Biomasa wierzby energetycznej z gleb piaszczystych nawożonych osadami ściekowymi

• Autorzy: Stańczyk-Mazanek E. , Bień J. , Kępa U.

Warianty tytułu

EN

Biomass of energy willow from sandy soils fertilized with sewage sludge

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Procesowi oczyszczania ścieków zawsze towarzyszy wydzielanie osadów ściekowych. Jedną z metod utylizacji, wykorzystującą własności nawozowe osadów, jest ich przyrodnicze (jeśli tylko spełniają dopuszczalne normy biologiczne i chemiczne) zastosowanie. Istniejące przepisy rygorystycznie wskazują obszary, na których osady nie mogą być wykorzystywane. Celowa i opłacalna wydaje się możliwość wykorzystania nawozowych walorów osadów ściekowych do nawożenia upraw roślin energetycznych, w tym różnych odmian wierzby wiciowej. Uprawy takie często prowadzi się na gruntach ubogich lub zdegradowanych i w takich warunkach wykorzystanie osadów ściekowych wydaje się uzasadnione. Celem badań autorów pracy było określenie ilości i jakości uzyskanej biomasy wierzby wiciowej (Salix viminalis) z gleby piaszczystej, nawożonej wybranymi osadami ściekowymi i obornikiem. Badania prowadzono w warunkach doświadczenia lizymetrycznego przez okres 3 lat. Zastosowano następujące dawki osadów ściekowych i obornika: 0, 10, 50, 100 i 200 Mg·ha–1. Analizowano ilość uzyskanej biomasy i zawartość skumulowanych w niej metali ciężkich.

EN

The process of sewage treatment is always accompanied by development of sewage sludge. One of the methods of sewage sludge disposal, which is based on its fertilization capacity, is its use in nature, e.g. in farming (if all the permissible biological and chemical standards are met). One of the problems that often occur during application of sewage sludge in soils is excessive content of heavy metals and sanitary contaminants. The ordinance that controls the use of sewage sludge in nature in Poland determines sanitary conditions and content of heavy metals in the sewage sludge for non-industrial use and in soils where this sludge cannot be used. Legal regulations show specific areas where sewage sludge cannot be used. Utilization of fertilizing capability of sewage sludge in cultivation of energy crops, including various species of Salix viminalis, seems to be purposive and profitable. These crops are often cultivated in low-productive and degraded soils and utilization of sewage sludge in such conditions appears to be justified. The aim of the study was to determine the amount and quality of biomass obtained from Salix viminalis cultivated in sandy soil fertilized with selected types of sewage sludge. The examinations were carried out under conditions of lysimetric experiment for the period of 3 years. The following doses of organic fertilizers were used: 0, 10, 50, 100 and 200 Mg·ha^‒1. Sludge from different types of treatment was added to degraded sandy soil. The amount of biomass obtained and heavy metals content were analysed. Statistically significant differences in Salix viminalis yields were found between consecutive years of the experiment. The amount of biomass was declining in the 2nd and 3rd years. The best yielding of Salix viminalis was observed after fertilization with the doses (the majority of sewage sludge) of 10 and 50 Mg·ha^‒1. The use of the doses of 100 Mg·ha^‒1 caused a decline of biomass of Salix viminalis by ca 55% compared to the content of the plant from control objects. The dose of 200 Mg·ha^‒1 caused usually by plant dying (most probable due to excessive salination of the soil). The least useful sludge for fertilizing of Salix viminalis was from Koluszki, Poland (without addition of polyelectrolyte and non-dewatered). This sludge, used with the doses of 50, 100 and 200 Mg·ha^‒1 caused plant diseases followed by plant dying. The results of the evaluation of the content of chromium, zinc, lead, copper, cadmium, nickel and mercury in plants demonstrated that the use of sewage sludge with acceptable content of heavy metals for fertilization of sandy soils usually did not cause the contamination of the plants cultivated with these elements. The well-known phenomenon of bioacumulation of heavy metals in plants was intensifying for higher doses of the fertilizers. However, the increase in the content of heavy metals in plants (even after application of greater doses) did not cause an over-normative contamination of plants. The content of heavy metals (apart from zinc) in Salix viminalis biomass was similar to the contents found in the plants from non-contaminated soils.

Słowa kluczowe

PL

osady ściekowe; nawożenie; gleba; wierzba energetyczna; biomasa; metale ciężkie

EN

sewage sludge; fertilizing; soil; energy willow; biomass; heavy metals

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2014
• Tom: T. 17, nr 4
• Strony: 673--688
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz.

Twórcy

autor

Stańczyk-Mazanek E.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Środowiska i Biotechnologii Instytut Inżynierii Środowiska ul. Dąbrowskiego 69, 42-200 Częstochowa

autor

Bień J.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Środowiska i Biotechnologii Instytut Inżynierii Środowiska ul. Dąbrowskiego 69, 42-200 Częstochowa

autor

Kępa U.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Środowiska i Biotechnologii Instytut Inżynierii Środowiska ul. Dąbrowskiego 69, 42-200 Częstochowa

Bibliografia

• [1] Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 13 lipca 2010 r. w sprawie komunalnych osadów ściekowych, DzU Nr 137, poz. 924.
• [2] Richards B.K., Steenhuis T.S., Peverly J.H., McBride M.B., Effect of sludge-processing mode, soil texture and soil pH on metal mobility in undisturbed soil columns under accelerated loading, Environmental Pollution 2000, 109, 327-346.
• [3] Roca-Pérez L., Martínez C., Marcilla P., Boluda R., Composting rice straw with sewage sludge and compost effects on the soil-plant system, Chemosphere 2009, 75, 781-787.
• [4] Rathod P., Patel J., Shah M., Jhala A., Recycling gamma irradiated sewage sludge as fertilizer: A case study using onion (Alium cepa), Applied Soil Ecology 2009, 41, 223-233.
• [5] Achiba W., Gabteni N., Lakhdar A., Laing G.D., Verloo M., Jedidi N., Gallali T., Effects of 5-year application of municipal solid waste compost on the distribution and mobility of heavy metals in a Tunisian calcareous soil, Agriculture, Ecosystems and Environment 2009, 130, 156-163.
• [6] Adesodun J.K., Davidson D.A., Hopkins D.W., Micromorphological evidence for changes in soil faunal activity following application of sewage sludge and biocide, Applied Soil Ecology 2005, 29, 39-45.
• [7] Gondek K., Aspekty nawozowe i środowiskowe przemian i dostępności dla roślin wybranych pierwiastków w warunkach nawożenia różnymi materiałami organicznymi, Zeszyty Naukowe Uniwersytetu Rolniczego im. H. Kołłątaja w Krakowie 2009, 452, Rozprawy, z. 329.
• [8] Jezierska-Tys S., Frąc M., Liczebność mikroorganizmów w glebie nawożonej osadem z oczyszczalni ścieków mleczarskich na tle nawożenia mineralnego, Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych 2009, 535, 153-161.
• [9] Joniec J., Furczak J., Biochemical characterization of podzolic soil under willow culture after three years from its amendment with sewage sludge, Polish Journal of Soil Science 2007, XL/2, 207-215.
• [10] Labrecque M., Teodorescu T.I., Dajgle S., Biomass productivity and wood energy of Salix species after 2 years growth in fertilized with wastewater sludge, Biomass and Bioenergy 1997, 12, 6, 409-417.
• [11] Ostrowska A., Gawliński S., Szczubiałka Z., Metody analizy i oceny właściwości gleb i roślin, Katalog. Instytut Ochrony Środowiska, 1991.
• [12] Kabata-Pendias A., Piotrowska M., Motowicka-Terelak T. i in., Podstawy oceny chemicznego zanieczyszczenia gleb (metale ciężkie, siarka i WWA), Państwowa Inspekcja Ochrony Środowiska IUNG w Puławach, Puławy 1995.
• [13] Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 27 sierpnia 2002 r. w sprawie komunalnych osadów ściekowych, DzU Nr 134, poz. 1140.
• [14] Stańczyk-Mazanek E., Zagrożenia środowiskowe w procesach przyrodniczego wykorzystania osadów ściekowych, Seria Monografie Nr 246, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 2012.
• [15] Zawieja I., Wolski P., Effect of thermal disintegration of excess sludge on the effectiveness of hydrolysis process in anaerobic stabilization, Archives of Environmental Protection 2012, 38, 1, 103-114.
• [16] Wolski P., Zawieja I., Effect of ultrasound field on dewatering of sewage sludge, Archives of Environmental Protection 2012, 38, 2, 25-31.
• [17] Iżewska A., Wpływ nawożenia obornikiem, osadem ściekowym i kompostem z osadów ściekowych na właściwości gleby, Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych 2007, 518, 85-92.
• [18] Stańczyk-Mazanek E., Kępa U., Stępniak L., Variation in the acidity of soils after fertilization with sewage sludge, Polish Journal of Environmental Studies 2007, 16, 3B, 470-473.