Wpływ osadów ściekowych na aktywność mikrobiologiczną i biochemiczną gleby

• Autorzy: Napora A , Grobelak A.

Warianty tytułu

EN

Sewage sludge influence on microbiological and biochemical soil activity

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Niniejsza publikacja zawiera podsumowanie aktualnego stanu wiedzy na temat kształtowania się liczebności wybranych grup fizjologicznych drobnoustrojów (bakterii celulolitycznych, proteolitycznych, nitryfikacyjnych czy grzybów) i zmian mikrobiocenotycznych w składzie mikroorganizmów glebowych oraz procesów mikrobiologicznych zachodzących w środowisku glebowym i w ryzosferze roślin po zastosowaniu osadów ściekowych jako nawozu. Omówiono tu zarówno korzystny, jak i negatywny wpływ osadów ściekowych na skład chemiczny gleby oraz na aktywność mikroorganizmów glebowych. Przytoczone publikacje potwierdziły, iż do nawożenia gleby najkorzystniejsze są osady pochodzące z przemysłu rolno-spożywczego, ponieważ stopień ich zanieczyszczenia substancjami toksycznymi jest niewielki. Zastosowanie osadów wpłynęło na zwiększenie zawartości węgla organicznego, azotu ogólnego oraz przyswajalnych form fosforu i potasu. Skutkiem tego były wyższa aktywność biologiczna gleby i wzrost liczebności bakterii (oligo-, makrotroficznych), promieniowców i grzybów (nitkowatych, celulolitycznych) oraz wzrost aktywności procesów mikrobiologicznych, takich jak: amonifikacja, nitryfikacja i denitryfikacja. W pierwszych tygodniach nawożenia gleby zaobserwowano niekorzystne zmiany w strukturze mikroorganizmów, pochodzących z zastosowanych osadów, w skład których weszły patogenne wirusy, bakterie (Salmonella, Shigella) oraz grzyby (Aspergillus, Fusarium, Penicillium). Wraz z upływem czasu mikroorganizmy wprowadzone z odpadami zostały wyparte przez rodzime mikroorganizmy glebowe. Wyniki stymulującego wpływu osadów utrzymały się przez dłuższy czas, najsilniej zaobserwowano je dla gleby w warstwie aplikacji osadów ściekowych.

EN

This publication summarizes the current state of knowledge on the development of the selected microbial groups: (cellulolytic, proteolytic, nitryfication bacteria and fungi) and microbiocenotic changes in the composition of the soil microflora and microbial processes occurring in the soil environment and rhizosphere plants after the application of sewage sludge as fertilizer. Moreover, both the positive and the negative impacts of sewage sludge on chemical composition of soil and soil microflora activity were discussed. Cited publications have confirmed that as a soil fertilizer, the most favorable are the sewage sludge from agro-food industries, mainly because the degree of pollutions and toxic substances is small. Application of the sewage sludge has increased organic carbon content, total nitrogen and bioavailable forms of phosphorus and potassium. One of the most common result was a higher biological activity of the soil and an increase in the number of bacteria (oligo-, macrotrophic), thermophilic Actinomycetes and fungi (filamentous, celluolytic) and an increase in the activity of microbial processes such as: ammonification, nitrification and denitrification. During the first period of fertilizing the soil some adverse changes in the structure of the endogenous microflora were noted, which entered the pathogenic viruses, bacteria (Salmonella, Shigella), and fungi (Aspergillus, Fusarium, Penicillium) coming from the sewage sludge. With the passage of time some egzogenic microflora was displaced by indigenous microorganisms. The results of the stimulating effects of sewage sludge remained for a long time and were mostly observed in soil at the application level.

Słowa kluczowe

PL

osady ściekowe; aktywność mikrobiologiczna gleby; aktywność biochemiczna gleby

EN

sewage sludge; microbial soil activity; biochemical soil activity

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2014
• Tom: T. 17, nr 4
• Strony: 619--630
• Opis fizyczny: Bibliogr. 48 poz.

Twórcy

autor

Napora A

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Środowiska i Biotechnologii Instytut Inżynierii Środowiska ul. Brzeźnicka 60a, 42-200 Częstochowa

autor

Grobelak A.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Środowiska i Biotechnologii Instytut Inżynierii Środowiska ul. Brzeźnicka 60a, 42-200 Częstochowa

Bibliografia

• [1] Błaszczyk K., Krzyśko-Łupicka T., Przegląd metod badania osadów ściekowych stosowanych w Polsce, Inżynieria i Ochrona Środowiska 2014, 17, 1, 117-133.
• [2] Ochrona Środowiska 2013, Informacje i Opracowania Statystyczne, Główny Urząd Statystyczny, Warszawa 2013.
• [3] Jezierska-Tys S., Frąc M., Badanie nad wpływem osadu z oczyszczalni ścieków mleczarskich na aktywność mikrobiologiczną i biochemiczną gleby, Rozprawy i monografie, Acta Agrophysica 2008, 3, 14-25.
• [4] Bień J., Osady ściekowe. Teoria i praktyka, Wyd. Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 2002.
• [5] Kacprzak M., Grobelak A., Grosser A., Napora A., The potential of biosolid application for the phytostabilisation of metals, Desalination and Water Treatment 2014, 1-10.
• [6] Grobelak A., Kacprzak M., Grosser A, Napora A., Chemofitostabilizacja gleby zanieczyszczonej kadmem, cynkiem i ołowiem, Rocznik Ochrona Środowiska 2013, 15, 1982-2002.
• [7] Placek A., Grobelak A., Grosser A., Napora A., Kacprzak M., Landspreading of sewage sludge from the food industry in the process of remediation of contaminated sites, Proceedings SUM, Second Symposium on Urban Mining Bergamo, CISA Publisher, Italy 2014, 19-21.
• [8] 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.
• [9] Augustynowicz J., Pietkiewicz S., Kalaji M.H., Russel S., Wpływ nawożenia osadem ściekowym na wybrane parametry biologii gleby oraz wydajności aparatu fotosyntetycznego ślazowca pensylwańskiego (Sida Hermaphrodita (L.) Rusby), Nauka Przyroda Technologie 2010, 4, 6, 1-10.
• [10] Sullivan T.S., Stromberger M.E., Paschke M.W., Ippolito J.A., Long-term impacts of infrequent biosolids applications on chemical and microbial properties of semi-arid rangeland soil, Biology and Fertility of Soils 2005, 42, 3, 258-266.
• [11] Nowak M., Kacprzak M., Grobelak A., Osady ściekowe jako substytut glebowy w procesach remediacji i rekultywacji terenów skażonych metalami ciężkimi, Inżynieria i Ochrona Środowiska 2010, 13, 2, 121-131.
• [12] Fijałkowski K., Kacprzak M., Grobelak A., Placek A., The influence of selected soil parameters on the mobility of heavy metals in soil, Engineering and Environmental Protection 2012, 15, 1, 81-92.
• [13] Nannipieri P., Ascher J., Ceccherini M.T., Landi L., Pietramellara G., Renella G., Microbial diversity and soil functions, European Journal of Soil Science 2003, 54, 655-670.
• [14] Budzińska K., Jurek A., Michalska M., Berleć K., Szejniuk B., Dynamika zmian mikroflory bakteryjnej w składowanych osadach ściekowych, Środkowo-Pomorskie Towarzystwo Naukowe Ochrony Środowiska 2009, 4, 1155-1164.
• [15] Pepper I.L., Brooks J.P., Gerba C.P., Pathogens in biosolids, Adv. Agr. Els. 2006, 90, 1-41.
• [16] Loc N.T., Charakterystyka mikrobiologiczna i możliwość wykorzystania osadów ściekowych do produkcji kompostu z oczyszczalni ścieków dla miasta Zielona Góra, Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych 2002, 484, 401-408.
• [17] Kocaer F.O., Alkan U., Baskaya H.S., The effect of alkaline-stabilized-sludge application on the microbiological quality of soil and leachate, Journal of Plant Nutrition and Soil Science 2004, 167, 704-712.
• [18] Joniec J., Furczak J., Liczebność wybranych grup drobnoustrojów w glebie bielicowej pod uprawą wierzby użyźnionej osadem ściekowym w drugim roku jego działania, Annales Universitatis Mariae Curie Skłodowska 2007, 62, 1, 93-104.
• [19] Janvier C., Villeneuve F., Alabouvette C., Edel-Hermann V., Mateille T., Steinberg C., Soil health through soil disease suppression: Which strategy from descriptors to indicators? Soil Biology & Biochemistry 2007, 39, 1-23.
• [20] Czekała J., Osady ściekowe - nawóz czy odpad? Wodociągi - Kanalizacja 2009, 1, 30-33.
• [21] Kacprzak M., Stańczyk-Mazanek E., Changes in the structure of fungal communities of soil treated with sewage sludge, Biology and Fertility of Soils 2003, 38, 89-95.
• [22] Loc N.T., Greinert H., Wpływ osadu ściekowego na mikroflorę gleby oraz wzrost i skład chemiczny grochu siewnego (Pisum sativum L.), Folia Universitatis Agriculturae Stetinensis, Agricultura 2000, 83, 119-124.
• [23] Marschner P., Kandeler E., Marschner B., Structure and function of the soil microbial community in a long-term fertilizer experiment, Soil Biology & Biochemistry 2003, 35, 3, 453-461.
• [24] Jezierska-Tys S., Frąc M., The effect of fertilization with sewage sludge from a dairy plant and with straw on the population numbers of selected microorganisms and respiration activity of brown soil, Polish Journal of Soil Science 2005, 38, 2, 145-151.
• [25] Selivanovskaya S.Y., Latypova V.Z., Gubaeva L.A., Microbiological processes in gray forest soil treated with sewage sludge compost, European Journal of Soil Science 2006, 39, 4, 443-449.
• [26] Włóka D., Kacprzak M., Rosikoń K., Fijałkowski F., Study of the migration of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH’s) in the sewage sludge-soil system, Environment Protection Engineering 2013, 39, 2, 115-124.
• [27] Kucharski J., Wyszkowska J., Nowak G., Harms H., Activity of enzymes in soil treated with sewage sludge, Polish Journal of Soil Science 2000, 33, 1, 29-36.
• [28] Pascual I., Antolin M.C., Garcia C., Polo A., Sanchez-Diaz M., Effect of water deficit on microbial characteristics in soil amended with sewage sludge or inorganic fertilizer under laboratory conditions, Bioresource Technology 2007, 98, 1, 140-144.
• [29] Vieria R.F., Maganhotto de Souza Silva C.M., Soil amendment with sewage sludge and its impact on soil microflora, Brazilian Journal of Microbiology 2003, 34, 1, 56-58.
• [30] Garcia-Gil J.C., Plaza C., Soler-Rovira P., Polo A., Long-term effects of municipal solid waste compost application on soil enzyme activities and microbial biomass, Soil Biology & Biochemistry 2000, 32, 1907-1913.
• [31] Ros M., Hernandez M.T., Garcia C., Bioremediation of soil degraded by sewage sludge: effects on soil properties and erosion losses, Environmental Management 2003, 31, 6, 741-747.
• [32] Garcia-Gil J.C., Plaza C., Senesi N., Brunetti G., Effects of sewage sludge amendment on humic acids and microbiological properties of a semiarid Mediterranean soil, Soil Biology and Fertility of Soils 2004, 39, 320-328.
• [33] Bielińska E.J., Żukowska G., Aktywność proteazy i ureazy w glebie lekkiej użyźnionej osadem ściekowym, Acta Agrophysyca 2002, 70, 41-47, 34.
• [34] Jezierska-Tys S., Frąc M., Fidecki M., Wpływ nawożenia osadem ściekowym na aktywność enzymatyczna gleby brunatnej, Annales Universitatis Mariae Curie-Skłodowska, Sectio E, 2004, 59, 3, 1175-1181.
• [35] Baran S., Bielińska E.J., Wójcikowska-Kapusta A., Wpływ uprawy wikliny na kształtowanie się aktywności dehydrogenaz i fosfataz oraz zawartości ołowiu w glebie bielicowej użyźnionej osadem ściekowym, Folia Universitatis Agriculturae Stetinensis, Agricultura 2000, 84, 19-24, 36.
• [36] Kizilkaya R., Bayrakli B., Effects of N-enriched sewage sludge on soil enzyme activities, Applied Soil Ecology 2005, 30, 192-202.
• [37] Fernandes S.A., Bettiol W., Cerri C.C., Effect of sewage sludge on microbial biomass, basal respiration, metabolic quotient and soil enzymatic activity, Applied Soil Ecology 2005, 30, 65-77.
• [38] Habteselassie M.Y., Stark J.M., Miller B.E., Thacker S.G., Norton J.M., Gross nitrogen transformations in an agricultural soil after repeated dairy-waste application, Soil Science Society of America Journal 2006, 70, 1338-1348.
• [39] Simon J., Enzymology and bioenergetics of respiratory nitrite ammonification, FEMS Microbiology 2002, 26, 285-309.
• [40] Niekerk C., Claassens A., N transformation in incubated sewage sludge and commercial fertilizer enriched soil, Communications in Soil Science and Plant Analysis 2005, 36, 743-757.
• [41] Hernandez T., Moral R., Perez-Espinosa A., Moreno-Caselles J., Perez-Murcia M.D., Garcia C., Nitrogen mineralization potential in calcareous soils amended with sewage sludge, Bioresource Technology 2002, 83, 3, 213-219.
• [42] Jezierska-Tys S., Frąc M., Fidecki M., Wpływ nawożenia osadem ściekowym pochodzącym z mleczarni na przemiany azotu w glebie brunatnej, Annales Universitatis Mariae Curie-Skłodowska, Sectio E, 2004, 59, 3, 1167-1173.
• [43] Smalla K., van Elsas J.D., The soil environment, [in:] Environmental molecular microbiology, W.T. Liu, J.K. Jansson (eds.), Caister Academic Press, Norfolk, UK 2010, 111-130.
• [44] Furczak J., Joniec J., Preliminary study of the effect of sewage sludge on the microbiological activity of a podzolic soil under willow culture, International Agrophysics 2007, 21, 1, 39-48.
• [45] Żukowska G., Flis-Bujak M., Baran S., Wpływ nawożenia osadem ściekowym na substancję organiczną gleby lekkiej pod uprawą wikliny, Acta Agrophysica 2002, 73, 357-367.
• [46] Joniec J., Furczak J., Liczebność wybranych grup drobnoustrojów w glebie bielicowej pod uprawą wierzby (Salix viminalis L.) użyźnionej osadem ściekowym w trzecim roku jego działania, Annales Universitatis Mariae Curie Skłodowska, 2007, 62, 1, 107-116.
• [47] Korniłłowicz-Kowalska T., Iglik H., Wojdyło B., Correlation between the abundance of cellulolytic fungi and selected soil properties, Acta Mycologica 2003, 38, 161-172.
• [48] Hattori H., Mukai S., Decomposition of sewage sludge in soil as affected by their organic matter composition, Soil Science & Plant Nutrition 1986, 32, 421-432.