Heavy metal content of sewage sludge in the Warmian-Mazurian province

• Autorzy: Mazur Z. , Mokra O.

Warianty tytułu

PL

Zawartość metali ciężkich w osadach ściekowych województwa Warmińsko-Mazurskiego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The work presents the results of physico-chemical studies on municipal sewage sludge from water treatment plants in the Warmian-Masurian province during the years 2005–2009. Dry mass and organic matter content and pH were determined in the samples. Heavy metals (cadmium, chromium, copper, nickel, lead, zinc, and mercury) were assessed by means of flame atomic absorption spectroscopy (FAAS) following mineralization in a microwave system. Dry matter content in the analyzed sewage sludge ranged from 18.1 % to 27.9 %, with the organic matter content in dry mass between 57.2 % and 69.9 %. Large differences in the average content of heavy metals were noted between the individual study years. Differences under 100 % were characteristic of Ni, Pb, Zn and Hg, and above 100 % of Cu, Cr and Cd. The differences between the minimal and maximal content ranged from 38 % to 205 % in relation to the average values in the study years. Among the analyzed microelements, Zn and Cu (included in the group of microelements applied in agriculture) were most prevalent The remaining heavy metals occurred in amounts lower than those specified by the acceptable norms for application in agriculture.

PL

W pracy podano wyniki fizykochemicznych badań komunalnych osadów ściekowych z oczyszczalni ścieków województwa warmińsko-mazurskiego w latach 2005–2009. W próbkach osadów oznaczono zawartość suchej masy, pH i zawartość materii organicznej. Metale ciężkie (kadm, chrom, miedź, nikiel, ołów, cynk i rtęć) oznaczono metodą płomieniowej absorpcyjnej spektroskopii atomowej po wcześniejszej mineralizacji w systemie mikrofalowym. Zawartość suchej masy w badanych komunalnych osadach ściekowych wynosiła od 18,1 do 27,9 %, a zawartość materii organicznej w suchej masie wynosiła od 57,2 do 69,9 %. Stwierdzono duże różnice w średniej zawartości metali ciężkich między latami badań. Różnice poniżej 100 % dotyczą Ni, Pb, Zn i Hg, natomiast powyżej 100 % Cu, Cr i Cd. Natomiast wahania między minimalną a maksymalną zawartością zawierają się w granicach od 38 do 205 % w stosunku do wartości średnich w latach badań. Spośród badanych mikroskładników najwięcej przypadało na Zn i Cu (pierwiastki zaliczane do mikroelementów stosowanych w rolnictwie). Pozostałe metale ciężkie występowały w ilości mniejszej niż określają normy dopuszczalne ich stosowania w rolnictwie.

Słowa kluczowe

EN

sewage sludge; organic mater; heavy metals

PL

osady ściekowe; materia organiczna; metale ciężkie

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. A
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 20, nr 4-5
• Strony: 515--523
• Opis fizyczny: Bibliogr. 33 poz., tab.

Twórcy

autor

Mazur Z.

• Department of Environmental Chemistry; University of Warmia and Mazury in Olsztyn, pl. Łódzki 4, 10–718 Olsztyn, Poland, phone: [phone]

autor

Mokra O.

• District Agri-Chemical Station in Olsztyn, ul. Kołobrzeska 11, 10–444 Olsztyn, Poland, phone: [phone]

Bibliografia

• [1] Kazanowska J, Szaciło J. Analiza jakości osadów ściekowych oraz możliwość ich przyrodniczego wykorzystania. Acta Agrophys. 2012;19(2):343-353.
• [2] Bauman-Kaszubska H, Sikorski M. Możliwości rolniczego i przyrodniczego wykorzystania osadów ściekowych na przykładzie wybranych obiektów. Zesz Probl Post. Nauk Roln. 2008;526:303-310.
• [3] Szulc W, Rutkowska B. Ocena wykorzystania w rolnictwie osadu ściekowego z miejskiej oczyszczalni scieków. Acta Agrophys. 2002;70(1):317-323.
• [4] Hernaindez T, Moreno J, Costa F. Influence of sewage sludge application on crop yield and heavy metal availability. Soil Sci Nutr. 1991;37:201-210. DOI: 10.1080/00380768.1991.10415030.
• [5] Siuta J, Wasiak G. Zasady wykorzystania osadów ściekowych na cele nieprzemysłowe (przyrodnicze). Inż Ekol. 2001;3:13-42.
• [6] Klasa A, Gotkiewicz W, Czapla J. Modifications of physico-chemical soil properties following application of sewage sludge as soil amendment. J Elementol. 2007;12(4):287-302.
• [7] Paluch J, Pulikowski K. Koncepcja utylizacji osadów ściekowych Zesz Probl Post Nauk Roln. 2008;526:421-428.
• [8] Oleszczuk, P. Characterization of Polish sewage sludges with respect to fertility and suitability for land application. J Environ Sci Health .2006;41:1119-1217. DOI: 10.1080/10934520600656448.
• [9] Oleszczuk P. Phytotoxicity of municipal sewage sludge composts related to physico-chemical properties, PAHs and heavy metals. Ecotoxicol Environ Saf. 2008;69:496-505.
• [10] Fuentes A, Llorens M, Saez J, Aguilar ML, Ortun JF, Meseguer VF. Comparative study of six different sludges by sequential speciation of heavy metals. Bioresour Technol. 2008;99:517-525. DOI: 10.1016/j.biortech.2007.01.025.
• [11] Gambuś F, Wieczorek J. Ocena wartości nawozowej wybranych osadów z oczyszczalni ścieków komunalnych. Zesz Probl Post Nauk Roln. 2003;493:759-766.
• [12] Rozporządzenie MŚ z dnia 13 07.2010 roku w sprawie komunalnych osadów ściekowych. DzU nr 137 poz 924.
• [13] Alvarez EA, Mochon MC, Sanchez CJ, Rodrýguez MT. Heavy metal extractable forms in sludge from wastewater treatment plants. Chemosphere. 2002;47:765-775. DOI: 10.1016/S0045-6535(02)00021-8.
• [14] Fuentes A, Llorens M, Saez J, Soler A, Aguilar MI, Ortuno JF, Meseguer VF. Simple and sequential extractions of heavy metals from different sewage sludges. Chemosphere. 2004;54:1039-1047.
• DOI: 10.1016/j.chemosphere.2003.10.029.
• [15] Zufiaurre R, Olivar A, Chamorro P, Nerin C, Callizo A. Speciation of metals in sewage sludge for agricultural uses. Analyst. 1998;123:255-259. DOI: 10.1039/A705168I.
• [16] Albiach R, Canet R, Pomares F, Ingelmo F. Organic matter components, aggregate stability and biological activity in a horticultural soil fertilized with different rates of two sewage sludges during ten years. Bioresource Technol. 2001;76:109-114.
• [17] Speir TW, Van Schaik AP, Lloyd-Jones AR, Kettles HA. Temporal response of soil biochemical properties in a pastoral soil after cultivation following high application rates of undigested sewage sludge. Biol Fertil Soils. 2003;38:377-385. DOI: 10.1007/s00374-003-0656-8.
• [18] Singh RP, Agrawal M. Potential benefits and risks of land application of sewage sludge. Waste Manage. 2008;28:347-358.
• [19] Galvín RM., López JMC, Mellado JMR. Chemical characterization of biosolids from three Spanish WWTPs: Transfer of organics and metallic pollution from urban wastewater to biosolids. Clean-Soil, Air, Water. 2009;37:52-59. DOI: 10.1002/clen.200800154.
• [20] Spiak Z, Kulczycki G. Zawartość mikroelementów w osadach ściekowych z wybranych oczyszczalni województwa dolnośląskiego. Zesz Probl Post Nauk Roln. 2004;503(II):973-978.
• [21] Kalembasa S, Kalembasa D, Kania R. Wartość nawozowa osadów ściekowych z wybranych oczyszczalni ścieków regionu siedleckiego. Zesz Probl Post Nauk Roln. 2001;475:279-286.
• [22] Mazur Z, Mazur T. Agrochemiczna ocena kompostów produkowanych na bazie komunalnych osadów ściekowych. Zesz Probl Post Nauk Roln. 2009;535:277-282.
• [23] Maćkowiak C. Wartość nawozowa osadów ściekowych. Inż. Ekol. 2001;3:135-145.
• [24] Skorbiłowicz E. Charakterystyka osadów ściekowych z wybranych oczyszczalni województwa podlaskiego pod względem zawartości metali ciężkich. Acta Agrophys. 2002;73:277-283.
• [25] Czekała J, Jakubus M. Metale ciężkie oraz wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne integralnymi składnikami osadów ściekowych. Fol Univ Agric Stetin. 1999;77:39-44.
• [26] Grzywnowicz I, Strutyński J. Rolnicze Zagospodarowanie osadów ściekowych jako źródło zanieczyszczenia gleb metalami ciężkimi. Zesz Probl Post Nauk Roln. 2000;472:297-304.
• [27] Jackowska I, Olesiejuk A. Ocena przydatności osadów ściekowych z Oczyszczalni Ścieków w Lubartowie do rolniczego wykorzystania. Annales UMCS. 2004;59(2):1001-1006.
• [28] Krutysz-Hus E, Chmura K. Próby wykorzystania osadów ściekowych w uprawie wierzby krzewiastej dla potrzeb energetycznych. Zesz Probl Post Nauk Roln. 2008;528:397-403.
• [29] Jensen J, Jepsen SE. The Production, use and quality of sewage sludge in Denmark. Waste Manage. 2005;25:239.
• [30] Karvelas M, Katsoyiannis A, Samara C. Occurrence and Fate of Heavy Metals in the Wastewater Treatment Process. Chemosphere. 2003;53:1201-1210. DOI: 10.1016/S0045-6535(03)00591-5.
• [31] Scancar J, Milacic R, Strazar M, Burica O. Total Metal Concentrations and Partitioning of Cd, Cr, Cu, Fe, Ni and Zn in Sewage Sludge. Sci Total Environ. 2000;250:9-19. DOI: 10.1016/S0048-9697(99)00478-7.
• [32] Bergs CG, Lindner K. Sewage sludge use in the Federal Republic of Germany. European Water Pollution Control. 1997;7(2):47-52.
• [33] Antanaitis D, Antanaitis A. Migration of heavy metals in soil and their concentration in sewage and sewage sludge. Ekologija. 2004;1:42-45.