Influence of sewage sludge on the content of selected metals and chlorophyll in lawn grass mixtures

• Autorzy: Wołejko E. , Wydro U. , Butarewicz A. , Łoboda T.

Identyfikatory

DOI

10.2428/ecea.2013.20(07)083

Warianty tytułu

PL

Wpływ osadu ściekowego na zawartość wybranych metali i chlorofilu w mieszankach traw gazonowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of this study was to analyze the influence of municipal sewage sludge from the Municipal Wastewater Treatment Plant in Sokolka on the content of magnesium and selected micronutrients such as zinc, manganese, copper and iron in the soil and lawn grasses and on the content of chlorophyll a and b in the analyzed plants. These elements are especially important in the process of photosynthesis. In addition, the paper discusses the relationship between the studied elements and the content of assimilation pigments. The experimental plots were sown with two lawn grass mixtures: Eko and Roadside, and three doses of sewage sludge 0.0 (control), 7.5 kg •m–2 and 15.0 kg •m–2 were used. Chlorophyll a and b content was determined using spectrophotometer by measuring absorbance at λ= 663 and 645 nm. Metals concentrations in soils with sewage sludge and in plant material were determined using Atomic Absorption Spectrometry. It was found that the sludge dose had a significant effect on the manganese content in the soil taken from the experiment in Piastowska Street. In the experiment in Popieluszki Street the application of sewage sludge had a significant impact on the content of zinc and copper in the studied mixtures of grasses and in Raginisa Street – on the contents of zinc, copper and manganese. The analysis of correlations for the results obtained from experiment in Hetmanska Street revealed strong positive correlations between the content of Zn and Mn in the soil and the content of chlorophyll a in plants (r = 0.84 and r = 0.83, respectively) and strong negative correlations between the content of Zn in the soil and the content of chlorophyll b in lawn grasses collected in June and August (r = –0.81 and r = –0.85, respectively). Strong correlations between the concentration of zinc and the content of chlorophyll b in grass samples collected in Hetmanska Street, Piastowska Street and Popieluszki Street (r = 0.85, r = 0.86 and r = 0.98, respectively) and the Cu content in plants and chlorophyll b for plants collected in Hetmanska Street (r = 0.97), Piastowska Street (r = 0.86), Popieluszki Street (r = 0.90) and Raginisa Street (r = 0.82). The content of chlorophyll b was differentiated by dose of sludge and sampling time. The highest average chlorophyll b content in the grass samples collected in June and July was found (1.10 mg •g–1 of f.m.), and the lowest in samples collected in October (0.39 mg •g–1 of f.m.). The content of chlorophyll a in the analyzed samples of grasses decreased depending on the sampling time. As with the chlorophyll b content the lowest average content of chlorophyll a was in samples collected in October (0.45 mg •g–1 of f.m.). The average content of chlorophyll a in samples collected in June and July were similar independently of the fertilization of sewage sludge (0.64 mg •g–1 of f.m.)

PL

Celem badań było określenie wpływu komunalnego osadu ściekowego, pochodzącego z Miejskiej Oczyszczalni Ścieków w Sokółce, na zawartość magnezu i wybranych mikroskładników, tj. cynku, manganu, miedzi i żelaza w glebie i mieszankach traw gazonowych oraz na zawartość chlorofilu a i b w analizowanych roślinach. Wybrane składniki mineralne mają ważne znaczenie w procesie fotosyntezy. Ponadto w pracy określono zależności pomiędzy badanymi pierwiastkami a zawartością barwników asymilacyjnych. Na poletkach wysiano dwie mieszanki traw gazonowych: Eko i Roadside oraz zastosowano trzy dawki osadu ściekowego: 0 (kontrola), 7.5 kg m–2 i 15 kg m–2. Całkowitą zawartość metali w glebie i w roślinach określono metodą absorpcyjnej spektrometrii atomowej, natomiast zawartość chlorofilu a i b za pomocą spektrofotometru, mierząc absorbancję przy długościach fali λ = 663 i 645 nm. Stwierdzono, że dawka osadu ściekowego miała istotny wpływ na zawartość manganu w glebie w doświadczeniu przy ul Piastowskiej. W doświadczeniu przy ul. Popiełuszki dawka osadu ściekowego wpłynęła istotnie na zawartość cynku i miedzi w badanych mieszankach traw, natomiast przy ul. Raginisa na zawartość cynku, miedzi i manganu. Analiza korelacji wykazała silną współzależność pomiędzy stężeniem cynku a zawartością chlorofilu b w próbkach traw pobranych przy ul. Hetmańskiej, Piastowskiej i Popiełuszki, (r = 0,85, r = 0,86 i r = 0,98) oraz zawartością miedzi i chlorofilu b w roślinach pobranych przy ul Hetmańskiej (r = 0,97), Piastowskiej (r = 0,86), Popiełuszki (0,90) i Raginisa (r = 0,82). Termin poboru próbek oraz zastosowany dodatek osadu ściekowego istotnie różnicowały zawartość chlorofilu b. Największą zawartość chlorofilu b stwierdzono w próbkach traw pobranych w czerwcu i w lipcu (1,10 mg g–1 ś.m.), natomiast najmniejsze w próbkach z października (0,39 mg g–1 ś.m.). Z kolei zawartość chlorofilu a w analizowanych próbkach traw zmniejszała się w zależności od terminu poboru. Podobnie jak w przypadku chlorofilu b najmniejszą zawartość chlorofilu a stwierdzono w próbach zebranych w październiku, średnio ok. 0,45 mg g–1 ś.m, natomiast od lipca do czerwca zawartość chlorofilu a utrzymywała się na podobnym poziomie średnio ok. 0,64 mg g–1 ś.m. bez względu na zastosowany dodatek osadu.

Słowa kluczowe

EN

chlorophyll; grasses; magnesium; micronutrients; sewage sludge

PL

chlorofil; trawy; magnez; mikroelementy; osad ściekowy

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. A
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 20, nr 7-8
• Strony: 885--897
• Opis fizyczny: Bibliogr. 37 poz., wykr., tab.

Twórcy

autor

Wołejko E.

• Division of Sanitary Biology and Biotechnology, Bialystok University of Technology, ul. Wiejska 45 E, 15–351 Białystok, Poland

autor

Wydro U.

• Division of Sanitary Biology and Biotechnology, Bialystok University of Technology, ul. Wiejska 45 E, 15–351 Białystok, Poland

autor

Butarewicz A.

• Division of Sanitary Biology and Biotechnology, Bialystok University of Technology, ul. Wiejska 45 E, 15–351 Białystok, Poland

autor

Łoboda T.

• Division of Sanitary Biology and Biotechnology, Bialystok University of Technology, ul. Wiejska 45 E, 15–351 Białystok, Poland

Bibliografia

• [1] Wilk M, Gawronek B. Ochr Środow Zasob Natural. 2009;39:40-59.
• [2] Environment 2012. Warszawa: Central Statistical Office; 2012:599 pp.
• [3] Bień J, Neczaj E, Worwąg M, Grosser A, Nowak D, Milczarek M, Janik M. Inż Ochr Środow. 2011;14(4):375-384.
• [4] Hillman JP, Hill J, Morgan E, Wilkinson JM. Grass Forage Sci. 2003;58:101-111. DOI 10.1046/j.1365–2494.2003.00365.x
• [5] Siuta J. Acta Agrophys. 2005;5(2):417-425.
• [6] Szwedziak K. Inż Roln. 2006;4:297-302.
• [7] Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 13 lipca 2010 rorku w sprawie komunalnych osadów ściekowych. DzU 2010, Nr 137, poz 924.
• [8] Łukasiewicz A, Łukaszewicz S. Rola i kształtowanie zieleni miejskiej. Toruń: Wyd. Nauk UAM; 2006.
• [9] Siuta J, Wasiak G. Inż Ekol. 2001;3:13-32.
• [10] Kalembasa D, Malinowska E. Ochr Środow Zasob Natur. 2010;42:198-203.
• [11] Singh RP, Agrawal M. Waste Manage. 2008;28:347-358. DOI 10.1016/j.wasman.2006.12.010.
• [12] Bondada BR, Tu S, Ma LQ. Sci Total Environ. 2004;332:61-70. DOI.org/10.1016/j.scitotenv.2004.05.001.
• [13] Prasad MNV. Heavy metal stress in plants: from biomolecules to ecosystems. 2nd ed. Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag; 2004.
• [14] Jiang WZ. Environ Exp Bot. 2006;57(1-2):41-50. DOI 10.1016/j.bbr.2011.03.031.
• [15] Scheer H. An overview of chlorophylls and bacteriochlorophylls: biochemistry, biophysics, functions and applications. [In:] Chlorophylls and Bacteriochlorophylls: Biochemistry, Biophysics, Functions and Applications. Grimm B, Porra RJ, Rüdiger W, Scheer H, editors. Dordrecht: Springer; 2006: 4-11. ISBN 978-1-4020-4516-5.
• [16] Blankenship RE. Electron transfer pathways and components. [In:] Molecular mechanisms of photosynthesis. Blankenship RE, editor. Oxford: Blackwell Science Ltd; 2002: 124-157.
• [17] Kiryluk A. Mieszanki traw i osad ściekowy w procesie rekultywacji wysypiska odpadów komunalnych. Lublin: AR Lublin, PTG; 2002: 85-86.
• [18] PN-ISO 11047:2001. Jakość gleby. Oznaczanie kadmu, chromu, kobaltu, miedzi, ołowiu, manganu, niklu i cynku w ekstraktach z wodą królewską. Metody płomieniowej i elektrotermicznej absorpcyjnej spektrometrii atomowe.
• [19] Filipka T, Badora A, Kaczor A, Krawiec Z. Podstawy i skutki chemizacji agrśkosystemów. Lublin: AR Lublin; 2003:242 pp.
• [20] Rajkumar M, Prasad MN, Swaminathan S, Freitas H. Environ Int. 2013;53:74-86. DOI.org/10.1016/j.envint.2012.12.009.
• [21] Kaniuczak J, Niemiec W, Właśniewski S, Zamorska J, Jasiński T, Hajduk E. Wybrane właściwości osadów ściekowych zastosowanych do agromelioracji odłogu piaszczystego. [In:] Wybrane aspekty zagospodarowania odpadów organicznych a produkcja biomasy wierzby energetycznej. Kaniuczak J, Kostecka J, Niemiec W, editors. Pol Tow Inż Ekol. 2005;1(1):63-76.
• [22] Jamali MK, Kazi TG, Arain MB, Afridi HI, Jalbani N, Kandhro GA, Shah AQ, Baig JA. J Hazard Mater. 2009;164:1386-1391. DOI 10.1016/j.jhazmat.2008.09.056.
• [23] Minkina TM, Motuzova GV, Mandzhieva SS, Nazarenko OG. J Geochem Explor. 2012;123:33-40. DOI.org/10.1016/j.gexplo.2012.08.021.
• [24] Wiśniewska B, Kalembasa S. Inż Ekol. 2011;27:229-239.
• [25] Kalembasa D, Malinowska E. Zmiany zawartości metali ciężkich w Miscantus sacchariflorus (Maxim.) Hack pod wpływem nawożenia osadem ściekowym. Łąkarstwo w Polsce, PTŁ. 2007;10:99-110.
• [26] Perronet K, Schwartz C, Gčrard E, Morel JL. Plant Soil. 2000;227:257-263.
• [27] Szatanik-Kloc A, Sokołowska Z, Hajnos M, Alekseeva T, Alekseev A. Acta Agrophys. 2010;15(1):177-185.
• [28] Regulations of Ministry of Environment on standards of soil quality issued 9th Sept 2002. DzU 2002, Nr 165, poz 1359.
• [29] Kozłowska-Strawska J. Ochr Środ Zasob Natural. 2009;40:254-261.
• [30] Bjelková M, Vetrovcová M, Griga M, Škarpa P. Ecol Chem Eng A. 2011;18(2):235-240.
• [31] Kabata-Pendias A, Pendias H. Trace elements in soils and plants, 3rd edition. Boca Raton, USA: CRC Press; 2001:413 pp.
• [32] Ostrowska A, Gawliński S, Szczubiałka Z. Metody analizy i oceny właściwości gleb i roślin. Warszawa: Inst Ochr Środow; 1991.
• [33] Siwek M. Wiad Bot. 2008;52(1/2):7-22.
• [34] Pinto E, Signaud-Kutner TCS, Leitao MAS, Okamoto OK, Morse D, Colepicolo P. J Phycol. 2003;39:1008-1018. DOI 10.1111/j.0022-3646.2003.02-193.x.
• [35] Yang M, Cobine PA, Molik S, Naranuntarat A, Lill R, Winge DR, Culotta VC. EMBO J. 2006;25:1775-1783.
• [36] Baumann HA, Morrison L, Stengel DB. Ecotox Environ Safe. 2009;72(4):1063-1075. DOI 10.1016/j.ecśnv.2008.10.010.
• [37] Hänsch R. Mendel RR. Current Opinion in Plant Biol. 2009;12:259-266. DOI 10.1016/j.pbi.2009.05.006.