PL EN


Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
Tytuł artykułu

Rozkład wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych w procesie dojrzewania kompostu

Treść / Zawartość
Identyfikatory
Warianty tytułu
EN
Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) degradation during compost maturation process
Języki publikacji
PL
Abstrakty
PL
Regulacje prawne Unii Europejskiej i Polski zmuszają do reorganizacji gospodarki odpadami w Polsce. Między innymi wskazują konieczność ograniczenia składowania odpadów które ulegają biodegradacji. Do dnia 31 grudnia 2010 roku ich ilość nie może przekroczyć 75% masy tych odpadów wytworzonych i składowanych w roku 1995 (ustawa o odpadach z dnia 27 kwietnia 2001). Z drugiej jednak strony komposty wytwarzane z odpadów komunalnych nie mają szerokiego rynku zbytu z uwagi na ograniczenia wynikające z zawartych w nich zanieczyszczeń przekraczających wymogi m.in. ustawy o nawozach i nawożeniu (z dnia 10 lipca 2007). Zanieczyszczenia organiczne (w tym także PAHs) zawarte w produkowanych kompostach limitują przepisy obowiązujące w Austrii (6 mg/kg s.m.), Danii (3 mg/kg s.m.) i Luksemburgu (10 mg/kg s.m.) [10]. Są one trwałymi zanieczyszczeniami występującymi we wszystkich komponentach środowiska przyrodniczego. PAHs mogą być one pochodzenia naturalnego lub antropogenicznego (m.in. rozkład materii organicznej i procesy spalania), a ich stężenie szczególnego znaczenia nabiera w przypadku gdy w łańcuchu pokarmowym docierają do organizmu człowieka [15, 18]. Czy zatem w procesie kompostowania ich ilość PAHs nie przekracza ww. norm eliminując tym samym kompost jako nawóz. Wytwarzany jest także z odpadów organicznych zbieranych selektywnie lub zmieszanych, zawiera znaczne ilości cennej materii organicznej, która poprawia strukturę gleb i ich zasobność w biomasę. Jednak na jakość wytwarzanego kompostu ma wpływ kilka istotnych czynników, gdzie kluczowym zagadnieniem wydaje się być wstępna segregacja odpadów z wydzieleniem frakcji biodegradowalnej. Coraz powszechniejsze staje się kompostowanie odpadów komunalnych, co przyczynia się do graniczenia ilości deponowanych na składowiskach odpadów a także w przypadku kompostowni indywidualnych do obniżenia kosztów składowania [16]. W trakcie procesu kompostowania odpadów dominują dwa prowadzone na drodze mikrobiologicznej procesy: mineralizacji oraz humifikacji materii organicznej zawartej pierwotnie w odpadach [22]. Kompost wytwarzany w warunkach przydomowych jest zwykle wysokiej jakości i zużywany wyłącznie do celów nawozowych, natomiast kompost produkowany z komunalnych odpadów zmieszanych, charakteryzuje się niższą jakością, a także podwyższoną zawartością składników mogących oddziaływać szkodliwie lub toksycznie takich jak metale ciężkie oraz węglowodory. Ważnym okresem procesu kompostowania jest jego dojrzewanie przy stałym dostępie powietrza atmosferycznego. W przypadku zbytniego rozdrobnienia oraz nadmiernego uwilgotnienia dojrzewającej masy migracja tlenu jest utrudniona, co prowadzi lokalnie do powstania warunków anaerobowych i do zagniwania kompostu z wytworzeniem gazów fermentacyjnych. Beztlenowy rozkład materii organicznej zawartej w dojrzewającym kompoście może skutkować tworzeniem węglowodorów, a w tym związków toksycznych, takich jak PAHs [13, 20]. Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (PAHs) występują powszechnie w środowisku przyrodniczym [1, 7, 17, 19]. Mogą być one pochodzenia antropogennego (głównie procesy spalania) oraz naturalnego (wybuchy wulkanów) [20, 23]. Występowanie tych związków (w nadmiernych ilościach) w kompostach może eliminować je jako potencjalny nawóz, co stanowiłoby znaczne trudności ze zbytem wyprodukowanego materiału. Jakkolwiek węglowodory te są rozkładane na drodze mikrobiologicznej bądź fotochemicznej, to jednak niektóre z nich, zwłaszcza pięcio i sześciopierścieniowe, wykazują znaczną odporność na degradację [25].
EN
After law rules existing in Poland it is necessary to minimize amount of biodegradable waste which are stored on municipal landfills. Composts made of municipal solid waste (MSW) are good material for plants fertilization but due to its composition, use of it as fertilizers could lead to soil and plant pollution by heavy metals and persistent organic pollutants. In case of high content of organic pollutants as PAHs in compost it is forbidden to use it as fertilizer. According to possibilities of creation PAHs from compost organic matter by microbial decomposition, it is interesting to know a fate of these compounds during compost maturation process. Especially it is interesting life of 5 and 6-ring PAHs - carcinogenic and mutagenic and resistant to microbial degradation. In this work a dynamic of degradation of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) during composts maturation by storage in piles was investigated. Two different types compost made from MSW were used. Both types were made of prepared organic fraction of MSW but first comes from compost factory, second from individual house-made compost pile. Long-term (40 days) samples incubation was carried in compost pile. Total PAHs content in the beginning of experiment was high and in Herhof compost (made in upper Silesia region) samples exceed 1mg/kg d.m. but additionally samples were spiked with PAHs solution (LGC Promochem ) on the beginning of experiment. PAHs were analyzed by a GC-FID method (Varian 3800) after 6-hour extraction in DCM-hexane mixture. Total amount of 16 PAHs (after US-EPA list) and each particular compounds were analyzed. The highest amount in samples were noted for 2-ring PAHs. The lowest concentrations were noted for 6-ring PAHs in both investigated compost types. In first stage slow increase of analyzed compounds was observed, especially due to behavior 4-ring PAHs. In second stage of experiment a great decrease of sum of PAHs was noted. Loss of total mass of investigated compounds reached 19-68% of start concentration. However conditions for both compost types were equal differences in speed of decomposition processes were observed but were not significant statistically. In case of Herhof compost two periods of decomposition were observed: between 10 and 20 and between 30 and 40 day of experiment. In case of Gru compost the highest decomposition between 30 and 40 day of experiment was observed. However heavy PAHs are resist on microbial decomposition, good results on this field were obtained. During composts maturation process high level of degradation was noted in case of 5 and 6-ring PAHs reached 33-73% of initial value. Obtained results show good PAHs degradation speed during 40-days compost maturation process in natural conditions. It is necessary to ensure aerobic conditions during compost maturation process.
Rocznik
Tom
Strony
133--142
Opis fizyczny
bibliogr. 25 poz.
Twórcy
  • Instytut Podstaw Inżynierii Środowiska PAN, Zabrze
Bibliografia
  • 1. Ake C.L., Wiles M.C., Huebner H.J., McDonald T.J., Cosgriff D.,Richardson M.B., Donnelly K.C. I Phillips T.D.: Porous organoclay composite for the sorption of polycyclic aromatic hydrocarbons and pentachlorophenol from groundwater. Chemosphere, 51, 835–844, 2003.
  • 2. Baran S., Wójcikowska-Kapusta A., Żukowska G., Baranowska E., Marciniak M.: Changes of pollutant content during sewage sludge composting process Part I. Total polycyclic aromatic hydrocarbons content. Ecol. Chem. Eng 1-2, T.12, 19-25, 2005.
  • 3. Bilitewski B., Hardtle G., Marek K.: Podręcznik gospodarki odpadami. Teoria i praktyka. Wydawnictwo Seide i Przywecki Sp. Z o.o., Warszawa 2003.
  • 4. Brandli R.C., Bucheli T.D., Kupper D., Furrer R., Stadelmann F.X. I Tarradellas J.: Persistent organic pollutants in source-separated compost and its feedstock materials - a review for field study. J. Environ. Qual., 34, 735-760, 2005.
  • 5. Carlstrom C.J., Tuovinen O.H.: Mineralization of phenanthrene and fluoranthene in yardwaste compost. Environmental Pollution, 124, 81-91, 2003.
  • 6. Ciesielczuk T.: Elution of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) from two composts. Arch. Envir. Protect. Vol. 34, No 1, 81-112, 2008.
  • 7. Ciesielczuk T., Rosik-Dulewska Cz., Nabzdyjak T.: Występowanie węglowodorów alifatycznych oraz wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych w wodach podziemnych na terenie magazynu paliw bazy lotniczej. Ecol Chem. Eng. T.13 S4, 531-538, 2006.
  • 8. Czop M. i Wandrasz J.W.: Procesy ruchu wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych w glebach. Monografia: Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych, Wyd. IOŚ, Warszawa, 31, 144-148, 2007.
  • 9. Gestel K., Mergaert J., Swings J., Coosemans J. I Ryckeboer J.: Bioremediation of diesel-contaminated soil by composting with biowaste. Environ. Pollut., 125, 361-368, 2003.
  • 10. Jędrczak A., Haziak K.: Określenie wymagań dla kompostowania i innych metod biologicznego przetwarzania odpadów. Pracownie Badawczo-Projektowe „EKOSYSTEM” Sp. Z o.o., Zielona Góra 2005.
  • 11. Kashl A., Romheld V., Chen Y.: The influence of soluble organic matter from municipal solid waste composton trace metal leaching in calcareous soils. The Scien. Tot. Envir. 291, 45-57, 2002.
  • 12. Lazzari L., Sperni L., Bertin P. i Pavoni B.: Correlation between inorganic (heavy metals) and organic (PCBs and PAHs) micropollutant concentrations during sewage sludge composting processes. Chemosphere, 41, 427-435, 2000.
  • 13. Lazzari L., Sperni L., Salizzato M. i Pavoni B.: Gas chromatographic determination of organic micropollutants in samples of sewage sludge and compost: behaviour of PCB and PAH during composting, Chemosphere, 38, 1925-1935, 1999.
  • 14. Oleszczuk P., Baran S., Baranowska E. i Pranagal J.: Zawartość wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych w glebie długotrwale zalanej wodą. Ecol. Chem. Eng., 14(S1), 109-116, 2007
  • 15. Oleszczuk P., Baran S., Wójcikowska-Kapusta A., Marciniak M.: Changes of pollutant content during sewage sludge composting process. Part II. Content of potentially bioavaiable forms. Ecol. Chem. Eng 1-2, T.12, 27-33, 2005.
  • 16. Otten L., Afzal M.T. i Mainville D.M.: Biofiltration of odours laboratory studies using butyric acid. Adv. Environ. Res. 8, 397-409, 2004.
  • 17. Pranagal J. i Oleszczuk P.: Zawartość i przemieszczanie wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych w glebach różnie użytkowanych. Ecol. Chem. Eng., 14(S2), 233-244, 2007.
  • 18. Rosik-Dulewska C., Ciesielczuk T. i Ramus K.: Changes in the Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) content in an urban waste composting process. Management of Pollutant Emission from Landfills and Sludge - Pawłowska & Pawłowski (eds.), Taylor&Francis Group London 85-89, 2008.
  • 19. Szczepocka A., Prędecka A. i Pawlak A.: Wpływ infrastruktury drogowej na zanieczyszczenie gleb WWA i substancjami ropopochodnymi na przykładzie giełdy samochodowej w Słomczynie. Monografia: Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych, Wyd. IOŚ, Warszawa, 31, 149-153, 2007.
  • 20. Thiele S. i Brummer G.W.: Bioformation of polycyclic aromatic hydrocarbons in soil under oxygen deficient conditions. Soil Biol. & Biochem. 34, 733-735, 2002.
  • 21. Trejo-Hernandez M.R., Ortiz A., Okoh A.I., Morales D. i Quintero R.: Biodegradation of heavy crude oil Maya using spent compost and sugar cane bagasse wastes. Chemosphere, 68, 848-855, 2007.
  • 22. Weber J., Karczewska A., Drozd J., Liczna S., Jamroz E. i Kocowicz A.: Agricultural and ecological aspects of a sandy soil as affected by the application of municipal solid waste composts. Soil Biol. & Biochem., 39, 1294-1302, 2007.
  • 23. Wilcke W., Muller S., Kanchanakool N., Niamskul Ch. i Zech W.: Polycyclic aromatic hydrocarbons in hydromorphic soils of the tropical metropolis Bangkok. Geoderma, 91, 297-309, 1999
  • 24. Włodarczyk-Makuła M., Wiśniowska E. i Janosz-Rajczyk M.: Zawartość kancerogennych WWA w wodach nadosadowych. Chem. Inż. Ekol., 10(5), 467-476, 2003.
  • 25. Xu R. i Obbard J.P.: Biodegradation of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in Oil-Contaminated Beach sediments treated with nutrient amendments. J. Environ. Qual., 33, 38-61, 2004.
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-article-BPW9-0008-0023
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.