkiem słomy pszennej na plon i skład chemiczny Lolium multiflorum. Doświadczenie prowadzono według następującego schematu: obiekt kontrolny (bez nawożenia), obiekt 9

10 z nawożeniem mineralnym NPK oraz trzy dawki kompostu zastosowane jednorazowo (5, 10 i 15 Mg św.m.. ha -1 ) i uzupełnione azotem mineralnym. W każdym sezonie wegetacyjnym zebrano po trzy pokosy (odrosty) trawy i określono plon, a w pobranych próbkach roślinnych oznaczono zawartość makro- (N, P, K, Ca, Mg, Na i S), mikroelementów i metali ciężkich (Fe, Mn, Mo, Cr, Li, Zn, Cu, Ni, Pb i Cd). Podjęte badania udowodniły, że przekształcony biologicznie materiał organiczny jest dobrym materiałem nawozowym [praca 1, 2 i 3]. Średnia dawka kompostu (10 Mg. ha -1 ) spowodowała istotne zwiększenie plonu życicy wielokwiatowej w stosunku do obiektu kontrolnego oraz nawożonego mineralnie NPK. Plonotwórczy wpływ kompostu z osadu ściekowego potwierdzają Łabętowicz, Ożarowski (2000), Stępień i in. (2006), Krzywy- Gawrońska i in. (2010), Koncewicz-Baran i in. (2014). Stosowane materiały organiczne przyczyniły się do zwiększenia ilości i jakości plonu rośliny testowej, a także wzbogacenia gleby w składniki pokarmowe, co potwierdzają także badania innych autorów (Amlinger i in. 2003; Petersen i in. 2003). Oznaczone zawartości makro- i mikroelementów w biomasie Lolium multiflorum z obiektów nawożonych kompostem były większe niż w biomasie tej trawy z obiektu kontrolnego w obydwu latach badań. Analizując potrzeby żywieniowe zwierząt stwierdzono, że zawartość potasu i wapnia w życicy wielokwiatowej nawożonej kompostem, zwłaszcza średnią dawką była większa od zalecanej w paszy (Wasilewski 1997, Domański 1999, Falkowski i in. 2000), co wyraźnie wpłynęło na pogorszenie jej wartości. Według Wasilewskiego (1997) maksymalna zawartość potasu w sianie powinna wynosić 25 g. kg -1, a wapnia 9 g. kg -1. Z kolei zawartość magnezu i sodu w badanej biomasie po uwzględnieniu potrzeb żywieniowych zwierząt była wystarczająca. O wartości pokarmowej roślin uprawnych decyduje nie tylko bezwzględna zawartość makroi mikroelementów, ale także ich proporcje. Nawożenie różnicowało wartość stosunków wagowych pierwiastków jednowartościowych do pierwiastków dwuwartościowych w analizowanej biomasie. Według Czuby i Mazura (1988) stosunek (K):(Ca+Mg) powinien wynosić od 1,6 do 2,2, gdyż większe wartości świadczą o niedoborze magnezu i wapnia w paszy. Uzyskana średnia wartość stosunku (K):(Ca+Mg) w badanym materiale roślinnym była znacznie węższa i wynosiła 0,918. Pod wpływem najwyższej dawki kompostu (15 Mg. ha -1 ) stwierdzono największą biokumulację Zn, Cu i Cd, a Ni i Pb pod wpływem średniej dawki (10 Mg. ha -1 ). W glebie zależność ta była podobna z wyjątkiem Cd, którego istotnie najwięcej było pod wpływem średniej dawki kompostu. Spośród analizowanych pierwiastków w glebie, w II roku badań zanotowano zwiększenie ogólnej zawartości Zn, Cu i Ni, w stosunku do I roku. Balcer 10

11 i Wołoszyk (2012) uzyskali zbliżoną zawartość Cu oraz znacznie mniejszą zawartość Zn w glebie, w II roku po zastosowaniu kompostów z odpadów komunalnych. Autorzy podają, że komposty z 70% udziałem osadu ściekowego spowodowały największe zwyżki mikroskładników w roślinach, jak i w glebie, w porównaniu z obiektem kontrolnym i NPK. W przeprowadzonym eksperymencie nie stwierdzono nadmiernej kumulacji metali ciężkich w roślinie, ani w glebie, co wskazuje na przydatność kompostów z osadu ściekowego z dodatkiem słomy do wykorzystania przyrodniczego. Ad 3. Ocena oddziaływania komunalnego osadu ściekowego na wybrane właściwości fizykochemiczne gleby oraz specjację metali ciężkich Całkowita zawartość metali ciężkich w środowisku jest niewystarczająca do oceny ich toksyczności. Coraz częściej w badaniach naukowych stosowana jest sekwencyjna ekstrakcja chemiczna metali ciężkich pozwalająca ustosunkować się do ich biodostępności (Glyzes i in. 2002, Amir i in. 2004, Wang i in. 2005, Jamali i in. 2007, Rao i in. 2008). Metoda ta polega na wydzieleniu frakcji mobilnych danego pierwiastka oraz stabilnych, potencjalnie nie zagrażających środowisku. Zainteresowanie techniką ekstrakcji sekwencyjnej metali ciężkich w środowisku systematycznie wzrasta, czego dowodem jest opracowanie kilkunastu metod pozwalających na wydzielenie frakcji pierwiastków oraz ciągłe ich modyfikacje. W związku z tym podjęto szczegółowe badania laboratoryjne dotyczące specjacji wybranych metali ciężkich (Zn, Cu, Pb, Cr i Ni) w glebie o zróżnicowanym odczynie z dodatkiem trzech dawek osadu ściekowego (5, 10 i 15% w stosunku do masy gleby) [Malinowska 2016d,e,f praca 4, 5 i 6]. Analizę sekwencyjną wybranych pierwiastków wykonano przy użyciu 7-stopniowej metody Zeiena i Brümmera (1989). Metoda ta ze względu na znacznie dłużej trwającą procedurę analityczną jest rzadziej stosowana, w porównaniu do innych metod uproszczonych. W literaturze spotykana jest duża różnorodność procedur ekstrakcji sekwencyjnej, najczęściej jednak stosowana jest metoda BCR. Metoda ta powstała w wyniku działalności Measurements and Testing Programme (dawnego Community Bureau of Reference method), który miał ujednolicić procedury ekstrakcyjne (Arain i in. 2008). Pomimo dużej popularności tej metody nie została ona uznana za uniwersalną i powszechnie obowiązującą. W pracach dotyczących frakcjonowania metali ciężkich dominuje tendencja do upraszczania metod badawczych (Szumska-Wilk, Gworek 2009). W badaniach własnych zastosowano metodę ekstrakcji sekwencyjnej Zeiena i Brümmera, która pozwala na wydzielenie aż siedmiu frakcji metali ciężkich (łatworozpuszczalną, 11

12 wymienną, związaną z MnOx, organiczną, okludowaną na amorficznych FeOx, okludowaną na krystalicznych FeOx, rezydualną). Jest to metoda bardzo dokładna pozwalająca na wyodrębnieniu metali związanych z tlenkami i wodorotlenkami manganu oraz zasorbowanych na różnych tlenkach żelaza, czego nie wykazują inne prostsze metody sekwencyjne. Z licznych badań (Dąbkowska-Naskręt 2001, 2009, Contin i in. 2007) wynika, że glebowe tlenki żelaza są efektywnymi adsorbentami metali ciężkich. Doświadczenie inkubacyjne trwało 420 dni, próbki gleby pobrano w następujących odstępach: co 30, 60, 90, 120, 360 i 420 dni. W ten sposób oceniono wpływ wapnowania i zróżnicowanych dawek osadu ściekowego na zawartość ogólną i specjację cynku, miedzi, ołowiu, chromu i niklu w glebie. Według Kabaty-Pendias, Pendias (1999) korzenie roślin w zależności od zmiennych warunków siedliska glebowego mogą wpływać na kompleksowanie lub rozpuszczanie metali ciężkich poprzez wydzielanie różnych substancji. Doświadczenie inkubacyjne miało wykluczyć wpływ korzeni roślin na specjację tych pierwiastków. Zawartość węgla i azotu ogólnego w glebie wzrastała wraz z dawką osadu ściekowego. Pod wpływem największej dawki osadu ściekowego (30%) zanotowano 3-krotne zwiększenie zawartości azotu w glebie, w porównaniu z glebą obiektu kontrolnego, a zawartość węgla wzrosła średnio o 40% (Malinowska 2016d,e- praca 4 i 5). Istotny wpływ osadu ściekowego na odbudowywanie substancji organicznej w glebach oraz azotu ogólnego potwierdzają badania wielu autorów (Maćkowiak 2001, Speir et al. 2003). Zróżnicowane dawki osadu ściekowego miały istotny wpływ na ogólną zawartość badanych metali ciężkich w glebie. Stężenie Zn, Cu, Pb, Cr i Ni w glebie zwiększyło się wraz z dawką osadu ściekowego, było jednak znacznie mniejsze niż ilość dopuszczalna dla gleb użytkowanych rolniczo (Ramowe Wytyczne dla Rolnictwa 1993). Stwierdzono duże zróżnicowanie połączeń wszystkich badanych metali ciężkich w glebie w zależności od wapnowania i dawki osadu ściekowego. Wapnowanie gleby z dodatkiem zróżnicowanych dawek osadu ściekowego w różnym stopniu ograniczyło mobilność wszystkich badanych metali. W glebie nie wapnowanej zanotowano większy udział chromu związanego z tlenkami żelaza (F5 i F6) i tlenkami manganu (F3) w ogólnej jego zawartości, niż w glebie wapnowanej. Dodatek węglanu wapnia również zmniejszył udział chromu występującego we frakcjach mobilnych (F1 i F2). Średnio w glebie wapnowanej suma tych frakcji wynosiła 9,12%, a w nie wapnowanej 12,61%. 12

13 Po 420 dniach zwiększył się udział chromu najsilniej związanego, czyli frakcji F5, F6 i F7, zwłaszcza w glebie wapnowanej. W sumie udział ten stanowił ponad 40%. Na zakończenie eksperymentu, w porównaniu z I terminem badań zmniejszyła się ilość chromu w glebie, w połączeniach mobilnych oraz związanych z tlenkami manganu (F3). W glebie wapnowanej suma frakcji F1 i F2 stanowiła średnio 3,78%, a w glebie nie wapnowanej 7,51%. Połączenia chromu z materią organiczną (F4) utrzymywały się na wysokim poziomie, średnio powyżej 30%. Na koniec eksperymentu, po 420 dniach udział Ni przyswajalnego dla roślin zwiększył się 3-krotnie, w porównaniu z glebą pobieraną po 30 dniach. Najwięcej tych połączeń (11,57%) było w glebie nie wapnowanej z dodatkiem średniej dawki osadu ściekowego (10%). Pozostałe połączenia Ni w glebie uległy zmniejszeniu wraz z czasem inkubacji z wyjątkiem frakcji związanej z tlenkami manganu (F3). Frakcja rezydualna niklu (F7) nadal pozostała dominująca i wynosiła średnio 55,60% w glebie wapnowanej i 51,06% w glebie nie wapnowanej. Spośród badanych pierwiastków Pb w największym stopniu uległ przekształceniu do form o większej mobilności i toksyczności dla roślin, a następnie Ni. W glebie pobranej po 420 dniach kilkukrotnie zmniejszyły się połączenia Zn, Cu i Pb z frakcją rezydualną (F7), w porównaniu do gleby na początku doświadczenia. Procentowy udział miedzi we frakcji rezydualnej (F7) zmniejszył się średnio z 20% na 5% w ogólnej jej zawartości, natomiast zwiększył się 2-krotnie udział miedzi związanej z amorficznymi tlenkami żelaza (F5). Istotny wpływ na formy metali ciężkich ma ilość i rodzaj substancji organicznej oraz odczyn gleby (Kalembasa, Pakuła 2009, Kalembasa, Malinowska 2010, 2013). Na podstawie przeprowadzonych badań z wykorzystaniem komunalnego osadu ściekowego udowodniono, że spośród pięciu analizowanych metali ciężkich Pb okazał się pierwiastkiem o największej mobilności, co potwierdzają wcześniejsze badania Malinowskiej Kalembasy (2011). Zatem informacje dotyczące ogólnej zawartość danego pierwiastka w odpadach, czy w glebie po ich zastosowaniu są niewystarczające, należy dążyć do wprowadzenia obowiązku wykonywania specjacji metali ciężkich, aby nie doprowadzić do skażenia środowiska. Stwierdzono także, że niewystarczająca jest znajomość specjacji metali ciężkich w samym odpadzie, ponieważ po zastosowaniu go do gleby następuje zmiana mobilności tych pierwiastków. Podsumowanie Na podstawie zaprezentowanych badań w cyklu monotematycznych publikacji przedstawiono możliwości wykorzystania przetworzonego biologicznie komunalnego osadu 13

14 ściekowego z dodatkiem słomy pszennej w uprawie Lolium multiflorum Lam. Przedstawione sposoby wykorzystania tego odpadu polegały na szukaniu bezpiecznego źródła materii organicznej i składników pokarmowych dla roślin, nie powodując skażenia gleby i rośliny. Za rolniczym sposobem wykorzystania osadów ściekowych jednoznacznie przemawiają także uzyskane wyniki badań dotyczące specjacji metali ciężkich przedstawione w cyklu publikacji stanowiących osiągnięcie naukowe. Na podstawie otrzymanych wyników badań sformułowano następujące stwierdzenia: 1. Komunalny osad ściekowy wykorzystany w doświadczeniu inkubacyjnym, jak i kompost powstały na bazie tego odpadu z dodatkiem słomy pszennej są wartościowymi materiałami organicznymi ze względu na zasobność w węgiel, azot, wysoką zawartość suchej masy, oraz składniki pokarmowe roślin. Z badań składu chemicznego wynika, iż koncentracja metali ciężkich w komunalnym osadzie ściekowym oraz w kompoście nie przekraczała wartości granicznych dopuszczających ich do przyrodniczego wykorzystania. 2. Analiza sekwencyjna metali ciężkich w komunalnym osadzie ściekowym przeprowadzona metodą Zeiena i Brümmera wykazała najwięcej cynku (61,3%), ołowiu (53,6%) i chromu (43,1%) we frakcji organicznej (F4), miedzi (35,16%) we frakcji rezydualnej (F7), a niklu (26,8%) we frakcji okludowanej na amorficznych FeOx (F5). Dominacja metali ciężkich we frakcji organicznej jest charakterystyczna dla osadów ściekowych. Większość badanych metali ciężkich w analizowanym odpadzie cechowała się małą biodostępnością, z wyjątkiem niklu. W pozostałości poekstrakcyjnej czyli frakcji rezydualnej (F7) zanotowano najwięcej miedzi (35,16%), ołowiu (22,63%), mniej chromu (20,86%), a najmniej niklu (5,54%) i cynku (1,12%). 3. Na podstawie ilości i jakości plonu biomasy Lolium multiflorum Lam. stwierdzono, że kompost wytworzony na bazie komunalnego osadu ściekowego z dodatkiem słomy pszennej może zastąpić standardowe nawożenie mineralne. Spośród stosowanych trzech zróżnicowanych dawek kompostu, średnia dawka (10 Mg. ha -1 św.m.) spowodowała największy efekt plonotwórczy Lolium multiflorum. Kompost zastosowany w średniej oraz największej dawce (10 i 15 Mg. ha -1 św.m.) spowodował zwiększenie zawartości makroelementów, z wyjątkiem potasu w roślinie testowej oraz ich pobranie z plonem biomasy. Większe dawki kompostu przyczyniły się także do zwiększenia ilości makro- 14

15 i mikroskładników w glebie, w porównaniu z obiektem nawożonym mineralnie (NPK), co świadczy o pozytywnym oddziaływaniu tego materiału organicznego na środowisko glebowe. 4. Uzyskane wyniki badań dotyczące zawartości metali ciężkich w biomasie życicy wielokwiatowej wskazują na przydatność kompostów z osadu ściekowego z dodatkiem słomy do wykorzystania przyrodniczego. Największą biokumulację Zn, Cu i Cd stwierdzono pod wpływem największej dawki kompostu, a Ni i Pb pod wpływem średniej dawki. W glebie zależność ta była podobna z wyjątkiem Cd, którego istotnie najwięcej było pod wpływem średniej dawki kompostu. W glebie w II roku badań, w stosunku do I roku zanotowano zwiększenie się ogólnej zawartości Zn, Cu i Ni. Stężenie metali ciężkich zarówno w roślinie, jak i w glebie nie przekraczało ustalonych liczb granicznych dla roślin paszowych oraz gleb uprawnych. 5. Stwierdzono istotny wpływ komunalnego osadu ściekowego na odbudowywanie substancji organicznej w glebie oraz azotu ogólnego. Pod wpływem największej dawki osadu ściekowego (30% w stosunku do masy gleby) zanotowano 3-krotne zwiększenie zawartości azotu, w porównaniu z glebą obiektu kontrolnego oraz zwiększenie zawartości węgla średnio o 40%. 6. Zanotowano znaczący wpływ wapnowania oraz zróżnicowanych dawek komunalnego osadu ściekowego na dynamikę zmian ogólnej zawartości cynku, miedzi, ołowiu, chromu i niklu w glebie oraz sekwencyjnie wydzielonych frakcji tych pierwiastków. Wapnowanie gleby ograniczyło mobilność wszystkich badanych metali. Spośród badanych pierwiastków ołów w największym stopniu uległ przekształceniu do form najbardziej mobilnych, a następnie Ni. Połączenia Zn, Cu i Pb z frakcją rezydualną (F7) uległy kilkukrotnemu zmniejszeniu w glebie po 420 dniach. W przypadku Cr zanotowano zwiększenie połączeń stabilnych, czyli frakcji okludowanej na FeOx (F5 i F6) oraz frakcji rezydualnej (F7), w porównaniu z glebą pobraną po 30 dniach. Uzyskane wyniki wskazują, że specjacja metali ciężkich w środowisku glebowym zmienia się bardzo dynamicznie i wymaga ciągłej kontroli. 15

16 Bibliografia 1. Alloway B.J Heavy Metals in Soils. Blackie Academic and Professional, London. 2. Álvarez A.E., Mochón M.C., Sánchez J.C.J., Rodríguez M.T Heavy metal extractable forms in sludge from wastewater treatment plants. Chemosphere 47,7, Amir S., Hafidi M., Merlina G., Revel J.C Sequential extraction of heavy metals during composting of sewage sludge. Chemosphere 59, Amlinger F., Götz B., Dreher P., Geszti J., Weissteiner Ch Nitrogen in biowaste and yard waste compost: dynamics of mobilisation and availability a review. European J. Soil Biol. 39(3), Antolin M., Pascual I., Garcia C., Polo A., Sanchez-Diaz M Growth, yield and solute content of barley in soils treated with sewage sludge under semiarid Mediterranean conditions. Field Crops Research 94, Arain M.B., Kazi T.G., Jamali M.K., Jalbami N., Afridi H.I., Baig J.A Speciation of heavy metals in sediment by conventional, ultrasound and microwave assisted single extraction methods: A comparison with modified sequential extraction procedure. J. Hazardous Mater. 154, Aydinalp C., Marinova S Distribution and forms of heavy metals in some agricultural soils. Pol. J. Environ. Stud. 12(5), Balcer K., Wołoszyk Cz Wpływ kompostów z odpadów biodegradowalnych na kształtowanie zawartości mikroskładników w roślinach i glebie. Zesz. Nauk. UP Wrocław, Rolnictwo, CIII, 589, Baran S., Drozd J Odpady komunalne oraz kierunki ich unieszkodliwiania i utylizacji. Komposty z odpadów komunalnych. Produkcja, wykorzystanie i wpływ na środowisko. (red. Drozd J.) PTSH, Wrocław, Baran S., Oleszczuk P Changes in the content of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in light soil fertilized with sewage sludge. J. Environ. Sci. Health, part A. Toxic/Hazardous Subst. Environ. Eng. 38(5), Behel D., Nelson D.W., Sommers L.E Assessment of heavy metals equilibria in sewage sludge-treated soil. J. Environ. Quality 12, Bermond A.P Thermodynamics applied to the study of the limits of sequential extraction procedures used for speciation of trace elements in sediments and soils. Environ. Technol. 13, Ciećko Z., Harnisz M., Najmowicz T Dynamika zawartości węgla i azotu w osadach ściekowych podczas ich kompostowania. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 475, CiesielczukT., Kusza G Zawartość metali ciężkich w kompostach z odpadów jako czynnik ograniczający ich wykorzystanie do celów nawozowych. Ochr. Środ. Zas. Nat. 41, Contin M., Mondini C., Leital L., De Nobili M Enhanced soil toxic metal fixation in iron hydroxides by redox cycles. Geoderma 140, Czechowska-Kosacka A Influence of sewage sludge solidification on immobilisation of heavy metals. Pol. J. Environ. Stud. 16, 2A, Czekała J Wybrane właściwości osadów ściekowych z oczyszczalni regionu wielkopolski. Cz. I. Odczyn, sucha masa, materia organiczna i węgiel organiczny oraz makroskładniki. Acta Agroph. 70, Czekała J. 2012a. Effect of long-term application of sewage sludge on the content of copper, zinc and manganese in plant. Zesz. Nauk. UP Wroc. Rol. CIII, Czekała J. 2012b. Wpływ wieloletniego stosowania osadów ściekowych na zawartość miedzi i cynku w roślinach. Zesz. Nauk. UP Wrocław, Rolnictwo 103(589), Czekała J., Ferdykowski W., Zbytek Z Ekologiczne zagospodarowanie odpadu z konopi w kompostowaniu osadu ściekowego. J. Res. Appl. Agric. Eng. 53(3), Czuba R., Mazur T Wpływ nawożenia na jakość plonów. PWN Warszawa, pp Czyżyk F., Kozdraś M., Sieradzki T Wartość nawozowa kompostów z osadów ściekowych i słomy. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 484, Dąbkowska-Naskręt H The role of free iron oxides in association of lead and cadmium in black earths Gleyic Phaeozem (black earths). Acta Agroph. 50, Dąbkowska-Naskręt H Naturalne i syntetyczne tlenki żelaza jako adsorbenty pierwiastków śladowych w glebach. Ochr. Środ. Zas. Natur. 41, De Browuere K., Smolders E Yield response of crops amended with sewage sludge in the field is more affected by sludge properties than by final soil metal concentration. European J. Soil Sci. 57, Domański P Poradnik użytkowników łąk i pastwisk. Poznań, Agencja Reklamowa Prodruk. 27. Falkowski M., Kukułka I., Kozłowski S Właściwości chemiczne roślin łąkowych. AR Poznań. 28. Glyzes Ch., Tellier S., Astruc M Fractionation studies of trace elements in contaminated soils and sediments: a review of sequential extraction procedures. Trends in Analytical Chemistry 21,

17 29. Harrison E.Z., Oakes S.R., Hysell M., Hay A Organic chemicals in sewage sludges. Sci. Tot. Environ. 367, Jakubus M Sewage sludge characteristics with regard to their agricultural and reclamation usefulness. Fol. Univ. Agric. Stetin. 244, Agricultura 99, Jakubus M Wpływ wieloletniego stosowania osadu ściekowego na zmiany wybranych właściwości chemicznych gleby. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 512, Jamali M.H., Kazi T.G., Afridi H. I., Arain M.B., Jalbani N., Memon A.U.R Speciation of heavy metals in untreated domestic wastewater sludge by time saving BCR sequential extraction method. J. Environ. Sci. Health 42, Kabata-Pendias A., Pendias H Biogeochemia pierwiastków śladowych. PWN, Warszawa. 34. Kalembasa D., Malinowska E Wpływ dawek osadu ściekowego na plon i skład chemiczny trawy Miscanthus sacchariflorus w doświadczeniu polowym. Fragm. Agron. 1(93), Kalembasa D., Malinowska E Bioaccumulation of zinc under the influence of sewage sludge and liming and its speciation in soil. Fresenius Environ. Bull. 22(11a), Kalembasa D., Pakuła K Heavy metal fractions in soils fertilized with sewage sludge. Environ. Prot. Eng. 35(2), Kalembasa S., Kalembasa D., Kania R Wartość nawozowa osadów ściekowych z wybranych oczyszczalni ścieków regionu siedleckiego. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 475, Kalembasa S., Malinowska E Influence of sewage sludge rates on cadmium content in test plants and its fractions in soil. Pol. J. Environ. Stud. Series of Monographs 2, Kalembasa S., Wysokiński A Zawartość wybranych mikroelementów w osadach ściekowych świeżych i kompostowanych z dodatkiem popiołu z węgla brunatnego. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 502, Kalembkiewicz J., Sočo E Ekstrakcja sekwencyjna metali z próbek środowiskowych. Wiad. Chem. 59, 7-8, Karczewska A. 2002a. Metale ciężkie w glebach zanieczyszczonych emisjami hut miedzi formy i rozpuszczalność. Zesz. Nauk. AR, Wrocław, 432, Karczewska A. 2002b. Rozpuszczalność miedzi, ołowiu i cynku w glebach zanieczyszczonych w zależności od odczynu i kompleksowania związkami organicznymi. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 482, Kazanowska J., Szaciło J Analiza jakości osadów ściekowych oraz możliwości ich przyrodniczego wykorzystania. Acta Agroph. 19(2), Koncewicz-Baran M., Gondek K., Korol J Wpływ stosowania osadu ściekowego przekształconego biologicznie i termicznie na zawartość manganu w roślinach i w glebie. Inż. Ekolog. 37, Krzywy E., Iżewska A., Wołoszyk Cz. 2004a. Ocena składu chemicznego i wartości nawozowej osadu ściekowego oraz kompostów wyprodukowanych z komunalnego osadu ściekowego. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 499, Krzywy E., Iżewska A., Wołoszyk Cz. 2004b. Pobranie i wykorzystanie mikroelementów w okresie dwóch lat przez trzcinę chińską (Miscanthus sacchariflorus) z osadu ściekowego oraz z kompostów wyprodukowanych z osadu ściekowego. Zesz. Prob. Post. Nauk Rol. 502, Krzywy E., Krzywy J., Krzywy-Gawrońska E., Bujnicka M Wpływ kompostów z komunalnego osadu ściekowego i wycierki ziemniaczanej, słomy i trocin na pobranie makroskładników i mikroskładników przez nasiona rzepaku jarego. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 512, Krzywy E., Wołoszyk Cz., Iżewska A Produkcja i rolnicze wykorzystanie kompostów z osadu ściekowego z dodatkiem różnych komponentów. PTIE, Oddział Szczeciński, ss Krzywy-Gawrońska E., Wołoszyk Cz Wpływ kompostu z komunalnego osadu ściekowego i substancji czynnej PRP SOL na wielkość i plonu i jakość bulw ziemniaka. Roczn. Glebozn. LXI, 4, Łabętowicz J., Ożarowski G Porównanie kompostu ze śmieci miejskich (Dano) i obornika w aspekcie oddziaływania na plon i zawartość metali ciężkich w roślinach. Folia Univ. Agric. Stetin. Agricultura 211(84), Latosińska J., Gawdzik J Analiza mobilności metali ciężkich z komunalnych osadów ściekowych z oczyszczalni ścieków w Sobkowie. Arch. Gosp. Odpad. Ochr. Środ. 13(2), Maćkowiak Cz Skład chemiczny osadów ściekowych i odpadów przemysłu spożywczego o znaczeniu nawozowym. Nawozy i Nawożenie R II, 3(4) 3a, Maćkowiak Cz Wartość nawozowa osadów ściekowych. Inż. Ekol. 3, Malinowska E., Jankowski K., Wiśniewska-Kadżajan B., Sosnowski J., Kolczarek R Effect of different methods of treatment of municipal sewage sludge on their physicochemical properties and their agricultural utilization. J. Ecol. Eng. 16(2), DOI: / /

18 55. Malinowska E., Kalembasa D Wpływ wapnowania i dawek osadu ściekowego na specjację ołowiu w glebie, w doświadczeniu wazonowym. Ochr. Środ. Zasobów Nat. 48, Mazur T Rolnicza utylizacja stałych odpadów organicznych. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 472, Obarska-Pempkowiak H., Butajło W., Staniszewski A Możliwości przyrodniczego wykorzystania osadów ściekowych ze względu na zawartość metali ciężkich. [W:] Nowe spojrzenie na osady ściekowe odnawialne źródła energii. Międzyn. Konf. Nauk.-Tech., Polit. Częstochow. cz. I, Oleszczuk P., Baran S Enzymatic activity of light soil fertilized with sewage sludge against a background content of polycyclic aromatic hydrocarbons. Environ. Prot. Eng. 31(1), Petersen S.O., Henriksen K., Mortensen G.K., Krogh P.H., Brandt K.K., Sørsensen J., Madsen T., Petersen J., Grøn C Recycling of sewage sludge and household compost to arable land: fate and effects of organic contaminants, and impact on soil fertility. Soil and Tillage Research 72(2), doi: /SO (03) Ramowe wytyczne dla rolnictwa Ocena stanu zanieczyszczenia gleb i roślin metalami ciężkimi i siarką. IUNG, Puławy. 61. Rao C.R.M., Sahuquillo A., Lopez Sanches J.F A review of the different methods applied in environmental geochemistry for single and sequential extraction of trace elements in soils and related materials. Water Air Soil Pollut. 189, Rozporządzenie Ministra Środowiska z dn. 6 lutego 2015 r. w sprawie komunalnych osadów ściekowych (Dz. U r. poz. 257). 63. Rozporządzeniu Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi z dnia 18 czerwca 2008 w sprawie wykonywania niektórych przepisów ustawy o nawozach i nawożeniu (Dz. U ). 64. Rutkowska B., Szulc W., Łabętowicz J., Ożarowski G Ocena składu chemicznego kompostu DANO z punktu widzenia kryteriów rolniczych. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 494, Shrivastava S.K., Banerjee D.K Speciation of metals in sewage sludge and sludge amended soils. Water, Air and Soil Pollution 152, Siebielska I., Janowska B Porównanie zawartości wybranych metali ciężkich w próbkach kompostów. Rocz.Ochr. Środ. 13, Singh R.P., Agrawal M Effects of sewage sludge amendment on heavy metal accumulation and consequent responses of beta vulgaris plants. Chemosphere 67, Skowrońska M Skład frakcyjny glebowej substancji organicznej w warunkach stosowania odpadów organicznych. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 505, Speir T.W., Schaik A.P. Van, Percival H.J., Close M.E., Pang L.P Heavy metals in soil, plants and grundwater following high-rate sewage sludge application to land. Water, Air and Soil Pollution 150 (1-4), Spiak Z., Kulczycki G Zawartość mikroelementów w osadach ściekowych z wybranych oczyszczalni województwa dolnośląskiego. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 502, Stępień W., Rutkowska B., Szulc W., Górnik A Możliwości wykorzystania kompostu z odpadów komunalnych w rolnictwie. Cz. II. Wpływ kompostu na kształtowanie wielkości i jakości plonu ziemniaków. Zesz. Prob. Post. Nauk Rol. 512, Szumska-Wilk M., Gworek B Metody oznaczania frakcji metali ciężkich w osadach ściekowych. Ochr. Środ. Zas. Nat. 41, Wang Ch., Hu X., Chen M.L., Wu Y.H Total concentrations and fractions of Cd, Cr, Pb, Cu, Ni and Zn in sewage sludge municipal and industrial wastewater treatment plants. J. Hazardous Mater. B119, Wasilewski Z Bilans pasz oraz podstawy letniego i zimowego żywienia bydła [w: Produkcji pasz objętościowych w gospodarstwach specjalizujących się w integrowanym chowie bydła]. Poradnik dla producenta. Wydaw. IMUZ, Wołoszyk Cz Agrochemiczna ocena nawożenia kompostami z komunalnych osadów ściekowych i odpadów przemysłowych. Wyd. AR Szczecin. Rozpr. 217, ss Wołoszyk Cz., Krzywy E., Iżewska A Ocena wartości nawozowej kompostów sporządzonych z komunalnego osadu ściekowego w trzyletnim zmianowaniu roślin. Fragm. Agron. 1(85), Wysokiński A Zawartość żelaza i manganu w roślinach nawożonych osadami ściekowymi kompostowanymi z CaO i popiołem z węgla brunatnego. Ochr. Środ. Zas. Nat. 49, Yürük A., Bozkurt M.A Heavy metal accumulation in different organs of plants grown under high sewage sludge doses. Fresenius Environ. Bull. 15(2), Zeien H., Brümmer G.W Chemische extraction zur bestimmung von schwermetallbindungsformen in böden. Mittelign. Dtsch. Bodenkundl. Gesellsch. 59(1),

19 5 Omówienie pozostałych osiągnięć naukowo-badawczych Główne kierunki prac badawczych ujęto w następujące grupy tematyczne: 1. Badania przydatności komunalnego osadu ściekowego do celów nawozowych na przykładzie wybranych roślin W latach przeprowadziłam badania dotyczące wykorzystania zróżnicowanych dawek komunalnego osadu ściekowego na tle nawożenia mineralnego PK i NPK w uprawie trzech odmian wierzby (Salix caprea, S. purpurea i S. alba). Realizując wyznaczony cel badań określono plon suchej masy dwuletnich pędów wierzby po II i po IV roku uprawy. Salix caprea charakteryzowała się ponad 2-krotnie większym plonem pędów, w porównaniu z pozostałymi odmianami. Analizując wpływ nawożenia na plonowanie testowanej rośliny zanotowano korzystniejszy wpływ NPK, niż zróżnicowanych dawek osadu ściekowego. Omawiany odpad zwiększył plon pędów wierzby tylko w II roku uprawy. Mniejsza dawka osadu wpłynęła korzystniej na plonowanie rośliny testowej, niż dawka większa. W pędach wierzby zbieranej w cyklu dwuletnim analizowano zawartość makroelementów. Najwięcej azotu stwierdzono w pędach Salix alba, zarówno po II jak i po IV roku uprawy. Dwuletnie pędy Salix caprea zebrane z czteroletniej karpy korzeniowej charakteryzowały się większym wykorzystaniem makroelementów z największej dawki osadu ściekowego (200 kg N. ha -1 ). W omawianym doświadczeniu określono wpływ zróżnicowanych dawek azotu wprowadzonych z osadem ściekowym i w formie mineralnej na rozmieszczenie ołowiu, kadmu, miedzi, cynku, niklu i chromu w łodygach i liściach testowanych odmian wierzby krzewiastej. W I roku (bezpośrednio po nawożeniu) pobierano próbki roślinne 3-krotnie (w czerwcu, lipcu i sierpniu), w II roku tylko w miesiącu sierpniu. Zawartość badanych metali ciężkich była zróżnicowana w zależności od nawożenia, części rośliny oraz lat badań. Stwierdzono, że liście wierzby intensywniej kumulują większość metali ciężkich niż łodygi, z wyjątkiem ołowiu, którego było ponad 2-krotnie więcej w łodygach. Dawka osadu ściekowego nie spowodowała dużych zmian w bioakumulacji metali ciężkich w badanych częściach wierzby, w porównaniu z obiektami nawożonymi mineralnie, co wynikało z ich rozmieszczenia w dużej biomasie. Uzyskane wyniki potwierdzają przydatność osadu ściekowego do wykorzystania nawozowego w uprawie wierzby krzewiastej. 19