The importance of heavy metal speciation from the standpoint of the use of sewage sludge in nature

• Autorzy: Jasińska A.

Identyfikatory

DOI

10.17512/ios.2018.3.3

Warianty tytułu

PL

Znaczenie specjacji metali ciężkich w aspekcie przyrodniczego zagospodarowania osadów ściekowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The development of highly efficient methods of wastewater treatment and the emergence of new wastewater treatment plants is accompanied by the gradual increase in the amount of sewage sludge generated in Poland. However, no waste-free technologies or effective solutions for the complete elimination of the treatment products from the environment have been developed to date, which represents a challenge to the rational management of this type of waste. One of the strategies proposed in this area is the natural use of sewage sludge, mainly to fertilize soils and plants and for reclamation of degraded soils and soilless areas. The prerequisite for finding such a solution is an appropriate quality of sludge intended to be transformed into fertilizers, which has to meet specific hygienic, sanitary and chemical requirements. In the case of the criterion of chemical composition, current standards are mainly applicable for the total heavy metal concentrations in the sludge. In recent years, however, much attention has been paid to the capability of microelements to migrate in the environment, which allows for better evaluation of the quality of biosphere components and the potential risk of the spread of pollution. One of the methods to identify the forms of elements in the medium studied is speciation analysis, based on sequential extraction. The aim of this study was to indicate the importance of speciation in the evaluation of the quality of sewage sludge and the opportunities of its use in nature. Furthermore, one of the most popular methods of determination of the mobility of heavy metals was also discussed. Knowledge of heavy metal forms occurring in the sewage sludge tested allows for preparation of effective waste management strategies.

PL

Na skutek rozwoju wysokoefektywnych metod oczyszczania ścieków oraz powstawania nowych oczyszczalni obserwuje się systematyczny wzrost ilości generowanych osadów ściekowych w Polsce. Dotychczas nie opracowano jednak technologii bezosadowych ani skutecznego rozwiązania umożliwiającego całkowitą eliminację produktu oczyszczania ze środowiska, co stanowi problem związany z racjonalną gospodarką tego rodzaju odpadami. Jedną ze strategii proponowanych w tym zakresie jest przyrodnicze wykorzystanie osadów ściekowych, które opiera się głównie na nawożeniu gleb i roślin oraz rekultywacji gleb zdegradowanych i obszarów bezglebowych. Warunkiem takiego rozwiązania jest odpowiednia jakość osadów mających stanowić potencjalny nawóz, a mianowicie powinny one spełniać określone wymagania higieniczno-sanitarne oraz chemiczne. W przypadku kryterium, jakim jest skład chemiczny, obowiązują normy dotyczące przede wszystkim całkowitej zawartości metali ciężkich w osadzie. W ostatnich latach coraz większą uwagę zwraca się jednak na zdolność mikroelementów do przemieszczania się w środowisku, co umożliwia lepszą ocenę jakości elementów biosfery i przewidywanie potencjalnego ryzyka rozprzestrzeniania się zanieczyszczenia. Jedną z metod określania form pierwiastków w badanym medium jest analiza specjacyjna, oparta na ekstrakcji sekwencyjnej. Celem niniejszej pracy było wskazanie znaczenia specjacji w ocenie jakości osadów ściekowych i możliwości ich przyrodniczego wykorzystania. Ponadto, omówiono jedną z najpopularniejszych obecnie metod oznaczania mobilności metali ciężkich. Dysponowanie wiedzą na temat form metali ciężkich występujących w badanych osadach pozwala na precyzyjne ukierunkowanie gospodarki tym odpadem.

Słowa kluczowe

EN

waste management; sewage sludge; speciation; heavy metals

PL

gospodarka odpadami; osady ściekowe; specjacja; metale ciężkie

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2018
• Tom: T. 21, nr 3
• Strony: 239--250
• Opis fizyczny: Bibliogr. 33 poz.

Twórcy

autor

Jasińska A.

• Czestochowa University of Technology, Faculty of Infrastructure and Environment, ul. Brzeźnicka 60A, 42-201 Częstochowa

Bibliografia

• [1] Miksch K., Sikora J., Biotechnologia ścieków, WN PWN, Warszawa 2012.
• [2] Latosińska J., Analiza mobilności metali ciężkich z osadów ściekowych z oczyszczalni ścieków w Olsztynie i Sitkówce-Nowiny, Inżynieria i Ochrona Środowiska 2014, 17, 2, 243-253.
• [3] Bień J., Neczaj E., Worwąg M., Grosser A., Nowak D., Milczarek M., Janik M., Kierunki zagospodarowania osadów w Polsce po roku 2013, Inżynieria i Ochrona Środowiska 2011, 14, 4, 375-384.
• [4] Krajowy Plan Gospodarki Odpadami 2022.
• [5] Sadecka Z., Sieciechowicz A., Przyrodnicze unieszkodliwianie osadów ściekowych, [w:] Osady ściekowe 2016, Zbiór streszczeń, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 2014.
• [6] Harrison E.Z., McBride M.B., Bouldin D.R., Land application of sewage sludges: an upprisal of the US regulations, International Journal of Environmental Protection 1999, 11, 1, 1-36.
• [7] McBride M.B., Toxic elements in sewage suldge-amended soils: has promotion of beneficial use discounted the risks? Advances in Environmental Research 2003, 8, 5-19.
• [8] Maddocks G., Lin C., McConchie D., Effect of BauxsolTM and biosolids on soil conditions of acid-generating mine spoil for plant growth, Environmental Pollution 2004, 127, 2, 157-167.
• [9] Latosińska J., Gawdzik J., Analiza mobilności metali ciężkich z komunalnych osadów ściekowych z oczyszczalni ścieków w Sobkowie, Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska 2011, 13, 2, 39-46.
• [10] Karwowska B., Dąbrowska L., Bioavailability of heavy metals in the municipal sewage sludge, Ecological Chemistry and Engineering 2017, 24, 1, 75-86.
• [11] Rajmund A., Bożym E., Ocena biodostępności metali ciężkich w osadach ściekowych z wiejskiej oczyszczalni ścieków i kompostach w aspekcie przyrodniczego wykorzystania, Inżynieria i Ochrona Środowiska 2014, 17, 2, 231-242.
• [12] Ociepa E., Pachura P., Ociepa-Kubicka A., Wpływ niekonwencjonalnego nawożenia na migrację metali ciężkich w układzie gleba-roślina, Inżynieria i Ochrona Środowiska 2014, 17, 2, 325-338.
• [13] Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 6 lutego 2015 r. w sprawie komunalnych osadów ściekowych, Dz.U. 2015, poz. 257.
• [14] Gawdzik J., Mobilność wybranych metali ciężkich w osadach ściekowych, Monografie, Studia, Rozprawy, Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej, Kielce 2013.
• [15] Gawdzik J., Długosz J., Mobility of heavy metals in sewage sludge selected based on sewage treatment plant in an Ostrowiec Świętokrzyski, Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska 2013, 15, 3, 9-16.
• [16] Krzyżak J., Wspomagana fitostabilizacja metali ciężkich w glebach, Praca doktorska, Politechnika Wrocławska, Wrocław 2013.
• [17] Placek A., Kacprzak M., Napora A., Zmiana mobilności cynku i ołowiu na skutek wprowadzenia dodatków mineralno-organicznych do środowiska glebowego, Interdyscyplinarne Zagadnienia w Inżynierii i Ochronie Środowiska EKO-DOK 2015, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2015, 314-326.
• [18] Dziadek K., Wacławek W., Metale w środowisku, Cz. I. Metale ciężkie (Zn, Cu, Ni, Pb, Cd) w środowisku glebowym, Chemia, Dydaktyka, Ekologia, Metrologia 2005, 10, 1-2, 33-44.
• [19] Fijałkowski K., Kacprzak M., Grobelak A., Placek A., The influence of selected soils parameters on the mobility of heavy metals in soils, Inżynieria i Ochrona Środowiska 2012, 15, 1, 81-92.
• [20] Karczewska A., Metale ciężkie w glebach zanieczyszczonych emisjami hut miedzi - formy i rozpuszczalność, Zeszyty Naukowe Akademii Rolniczej we Wrocławiu 2002, 432, 184, 1-159.
• [21] Karczewska A., Ochrona gleb i rekultywacja terenów zdegradowanych, Wydawnictwo Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu, Wrocław 2008.
• [22] Alloway B.J., Soil processes and the behaviour of metals, [in:] Heavy Metals in Soils. 2nd ed., Blackie, Glasgow 1995, 7-28.
• [23] Jeske A., Gworek B., Przegląd metod oznaczania biodostępności i mobilności metali ciężkich w glebach, Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych 2011, 49, 209-218.
• [24] Dąbrowska L., Specjacja metali ciężkich w osadach dennych zbiornika Kozłowa Góra, Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych 2011, 49, 354-364.
• [25] Bień J., Chlebowska-Ojrzyńska M., Zabochnicka-Świątek M., Ekstrakcja sekwencyjna w osadach ściekowych, Proceedings of ECOpole 2011, 5, 1, 173-178.
• [26] Szumska M., Gworek B., Metody oznaczania frakcji metali ciężkich w osadach ściekowych, Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych 2009, 41, 42-63.
• [27] Kabała C., Porównanie pojedynczej i sekwencyjnej ekstrakcji żelaza w glebach bielicowych Sudetów, Roczniki Gleboznawcze, Suplement, 2001, 52, 191-197.
• [28] Zimmerman A.J., Weindorf D.C., Heavy metal and trace metal analysis in soil by sequential extraction: A review of procedures, International Journal of Analytical Chemistry 2010, 2010, 1-7.
• [29] Dąbrowska L., Nowak R., Frakcje chemiczne metali ciężkich w osadach ściekowych i w stałej pozostałości po ich spaleniu, Inżynieria i Ochrona Środowiska 2014, 17, 3, 403-414.
• [30] Sutherland R.A., Tack F.M.G., Determination of Al, Cu, Fe, Mn, Pb and Zn in certified reference materials using the optimized BCR sequential extraction procedure, Analytica Chimica Acta 2001, 454, 2002, 249-257.
• [31] Rauret G., López-Sánchez J.F., Sahuquillo A., Rubio R., Davidson C., Ureb A., Quevauvillerc Ph., Improvement of the BCR three step sequential extraction procedure prior to the certification of new sediment and soil reference materials, Journal of Environmental Monitoring 1998, 1999, 1, 57-61.
• [32] Nemati K., Bakar N.K., Abas M.R., Sobhanzadeh E., Speciation of heavy metals by modified BCR sequential extraction procedure in different depths of sediments from Sungai Buloh, Selangor, Malaysia, Journal of Hazardous Materials 2011, 192(1), 402-410.
• [33] Kazi T.G., Jamali M.K., Kazi G.H., Arain M.B., Afridi H.I., Siddiqui A., Evaluating the mobility of toxic metals in untreated industrial wastewater sludge using a BCR sequential extraction procedure and a leaching test, Analytical and Bioanalytical Chemistry 2005, 383(2), 297-304.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).