MIDDLE POMERANIAN SCIENTIFIC SOCIETY OF THE ENVIRONMENT PROTECTION ŚRODKOWO-POMORSKIE TOWARZYSTWO NAUKOWE OCHRONY ŚRODOWISKA Annul Set The Environment Protetion Roznik Ohron Środowisk Volume/Tom 15. Yer/Rok 2013 ISSN 1506-218X 1982 2002 Chemofitostilizj gley zniezyszzonej kdmem, ynkiem i ołowiem 1. Wstęp Ann Groelk, Młgorzt Kprzk, Ann Grosser, Ann Npor Politehnik Częstohowsk Pierwistki śldowe stły się rdzo uiążliwym zniezyszzeniem środowisk. W wyniku kumulowni się w gleie możliwe jest ih dlsze rozprzestrzeninie do środowisk tkże kumulj w kolejnyh poziomh łńuh pokrmowego [1]. Wspomgn fitostilizj poleg n stosowniu roślin i dodtków gleowyh do fizyznej stilizji gruntu jk i hemiznego unieruhomieni zniezyszzeń [25, 44]. Głównym elem tej tehniki jest zmniejszenie ryzyk włązeni metli do łńuh pokrmowego przez ogrnizenie ih wyhwytu przez rośliny i zmniejszenie ługowni w wyniku erozji i spływu powierzhniowego. W proesh immoilizji metli iężkih może dohodzić do sorpji, wyminy jonowej, proesów redox, tworzeni stilnyh kompleksów z ligndmi orgniznymi orz ih wytrąni, tym smym do zmniejszni ilośi metli ezpośrednio dostępnyh dl korzeni roślin [29]. Dominująym mehnizmem, dzięki któremu metle są unieruhomione, jest preypitj wodorotlenków n stłej mtryy gleowej. Sorowne jony mogą tworzyć zewnętrzny lu wewnętrzny kompleks z rektywnymi grupmi powierzhniowymi mtryy gleowej. Kiedy wewnętrzny kompleks zwier sorowne polimery, może dohodzić do zrodkowni nstępnie do proesów preypitji metli n ih powierzhni. Jeżeli ntomist dsorowny jon metlu znjduje się w mtryy sorentu, to wtedy może mieć miejse współstrąnie [25]. Odpdy
Chemofitostilizj gley zniezyszzonej kdmem 1983 orgnizne mogą yć wykorzystne jko skutezne dodtki gleowe. Oenie możliwość zstosowni odpdów orgniznyh w rekultywji zdegrdownyh gle spotyk się z dużym zinteresowniem. W osttnim zsie odnotowuje się zwiększenie wytwrznej ilośi odpdów orgniznyh ze względu n intensyfikję hodowli, rozwój przemysłu i rozudowę infrstruktury knlizyjnej [42, 43]. Dodtek osdów śiekowyh o niskiej zwrtośi metli iężkih do gley n terenh zdegrdownyh znząo poprwi prmetry fizyzne, hemizne i iologizne gle [2, 3, 6, 17]. Niemniej jednk zęsto zstosownie jedynie pojedynzego dodtku orgniznego nie wpływ skuteznie n poprwę tkih włśiwośi gle jk: silne zniezyszzenie, kwsowość, zsolenie itp. Z tego względu, wytwrznie dodtków gleowyh n ele rekultywyjne może wymgć mieszni kilku różnyh produktów uoznyh w elu zpewnieni ih njlepszej efektywnośi. Neutrlizj gle kwśnyh lu lkliznyh jest jedną z njprostszyh i niedrogih metod wykorzystywnyh do unieruhmini metli iężkih w skżonej gleie [19]. Rozpuszzlność wszystkih metli jest silnie uzleżnione od potenjłu redox i wrtośi ph gle. Rozpuszzlność większośi metli zmniejsz się wrz ze wzrostem ph, o z kolei prowdzi do zmniejszeni ih dostępnośi [43]. Wykzno, że lklizne związki są rdziej przydtne, jeśli są wykorzystywne jko suplementy neutrlizująe kwsowość gley spowodowną wprowdzeniem innyh dodtków jk np. fosforny [19]. Grnulowne wpno i węgln wpni z powodzeniem zostły zstosowne jko kogulnty w proesie ozyszzni wody zniezyszzonej metlmi iężkimi, gdzie jk wykzły dni, głównym mehnizmem ył preypitj [21]. Proes ten jest tkże wykorzystywny w immoilizji metli iężkih o wysokim stężeniu w wrunkh redukująyh. Njzęśiej stosownymi dodtkmi wpniowymi są wodorotlenek wpni (C(OH) 2 ), węgln wpni, (C- CO 3 ) orz tlenek wpni (CO) [19]. Minerły fosfornowe mogą sorowć i/ lu współ wytrąć metle śldowe. Sorpj metli (Cd, Cu, Ni, P i Zn) n powierzhni hydroksyptytu wskzuje, że kompleksownie n powierzhni i współstrąnie są njwżniejszymi mehnizmmi wyjśnijąymi unieruhomienie Zn i Cd. Oieująe rezultty przynoszą dni dotyząe wytrąni ołowiu. W przypdku tego pierwistk zstosownie znlzły m.in. syntetyzne i nturlne ptyty i hydroksyptyty [40], fosforyty [9], fosforny [8, 28]. Podzs proesu hemofito-
1984 Ann Groelk, Młgorzt Kprzk, Ann Grosser, Ann Npor stilizji do zniezyszzonej metlmi gley wprowdzne są nie tylko dodtki gleowe, le również roślinność (trwy, krzewy lu drzew) [5]. Rośliny przeznzone do stosowni w fitostilizji powinny hrkteryzowć się nstępująymi ehmi/włśiwośimi [47]: zmniejszć ilość wody sąząej się przez mtryę gley, poniewż może on powodowć tworzenie się nieezpieznyh odieków, zpoiegć erozji gley i przenoszeniu toksyznyh metli do innyh oszrów, tolernją n skrjne wrunki gleowe(np. niskie ph, wysokie stężenie metli, zsolenie), szykim wzrostem i tworzeniem wystrzjąej ilośi iomsy, y stworzyć okrywę n łej powierzhni gley [5, 41]. Pondto ehmi hrkterystyznymi roślin stosownyh w fitostilizji są: niekumulownie metli w ndziemnyh tknkh roślinnyh, które mogą stnowić pożywienie dl ludzi i zwierząt orz wytwrznie stosunkowo rozudownego systemu korzeniowego [5, 11]. Przykłdem tkih roślin są trwy z rodziny kostrzew, które są wykorzystne do stworzeni okrywy wegettywnej n terenh pokoplninyh i hłdh [20, 22]. 2. Mterił i metody 2.1. Zstosowne mteriły Bdni prowdzono z zstosowniem gtunku trwy Festurundine Shre. W dnih wykorzystną silnie zniezyszzoną gleę pohodzą z terenów przyległyh do Huty Cynku Mistezko Śląskie, położonej w entrlnej zęśi województw śląskiego, w powieie trnogórskim (t. 1). Ze względu n niską 2,2% zwrtość zęśi szkieletowyh gleę zklsyfikowno do utworów zwykłyh, pisek luźny, do grupy grnulometryznej piski, podgrupy pisek średniozirnisty. W doświdzenih stosowno ustilizowne tlenowo osdy śiekowe wytwrzne w zkłdzie produkująym wody minerlne i soki. Ze względu n niską zwrtość metli iężkih (t. 2) osdy mogą znleźć zstosownie do elów rekultywyjnyh.
Chemofitostilizj gley zniezyszzonej kdmem 1985 W doświdzeniu zstosowno w różnyh dwkh tkże nieorgnizne dodtki dogleowe: fosforn potsu (FP) zwierjąy w swym skłdzie: 52% P 2 O 5 i 34% K 2 O, superfosft potrójny grnulowny (SF) 46% P 2 O 5 orz wpno rolnize mieszne (TW) o zwrtośi 50% CO. Tel 1. Włśiwośi fizyzne i hemizne gley Tle 1. Chemil nd physil hrteristis of the soil Prmetr Jednostk Wrtość Wilgotność [%] 15,73 18,46 CEC [mol(+) kg -1 s.m.] 8,34 10,9 ph w H 2 O [-] 4,96 5,27 ph w 1M KCl [-] 4,45 4,81 C ogólny [g kg -1 s.m.] 10,14 14,33 C orgnizny [g kg -1 s.m.] 8,42 13,21 N ogólny [g kg -1 s.m.] 0,79 0,95 P iodostępny [mg kg -1 s.m.] 13,45 18,97 P ogólny [mg kg -1 s.m.] 54,63 70,81 P [mg/kg s.m] 9045 1209.7 Cd [mg/kg s.m] 8,57 16,8 Zn [mg/kg s.m] 773 1100 Tel 2. Chrkterystyk fizyzn i hemizn osdów śiekowyh Tle 2. Chemil nd physil hrteristis of the sewge sludge Prmetr Jednostk Wrtość Uwodnienie [%] 91,43 ph (w H 2 O) [-] 8,06 Węgiel ogólny [mg/g] 500,41 Azot ogólny [mg N/kg s.m.] 15678,62 Fosfor ogólny [mg Pog./kg s.m.] 220,05 Cd [mg/kg s.m.] 0,487 P [mg/kg s.m.] 17,5 Zn [mg/kg s.m.] 193,6 Ni [mg/kg s.m.] 15,55 Cr [mg/kg s.m.] 93,47 Cu [mg/kg s.m.] 66,91
1986 Ann Groelk, Młgorzt Kprzk, Ann Grosser, Ann Npor 2.2. Zstosowne proedury dwze Anlizowną gleę po uprzednim przesiniu orz osdy śiekowe poddno proesowi suszeni w temperturze 105 C. Nstępnie próki rozdroniono w moździerzu orz wykonno nstępująe oznzeni: ph w H 2 O i 1M KCl oznzono metodą potenjometryzną według normy PN-ISO 10390:1997 [31] (wodn zwiesin gleow w stosunku 1:1), zwrtość węgl ogólnego oznzono po suhym spleniu, zgodnie z Polską Normą PN-ISO 10694:2002 [32]; nliztor węgl i zotu Multi N/C H1300 Anlitykjen, zwrtość zotu ogólnego (Kjeldhl) oznzono zgodnie z Polską Normą PN-ISO 11261:2002 [35]; destylrk z prą wodną model K-355 BűhiLortehnik AG, minerliztor Buhi K-435, zwrtość fosforu ogólnego oznzono zgodnie z Polską Normą PN-ISO 11263:2002 [36], zwrtość przyswjlnyh form fosforu oznzono metodą Egner- Riehm[18], zwrtość suhej msy oznzono metodą suszrkowo-wgową zgodnie z normą PN-ISO 11465:1999 [37], kwsowość hydrolityzną oznzono zmodyfikowną metodą Kppen [18], sumę ktionów zsdowyh oznzono metodą Kppen[18], rozpuszzlne formy metli iężkih (fitoprzyswjlnyh); metod wykorzystuje ekstrkję metli z gley 0,01M roztworem hlorku wpni (ilorz msy gley do ojętośi roztworu wynosił 1:10) [18],tk wyekstrhowne metle iężkie oznzono n spektrofotometrze plzmowym ICP-OES IRIS Interpid II XSP ThermoICP, zwrtość metli iężkih oznzono zgodnie z Polską Normą PN-ISO 11047:2001 [33]. Próki iomsy zęśi ndziemnej i korzeni zminerlizowno w nlityznie zystym kwsie zotowym przy zstosowniu minerliztor mikroflowego Berghof; zwrtość metli iężkih oznzono n spektrofotometrze plzmowym ICP- OES IRIS Interpid II XSP ThermoICP,
Chemofitostilizj gley zniezyszzonej kdmem 1987 skłd grnulometryzny gley wykonno metod sitową zgodnie z polskimi normmi PN-ISO 11277:2005 [34] orz PN-R-04032:1998 [38]. W proedurze wykorzystno zestw sit firmy Retsh. Przy podzile n frkje i grupy grnulometryzne wykorzystno Polsk Normę PN-R- 04033:1998 [39]. 2.3. Przeieg doświdzeni wzonowego W przeprowdzonym doświdzeniu sporządzono mieszniny przesinej przez sit o średniy otworów 1 mm gley i nieorgniznyh dodtków z odpowiednim proentem osdów śiekowyh w ilośi 1% i 3% s.m. (proent wgowy) orz wpn nwozowego i nwozów nieorgniznyh o stężeniu 0,8% kżdy. Dl wrintów smej gley orz gley z osdmi zstosowno wpnownie w stężeniu 0,5%. Tkie postępownie miło n elu utrzymnie wrtośi ph gley n poziomie 7. Zstosownie gley z dodtkiem pisku miło n elu wykznie rku efektu rozieńzeni. Przygotowne próki przeniesiono do wzonów mogąyh pomieśić 1 kg mteriłu w donize. Dl kżdej kominji wykonno trzy powtórzeni. Po upływie dwóh tygodni wysino do połowy przygotownyh wzonów po 0,4 g nsion kostrzewy trzinowej (Festurundine Shre.). Ntomist drug połow wzonów stnowił próę kontrolną i pozostł ez osiewu. Doświdzenie prowdzone yło w komorze fitotronowej w wrunkh kontrolownyh, optymlnyh dl wzrostu i rozwoju roślin. Czs trwni doświdzeni wynosił 10 tygodni. Tempertur w iągu dni ksztłtowł się n poziomie 21ºC, ntomist w noy 18ºC, wilgotnośi wynosił od 60 do 100%. Gleę z roślinmi orz smą gleę w wzonh elu utrzymni optymlnyh wrunków wodnyh podlewno wodą destylowną orz zstosowno fotoperiod 16/8. Po 8 tygodniowym okresie wzrostu roślin zerno iomsę. Ndziemną zęść oddzielono 1m nd powierzhnią gley, nstępnie zwżono przed jk i po wysuszeniu. Korzenie roślin zostły wypłukne pod ieżąą wodą w elu pozyi się resztek gley, nstępnie przepłukne wodą dejonizowną. Po wysuszniu zostły zwżone, nstępnie rozdronione i poddne minerlizji.
1988 Ann Groelk, Młgorzt Kprzk, Ann Grosser, Ann Npor 2.4. Wykonne nlizy mtemtyzne 2.4.1. Anliz sttystyzn Anlizę mtemtyzną otrzymnyh dnyh wykonno w progrmie Sttisti 10.0 orz Exel 2007. Dne nlizowno stosują, jko metodę sttystyzną jednozynnikową nlizę wrinji (ANOVA) lu test ANOVA rng Kruskl-Wllis (w przypdku nie spełnieni złożeń ANOVY). Dl dnyh, w któryh stwierdzono istotne różnie pomiędzy zmiennymi przeprowdzono dlsze nlizy przy zstosowniu testu Tukey (HSD). Wyznzono tkże współzynnik korelji Person. 3. Wyniki dń 3.1. Zminy zwrtośi metli iężkih w mterile gleowym i uzysknej iomsie W przeprowdzonym doświdzeniu wprowdzenie ziegu wpnowni gley pozwoliło n utrzymnie wrtośi ph n stłym poziomie po 10 tygodnih trwni doświdzeni (5,5 7) (rys. 1). Dl wrintów K5-K10 (Rys. 1) uzyskno rdzo istotne zmniejszenie zwrtośi form iodostępnyh (ekstrkj 0,01 M CCl 2 ). Dl Cd wrtośi te zmniejszyły się z 7,5 do 0,2 mg/kg, dl Pz 70 30 do 0,5 0,01, dl Zn z 80 120 do 1 4 mg/kg. Wprowdzenie osdów śiekowyh spowodowło tylko niewielkie zmniejszenie zwrtośi form iodostępnyh, njlepszy efekt uzyskno dl P, gdzie odnotowno spdek o połowę. Njlepsze rezultty uzyskno jednk po wprowdzeniu dodtków nieorgniznyh, gdzie dl Cd i P odnotowno wrtośi poniżej 1 mg/kg, dl Zn poniżej 5 mg/kg. W dnih przyrostu iomsy (rys. 2) njwiększy plon (5,5 g s.m.) uzyskno dl kominji łąznego stosowni fosfornu potsu i osdów orz dl kominji łąznego stosowni superfosftu i osdów śiekowyh (2,5 g s.m/wzon). Jednkże, zstosownie smyh osdów śiekowyh w dwe 3% s.m. dło podone rezultty (2,25 g s.m./wzon), o kominje K6 i K7 (2,25 2,50 g s.m./wzon). Smo wpnownie gley (K) pozwoliło n uzysknie plonu 0,25 g s.m./wzon.
P [mg/kg] * d * e * * Cd [mg/kg] * d d * e * * * Chemofitostilizj gley zniezyszzonej kdmem 1989 A 9,0 8,5 8,0 7,5 7,0 6,5 6,0 5,5 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 * Test Tukey' dl kominji ez roślin 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 K K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 K8 K9 K10 Kominj A - ez roślin B- z roślinmi B 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 1,0 10 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 * Test Tukey' dl kominji ez roślin K K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 K8 K9 K10 Kominj A - ez roślin B- z roślinmi
ph [-] Zn [mg/kg] * * d d* * d* 1990 Ann Groelk, Młgorzt Kprzk, Ann Grosser, Ann Npor C 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 * Test Tukey' dl kominji ez roślin 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 K K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 K8 K9 K10 Kominj A - ez roślin B- z roślinmi D 10,0 9,5 9,0 8,5 8,0 7,5 7,0 6,5 6,0 5,5 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 * Test Tukey' dl kominji ez roślin d d K K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 K8 K9 K10 -- Kominj A - ez roślin B- z roślinmi
Chemofitostilizj gley zniezyszzonej kdmem 1991 Rys. 1. Zwrtość iodostępnyh form Cd (A), P (B), Zn (C) orz wrtość ph (D) mteriłu gleowego; K1, K2 dodtek pisku 1 i 3%, K3, K4 osdy śiekowe 1 i 3%, K5 wpno nwozowe i superfosft w dwkh 0,8%, K6 wpno nwozowe i superfosft w dwkh 0,8% orz 1% osdy śiekowe, K7 wpno nwozowe i superfosft w dwkh 0,8% orz 3% osdy śiekowe, K8 wpno nwozowe i fosforn potsu w dwkh 0,8%, K9 wpno nwozowe i fosforn potsu w dwkh orz 1% osdy śiekowe, K10 wpno nwozowe i fosforn potsu w dwkh orz 3% osdy śiekowe Fig. 1. Bioville forms of Cd (A), P (B), Zn (C) nd ph vlue (D) of soil, K1, K2 ddition of snd 1 nd 3%, K3, K4 sewge sludge 1 nd 3%, K5 lime fertilizer nd superphosphte 0,8%, K6 lime fertilizer nd superphosphte 0,8%, 1% of sewge sludge, K7 lime fertilizer nd superphosphte 0,8%, 3% of sewge sludge, K8 lime fertilizer nd potssium phosphte 0,8%,K9 lime fertilizer nd potssium phosphte 0,8%, sewge sludge 1%, K10 lime fertilizer nd potssium phosphte 0,8%, sewge sludge 3%
Bioms [g s.m./donizkę] 1992 Ann Groelk, Młgorzt Kprzk, Ann Grosser, Ann Npor 6,5 6,0 5,5 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 K -- K3 -- K4 -- K5 -- K6 -- K7 -- K8 -- K9 -- K10 Kominj Rys. 2. Przyrost iomsy trwy; K kontrol, K3, K4 osdy śiekowe 1 i 3%, K5 wpno nwozowe i superfosft w dwkh 0,8%, K6 wpno nwozowe i superfosft w dwkh 0,8% orz 1% osdy śiekowe, K7 wpno nwozowe i superfosft w dwkh 0,8% orz 3% osdy śiekowe, K8 wpno nwozowe i fosforn potsu w dwkh 0,8%, K9 wpno nwozowe i fosforn potsu w dwkh orz 1% osdy śiekowe, K10 wpno nwozowe i fosforn potsu w dwkh orz 3% osdy śiekowe Fig. 2. Biomss of the grss; K3, K4 sewge sludge 1 nd 3%, K5 lime fertilizer nd superphosphte 0,8%, K6 lime fertilizer nd superphosphte 0,8%, nd 1% sewge sludge, K7 lime fertilizer nd superphosphte 0,8%, nd 3% sewge sludge, K8 lime fertilizer nd potssium phosphte 0,8%, K9 lime fertilizer nd potssium phosphte 0,8%, sewge sludge 1%, K10 lime fertilizer nd potssium phosphte 0,8%, sewge sludge 3% W dnih zwrtośi metli iężkih w uzysknej iomsie dl wszystkih metli otrzymno rdzo duże zmniejszenie stężeni metli w iomsie po wprowdzeniu dodtków nwozowyh nieorgniznyh (rys. 3). Njlepsze rezultty zostły jednk uzyskne dl wrintów łąznego stosowni osdów śiekowyh i dodtków nieorgniznyh. W zstosownyh kominjh większość metli kumulowł się głównie w korzenih.
P [mg/kg s.m.] * P, [mg/kg s.m.] * Cd [mg/kg s.m.] * * d* Cd, [mg/kg s.m.] d* Chemofitostilizj gley zniezyszzonej kdmem 1993 A 250 225 200 175 150 125 250 240 230 220 210 200 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 * Test Tukey' dl liśi K -- K3 -- K4 -- K5 -- K6 -- K7 -- K8 -- K9 -- K10 kominj 100 75 50 25 0 K -- K3 -- K4 -- K5 -- K6 -- K7 -- K8 -- K9 -- K10 Kominj Korzeń Liśie B 6000 5800 5600 5400 5200 5000 4800 4600 4400 4200 4000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 6000 5500 5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 K -- K3 -- K4 -- K5 -- K6 -- K7 -- K8 -- K9 -- K10 kominj K -- K3 -- K4 -- K5 -- K6 -- K7 -- K8 -- K9 -- K10 Kominj Korzeń Liśie * Test Tukey' dl liśi
d* Zn [mg/kg s.m.] Zn, [mg/kg s.m.] * * d* 1994 Ann Groelk, Młgorzt Kprzk, Ann Grosser, Ann Npor C 6000 5500 5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 2200 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 * Test Tukey' dl liśi K -- K3 -- K4 -- K5 -- K6 -- K7 -- K8 -- K9 -- K10 kominj 1500 1000 500 0 K -- K3 -- K4 -- K5 -- K6 -- K7 -- K8 -- K9 -- K10 Kominj Korzeń Rys. 4. Zminy zwrtośi Cd (A), P (B) i Zn (C) w uzysknej iomsie; K kontrol, K3, K4 osdy śiekowe 1 i 3%, K5 wpno nwozowe i superfosft w dwkh 0,8%, K6 wpno nwozowe i superfosft w dwkh 0,8% orz 1% osdy śiekowe, K7 wpno nwozowe i superfosft w dwkh 0,8% orz 3% osdy śiekowe, K8 wpno nwozowe i fosforn potsu w dwkh 0,8%, K9 wpno nwozowe i fosforn potsu w dwkh orz 1% osdy śiekowe, K10 wpno nwozowe i fosforn potsu w dwkh orz 3% osdy śiekowe Fig. 4. Metls onentrtions in the iomss; K3, K4 sewge sludge 1 nd 3%, K5 lime fertilizer nd superphosphte 0,8%, K6 lime fertilizer nd superphosphte 0,8%, nd 1% sewge sludge, K7 lime fertilizer nd superphosphte 0,8%, nd 3% sewge sludge, K8 lime fertilizer nd potssium phosphte 0,8%,K9 lime fertilizer nd potssium phosphte 0,8% nd sewge sludge 1%, K10 lime fertilizer nd potssium phosphte 0,8% nd sewge sludge 3% Dl Cd uzyskno zmniejszenie zwrtośi metlu w iomsie ndziemnej z 210 mg/kg dl K do 5 mg/kg. W korzenih dl wrintów K3 i K4 stężenie Cd yło n poziomie 190 200 dl pozostłyh kominji (K5 K10) n poziomie 75 30 mg/kg. Ołów gromdził się głównie w korzenih i wrtośi te yły wyższe dl K3 i K4 (4 4,6 g/kg) w porównniu do K5 K10 (1,4 0,6 g/kg). Zwrtość Zn w korzenih dl K5 K10 ył dużo niższ (do 1 g/kg) w porównniu do K3 i K4 (3,7 4,2 g/kg). Liśie
Chemofitostilizj gley zniezyszzonej kdmem 1995 Anlizę sttystyzną w doświdzeniu wykonno oddzielnie dl kominji z i ez roślin. Dl ou wrintów zoserwowno rdzo silną, ujemną korelję (r xy >0,8) pomiędzy zwrtośią iodostępnyh form metli ph mteriłu gleowego. Anlizę sttystyzną wykonno oddzielnie dl kominji z i ez roślin. Dl wrintu z roślinmi odnotowno wysoką korelję między poszzególnymi metlmi niezleżnie od nlizownej mtryy. Wrtośi współzynników korelji dl poszzególnyh metli w mterile gleowym, iomsie korzeni i liśi whły się od 0,9 do 0,99 przy p<0,001. 4. Dyskusj i wnioski Zstosown w doświdzenih gle hrkteryzowł się dużą iodostępnośią Cd, Zn i P. Podone wyniki dużej iodostępnośi dnyh metli stwierdzili w gleie piszzystej Lszlo i inni [20]. Pozostłe dne metle iężkie, jk Cr, Cu i Ni, występowły w niskih stężenih. Njprwdopodoniej skutkiem tk dużej iodostępnośi metli w dnej w doświdzenih gleie jest niskie ph, mł pojemność sorpyjn orz mł zwrtość sustnji orgniznej. W literturze spotykne są doniesieni o wegetji roślin n gleh o dużo wyższej zwrtośi dnyh metli iężkih [2], podzs gdy w prowdzonyh dnih ez zstosowni dodtków nie yło to możliwe. Prwdopodon przyzyn tego zjwisk może tkwić w rdzo wysokiej iodostępnośi metli [46]. Skutkiem tk toksyznyh stężeń metli w formie iodostępnej, jk donosi litertur [26], jest njprwdopodoniej zhmownie wzrostu roślin już n etpie siewki. W przeprowdzonyh dnih przy łąznym zstosowniu osdów śiekowyh i dodtków nieorgniznyh uzyskno znzne zmniejszenie iodostępnośi dnyh metli. Dl kdmu wrtośi te zmniejszyły się z 7,5 do 0,2 mg/kg, dl ołowiu z 70 30 do 0,5 0,01, dl ynku z 80 120 do 1 4 mg/kg. W stilizji ołowiu zęsto stosuje się sustnje hemizne zwierjąe fosfor [13], o prowdzi do wytrąni P i zmniejszeni jego moilnośi tkże n skutek proesów wyminy jonowej. W przeprowdzonyh dnih dl P njlepsze rezultty immoilizji uzyskno dl wrintów K8 (wpno nwozowe i fosforn potsu 0,8%,) i K9 (wpno nwozowe i fosforn potsu 0,8% +1% osdy śiekowe),k10 (wpno nwozowe i fosforn potsu 0,8% +3% osdy śiekowe). Jk podją inni uto-
1996 Ann Groelk, Młgorzt Kprzk, Ann Grosser, Ann Npor rzy dl P możliwe jest zmniejszenie iodostępnośi tego pierwistk nwet o 90% [13, 19]. Wprowdzenie fosfornu potsu pozwoliło n uzysknie wyższyh efektów immoilizji P w porównniu z suprfosftem, o jk tłumzą inni utorzy jest związne z większym zkwszeniem gley przy stosowniu fosfornu potsu, przez to uzyskniem lepszego rezulttu preypitji ołowiu [24, 47]. Ntomist dl ynku wszystkie kominje osdów i dodtków nieorgniznyh (K6, K7, K9, K10) jk i smyh dodtków nieorgniznyh (K5, K8) dły podone, zdowljąe rezultty. Związne jest to z dominująym udziłem mehnizmów kompleksowni Zn n mterii orgniznej orz wyminą ktionową [8, 9, 19], dltego smo wprowdzenie osdów śiekowyh z wpnowniem pozwl n uzysknie wysokiego poziomu immoilizji Zn.. Immoilizj kdmu ył njwiększ dl wrintów K5 (wpno nwozowe i superfosft potrójny 0,8%), K6 (wpno nwozowe i superfosft potrójny 0,8%+1% osdy śiekowe), K8 (wpno nwozowej fosforn potsu 0,8%), K9 (wpno nwozowe i fosforn potsu +1% osdy śiekowe). W dnih prowdzonyh przez Bst i Slon [4] uzyskno 53% zmniejszeni iodostępnośi metlu po wprowdzeniu do gley 180 g/kg fosforytów, wprowdzenie 10 g/kg wodorofosfornu monu spowodowło zmniejszeniu udziłu frkji iodostępnyh o 90%. Tkże w dnih prowdzonyh przez Hettirhhii inni [15] uzyskno wysokie efekty immoilizji Cd, P i Zn przy łąznym stosowniu fosfornu potsu i węglnu wpni. Tereny zdegrdowne n ogół reprezentują sły stopień rozwoju okrywy roślinnej. Pozwione roślinnośi gley są podtne n erozję i wymywnie, o może prowdzić do przemieszzni zniezyszzeń do kolejnyh elementów środowisk [30]. Z tego względu stosownie wspomgnyh metod fitostilizji znjduje swoje uzsdnienie. W proesie fitostilizji dohodzi do strąni lu immoilizji nieorgniznyh zniezyszzeń w gleie, n powierzhni korzeni lu w ih tknkh [45]. W przeprowdzonyh dnih potwierdzono udził strefy korzeniowej roślin w immoilizji metli iężkih. Choć rośliny usuwją niewiele zniezyszzeń, wżny jest ih wzrost n zniezyszzonej gleie [23], tym smym zmniejsznie iodostępnośi zniezyszzeń. W prowdzonyh dnih uzyskno tkże niewielki stopień usunięi metli przez rośliny (iokonentrj zhodził głównie w strefie korzeniowej). Dodtki gleowe w proesie wspomgnej fito-
Chemofitostilizj gley zniezyszzonej kdmem 1997 stilizji są stosowne w elu zinijowni wzrostu roślin orz poprwy stilizji/immoilizji metli [17, 23]. Njzęśiej są to nwozy fosforowe i wpniowe, popioły lotne i odpdy orgnizne [1]. Wprowdzenie iomsy lu osdów śiekowyh powoduje wzogenie gley w skłdniki iogenne [3] orz poprwę prmetrów fizyzno-hemiznyh gley. Głównym ryzykiem związnym ze stosowniem produktów odpdowyh, jk osdy śiekowe, jest możliwość skżeni gley metlmi iężkimi, które występują w tyh osdh [6, 27]. Prolem ten jest rdzo powszehny przy stosowniu osdów komunlnyh. Jednk w przypdku osdów śiekowyh pohodząyh z niektóryh głęzi przemysłu (jk przemysł spożywzy) po odpowiednim przygotowniu tkie produkty mogą uzyskć pozwolenie n użytkownie jko sustrty wspomgjąe wzrost roślin. Bdni potwierdziły, że n plon uzysknej iomsy w dużym stopniu miły wpływ zsoność gley w skłdniki iogenne orz poziom wilgotnośi. Przeprowdzone dni wykzły rdzo korzystny wpływ nwożeni osdmi śiekowymi n wzrost i funkjonownie roślin w prowdzonym proesie fitoremediji n terenh zniezyszzonyh metlmi iężkimi. Podone rezultty uzyskno w innyh dnih [14, 17]. Sme nwozy fosfornowe powodują dlsze oniżnie wrtośi ph, ntomist łązne stosownie wpn nwozowego powodowło podwyższenie wrtośi ph. Podone rezultty uzyskli Alvreng i inni [2], po zstosowniu kompostów pohodząyh z komunlnyh osdów śiekowyh. Dodtek osdów śiekowyh wpłynął n poprwę włśiwośi gley, w tym pojemnośi sorpyjnej (CEC), ph, zwrtośi fosforu, zotu i węgl. Podone rezultty opisują tkże inni utorzy [17, 27, 29]. Stosownie dodtków gleowyh poprwijąyh jkość gle w proesh fitoremediji wydje się wię yć konieznośią. Pomimo korzystnyh wrunków prowdzeni dń w komorze fitotronowej nie uzyskno prwidłowego wzrostu roślin n gleie ez dodtków. Njwiększy przyrost iomsy trw zoserwowno przy zstosowniu osdów śiekowyh w dwe 3% i nieorgniznego dodtku gleowego, fosfornu potsu w stężeniu 0,8%. Również dl tej kominji uzyskno njniższe zwrtośi metli iężkih w zęśih roślin (zęść ndziemn) zrówno w przypdku kdmu, ołowiu i ynku. Bdni dowiodły, że w iomsie korzeni njrdziej kumulowł się ołów. Potwierdziło to doniesieni literturowe Kt-Pendis [16], iż P gromdzi się głównie w korzenih, stopień jego trnsportu do zęśi ndziemnej jest ogrnizony. Kdmu
1998 Ann Groelk, Młgorzt Kprzk, Ann Grosser, Ann Npor i ynku również więej kumulowło się w korzenih, o potwierdz dory wyór roślin, jkimi są kostrzewy, do proesu fitostilizji. Przeprowdzone dni potwierdziły, że n fitotoksyzność metli iężkih w njwiększym stopniu m wpływ zwrtość form dostępnyh, wymiennyh (fitoprzyswjlnyh). Ogrnizenie iodostępnośi dnego metlu iężkiego dl rośliny jest kluzowym elementem umożliwijąym jej wzrost i rozwój, o potwierdzją również inni utorzy [10, 12, 14, 19]. W dnih nd iodostępnośią metli nleży pmiętć, że metle mogą zmienić formy w zleżnośi od wrunków iotyznyh i iotyznyh środowisk. Litertur 1. Adrino D.: Tre Elements in Terrestril Environments: Biogeohemistry, Biovilility, nd Risks of Metls. Springer Verlg New York 2001. 2. Alvreng P., Gonlves A.P., Fernndes R.M., de Vrennes A., E. Durte, Cunh-Qued A.C., Vllini G.: Relmtion of mine ontminted soil using iologilly mended soil. Aus. J. Soil Res. 48. 459 469 (2009). 3. Brył R., Swik J., Kulik M., Lipińsk H.: Content of Components in Some Grsss Speies Irrigted with Purified Sewge. J. Elementol.. 14(1). 5 12 (2009). 4. Bst N.T., Slon J.J.: Biovillility of hevy metls in strongly idi soils treted with exeptionl qulity iosolids. J. Environ. Qul. 28. 633 638 (1999). 5. Berti W.R., Cunninghm S.C.: Phytostiliztion of metls.[w]: Phytoremedition of Toxi Metls: Using Plnts to Clen up the Environment. Eds. I. Rskin, B.D. Ensley. New York: John Wiley nd Sons, In.: 71 88 (2000). 6. Bień J., Milzrek M., Nezj E., Worwąg M., Okwiet T., Kowlzyk, M.: Composting proess s n lterntive method for the disposl of sewge sludge nd orgni frtion of muniipl solid wste. Civil nd Environmentl Engineering Reports. 6. 127 136 (2011). 7. Bień J.B.: Osdy śiekowe. Teori i prktyk. Wyd. P.Cz. Częstohow 2002. 8. Co X., M L.Q., Shirlipour A.: Effets of ompost nd phosphte mendments on rseni moility in soils nd rseni uptke y the hyperumultor, Pterisvittt L..Environ. Pollut. 126. 157 167 (2003). 9. Co X., Whi A., M L., Li B., Yng Y.: Immoiliztion of Zn, Cu, nd P in ontminted soils using phosphte rok nd phosphori id, J. Hzrd. Mter. 164. 555 564 (2009).
Chemofitostilizj gley zniezyszzonej kdmem 1999 10. Dzidek K., Włwek W.: Metle w środowisku, Cz. I Metle iężkie (Zn, Cu, Ni, P, Cd) w środowisku gleowym, Ktedr Fizyki Chemiznej Uniwersytetu Opolskiego, Instytut Chemii, R. 10, Nr 1 2, Opole 2005. 11. Fijłkowski K., Kprzk M., Groelk A.,Plek A.: The influene of seleted soil prmeters on the moility of hevy metls in soil. Inżynieri i Ohron środowisk, 15 (1). 81 92 (2012). 12. Filipek T., Domńsk J.: Zwrtość Cd ogółem i formy przyswjlnej w gleh w zleżnośi od ph orz dodtku P. Zeszyty Prolemowe Postępów Nuk Rolnizyh. 2002. 13. Flis J., Mneki M., Bjd T.: Soluility of pyromorphite P 5 (PO 4 ) 3 Cl - mimetite P 5 (AsO 4 ) 3 Cl solid solution series. Geohimi et CosmohimiAt. 75. 2011. 14. Górl S.: Przyrodnize użytkownie osdów śiekowyh. Ohron i rekultywj gruntów. Roślinność zieln w ohronie i rekultywji gruntów. Polskie Towrzystwo Inżynierii Ekologiznej, Inżynieri Ekologizn nr 3. Bydgoszz/Wrszw 2001. 15. Hettirhhi G.M., Ryn J.A., Chney R.L., L Fleur C.M.: Sorption nd desorption of dmium y different frtions of iosolids-mended soils. J. Environ. Qul. 32. 1684 1693 (2003). 16. Kt-Pendis A.: Soil-plnt trnsfer of tre elements n environmentl issue.geoderm.122. 143 149 (2004). 17. Kprzk M.:Wspomgnie proesów remediji gle zdegrdownyh. Monogrfie. Wyd. P. Cz. Częstohow. 128. 2007. 18. Krzewsk A., Kł C.: Metodyk nliz lortoryjnyh gle i roślin. Wyd. 4, Wrołw, Dostęp internetowy: http://www.r.wro.pl /~kl 19. Kumpiene J., Lgerkvist A., Murie C.: Stiliztion of As, Cr, Cu, P nd Zn in soil using mendments-a review. Wste Mnge. 28. 215 225 (2008). 20. László S.: Stiliztion of metls in idi mine spoil with mendments nd red fesue (Festurur L.) growth. Environmentl Geohemistry nd Helth. 27. 289 300 (2005). 21. Lee M., Pik I.S., Kim I., Kng H., Lee S.: Remedition of hevy metl ontminted groundwter originted from ndoned mine using lime nd lium ronte. J. Hzrd. Mter. 144. 208 214 (2007). 22. Li Y.M., Chney R.L., Sieiele G., Kershner B.A.: Response of four turfgrss ultivrs to limestone nd iosolids-ompost mendment of zin nd dmium ontminted soil t Plmerton, Pennsylvni. J Environ Qul.29. 1440 1447 (2000). 23. MIntyre T.:Phytoremedition of Hevy Metls from soil. [w]: Tso D.T., Phytoremedition. Springer, Berlin. 97 125 (2003).
2000 Ann Groelk, Młgorzt Kprzk, Ann Grosser, Ann Npor 24. Melmed R., Bôs V.: Applition of physio-hemil mendments for the ountertion of merury pollution. Si. Totl Environ. 261. 203 209 (2003). 25. Menh M., Vngronsveld N.W., Lepp N.W., Edwrds R.:Physiohemil spets nd effiieny of tre element immoiliztion y soil mendments. [w] Vngronsveld J., Cunninghm S. D. (red). Metl- Contminted Soils: In Situ Intivtion nd Phytorestortion. Springer- Verlg. 151 182. Berlin 1998. 26. Nvri-Izzo F., Rsio N.: Hevy Metl Pollution: Dmge nd Defense Strtegies in Plnts. [w] Mohmmd Pessrkli (red). Hndook of Plnt nd Crop Stress. CRC Press. 635 674 (2010). 27. Nowk M., Kprzk M., Groelk A.: Osdy śiekowe jko sustytut gleowy w proesh remediji i rekultywji terenów skżonyh metlmi iężkimi. Inżynieri i Ohron Środowisk. 13. 121 131 (2010). 28. Owny D.R., Glvn K.A., Lydy M.J.: Led nd zin iovilility to Eisenifetid fter phosphorus mendment to repository soils, Environ. Pollut. 136. 315 321 (2005). 29. Prk J.H., Lm D., Pneerselvm P., Choppl G., Boln N., Chung J.W.: Role of orgni mendmends on enhned ioremedition of hevy metl(loid) ontminted soils. J.Hz.Mter. 185. 549 574 (2011). 30. Pwłowski L.: How Hevy Metls Affet Sustinle Development. Roznik Ohron Środowisk (Annul Set The Environment Protetion), 13. 51 64. (2011). 31. PN-ISO 10390 : 1997. Jkość gley. Oznznie ph. 32. PN-ISO 10694:2002.Jkość gley, Oznznie zwrtośi węgl orgniznego i łkowitej zwrtośi węgl po suhym splniu (nliz elementrn). 33. PN-ISO 11047:2001. Jkość gley. Oznznie kdmu, hromu, koltu, miedzi, ołowiu, mngnu, niklu i ynku w ekstrkth z wodą królewską. Metody płomieniowej i elektrotermiznej sorpyjnej spektrometrii tomowe. 34. PN-ISO 11277:2005. Jkość gley - Oznznie skłdu grnulometryznego w minerlnym mterile gleowym - Metod sitow i sedymentyjn 35. PN-ISO 11261: 2002. Jkość gley. Oznznie zotu ogólnego. Zmodyfikown metod Kjeldhl. 36. PN-ISO 11263:2002.Jkość gley, Oznznie fosforu, Spektrometryzne oznznie fosforu rozpuszzlnego w roztworze wodorowęglnu sodu, 2002. 37. PN-ISO 11465:1999.Jkość gley, Oznznie zwrtośi suhej msy gley i wody w gleie w przelizeniu n suhą msę gley, Metod wgow. 38. PN-R-04032:1998.Gle i utwory minerlne, Podził próek i oznznie skłdu grnulometryznego. 39. PN-R-04033:1998 Gley i utwory minerlne. Podził n frkje i grupy grnulometryzne.
Chemofitostilizj gley zniezyszzonej kdmem 2001 40. Rievi, S., Kludjerovi-Rdoii, T., Zououlis, A.I.: In-situ stiliztion of toxi metls in polluted soils using phosphtes: theoretil predition nd experimentl verifition. Journl of Hzrdous Mterils B 117. 41 53 (2005). 41. Rymond A., Wun I., Okieimen F.E.: Hevy Metls in Contminted Soils: A Review of Soures, Chemistry, Risks nd Best Aville Strtegies for Remedition. Interntionl Sholrly Reserh Network. ISRN Eology. 17: 20 41 (2011). 42. Sieielsk I., Jnowsk B.: Porównnie zwrtośi wyrnyh metli iężkih w prókh kompostów. Roznik Ohron Środowisk (Annul Set The Environment Protetion), 13. 815 830 (2011). 43. Sims J.T., Pierzynski G.M.: Assessing the impts of griulturl, muniipl, nd industril y-produts on soil qulity.[w]: J.F. Power, W.A. Dik (red), Lnd Applition of Agriulturl, Industril, nd Muniipl Byproduts, Soil Siene Soiety of Ameri In., 237 262 (2000). 44. Tsdils C.D.: Hevy Metls Forms in Biosolids, Soils nd Biosolid- Amended Soil. [w]: Mgdi Selim H. (red) Dynmis nd Biovilility of Hevy Metls in the Rootzone. CRC Press. 271 291 (2001). 45. Tso, D.T.: Overview of Phytotehnologies. [w] Tso D.T. (red), Phytoremedition. Springer. Berlin. 1-51. 2003. 46. ViolnteA., Cozzolino V., Perelomov L., Cporle A.G., PignM.: Moility nd iovilility of HM nd metlloids in the soil, J. Soil. Si. Plnt Nutr. 10 (3). 268 292 (2010). 47. Wng L.Q., Luo L., M Y.B., Wei D.P., Hu L.: In situ immoiliztion remedition of hevy metls-ontminted soils: review. Chinese Journl of Applied Eology. 20. 5. 1214 1222 (2009). Astrt Chemophytostilistion of Soil Contminted with Cdmium, Led nd Zin Assisted phytostilistion involves the use of plnts nd soil dditives for physil stiliztion of the soil nd hemil immoiliztion of ontminnts. This tehnique ims to estlish vegettion over with metl-tolernt plnts nd thus redue lehing of metls. The min im is to redue the risk of inorportion of metl into the food hin. In the onduted experiment ontminted soil ws olleted from the re surrounding zin smelter in Mistezko Slskie, in the Silesi region of Polnd. Soil in the study re hs een ontminted with metls, espeilly Cd, P nd Zn. Moreover, soils of the study re re lso idified. The role of sew-
2002 Ann Groelk, Młgorzt Kprzk, Ann Grosser, Ann Npor ge sludge nd inorgni mendments s n immoilising gents in the ttenuting phytostilistion of metl-ontminted soil ws evluted using grss speies Festurundine Shre. The iosolid used ws neroilly digested sewge sludge, olleted from the industril wste wter tretment plnt nd juies mnufturer (food industry). The soil ws mixed with sewge sludge (sewge sludge ounted for 1nd 3% of dry weight), lime nd inorgni fertilizers (potssium phosphte, TSP t 0.8% eh). A plnt growth experiment ws onduted in growth hmer for 10 weeks. The plnts were grown under rtifiil onditions, suitle for proper growth of plnts. Plnts growing on mended soil were devoid of ny mrosopi symptoms of metl toxiity or nutrient defiieny, in ontrst to plnts grown on non-mended soil, where growth ws inhiited nd some phytotoxi effets were oserved. For mended soil, plnt growth ws most likely influened y improved soil onditions due to nutrient-rih mendments nd metls immoilistion. Moile frtions of metls deresed in mended soil, nd the sme pttern ws oserved for metl onentrtions in plnt tissues. However, the est results were otined for the vrints of omined pplition of sewge sludge nd inorgni mendments. All investigted metls umulted minly in root tissues in omintion with sewge sludge pplition. A signifint redution in metl uptke y plnts ws hieved fter sewge sludge pplition, whih is ttriuted to deresed iovilility nd the stilistion of metls in soil. In the experiment the introdution of soil liming tretment llowed to mintin the ph t onstnt level fter 10 weeks of the experiment (5.5 7) (Fig. 1). The K5-K10 vrints hieved signifint redution in ioville forms (0.01 M CCl 2 extrtion). In study of iomss (Fig. 3) the highest yield (5.5 g DM) ws otined for the omined use of omintion of potssium nd phosphte deposits nd omintions of superphosphte nd omined use of sewge sludge (2.5 g DM/pot). The highest immoiliztion effets were otined for omined pplition of sewge sludge, lime fertilizer nd superphosphte or potssium phosphte s ompred to other options. The highest degree of immoiliztion of three tested hevy metls: dmium, zin nd led ws otined only with the pplition of sewge sludge nd minerl mendments t dose of TW +FP 0.8% + 1% d.m. sewge sludge. Effetive proess of hemophytostilistion with the use of grss nd orgni dditive nd inorgni dditives in situ sndy res nd hevily ontminted with hevy metls, n e otined solely with the omined use of investigted dditives nd tretment.