Changes in increment of trees diameters on plant-soil treatment system after long-term irrigation with domestic sewage

• Autorzy: Pawęska K. , Kuczewski K.

Identyfikatory

DOI

10.1515/aep-2016-0046

Warianty tytułu

PL

Zmiany przyrostów średnic drzew na terenie oczyszczalni roślinno-glebowej po okresie wieloletnich nawodnień ściekami bytowymi

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Carbon dioxide sequestration and its long-term immobilisation in biomass is recently an extremely significant problem. Its greatest reserves occur in forests growing all over the globe. A human being, through their conscious action, ought to affect, among other things, the amount of carbon dioxide discharged into the atmosphere and its rational management. Here, quite a good solution seems to be the immobilisation of CO2 in biomass of plants, and in particular, in trees, characterised by their longevity, which are used most frequently for that purpose. Such carbon dioxide management allows for its several-decade immobilisation within living plants, while a further processing of wood mass allows for halting it for consecutive years in products manufactured. Additionally, in the case when within a selected land planted with trees the effluent irrigation is being carried out, simultaneous sewage treatment is also an advantage. By using plants characterised by intense increment in biomass within facilities, also biogens occurring in effluents may be effectively removed. In the analysed case, sewage treatment consisted in entry of household sewage into a prepared surface which was previously subject to mechanical purification. All the sections were sown with grass mixture and plantings of poplar were used. Observations were made during the period of 17 years. The effluents entered onto the surface of the sections and the effluents outflowing from the facility were subject to a physicochemical analysis in order to determine the operational efficiency of a plant - soil treatment system. Also, a threefold inventory of a forest stand was made in order to determine the increment in trees. The last inventory was made in 2014. Based on dendrological characteristics, the average volume of wood mass obtained from the land irrigated with effluents was assessed. A rational management of effluents on the grounds without any central drainage allows for a parallel solution to some problems. First of all, purification of effluents in a natural environment by closing the matter cycle, and additionally contributing to the limitation of carbon dioxide emission by its halting in plant biomass.

PL

Sekwestracja dwutlenku węgla, jego długotrwałe unieruchomienie w biomasie jest ostatnio problemem niezwykle istotnym. Największe jego rezerwy znajdują się w lasach porastających kule ziemską. Człowiek poprzez swoje świadome działanie powinien wpływać między innymi na ilość dwutlenku węgla odprowadzanego do atmosfery oraz na racjonalne gospodarowanie nim. Dość dobrym rozwiązaniem zdaje się tu być unieruchomienie CO2 w biomasie roślin, a w szczególności w charakteryzujących się długowiecznością drzewach, które wykorzystywane są w tym celu najczęściej. Taka gospodarka dwutlenkiem węgla pozwala na kilkudziesięcioletnie unieruchomienie go w żywych roślinach, natomiast dalsza przeróbka masy drzewnej na zatrzymanie go przez kolejne lata w wytworzonych produktach. Dodatkowo w przypadku kiedy na wybranym, obsadzonym drzewami terenie prowadzi się nawodnienia ściekami, korzyścią jest również równoczesne oczyszczanie ścieków. Przy wykorzystaniu na obiektach roślin charakteryzujących się intensywnym przyrostem biomasy można również efektywnie usunąć biogeny znajdujące się w ściekach. W analizowanym przypadku oczyszczanie ścieków polegało na wprowadzeniu na przygotowaną powierzchnię ścieków bytowych, poddanych wcześniej mechanicznemu oczyszczeniu. Wszystkie kwatery obsiano mieszanką traw oraz zastosowano nasadzenia topolowe. Obserwacje prowadzono przez okres 17. lat. Analizie fizykochemicznej poddawano ścieki wprowadzane na powierzchnię kwater oraz odpływające z obiektu celem określenia skuteczności pracy oczyszczalni roślinno-glebowej. Przeprowadzono również trzykrotną inwentaryzację drzewostanu w celu określenia przyrostu drzew. Ostatnią inwentaryzację wykonano w roku 2014. Na podstawie charakterystyki dendrologicznej oszacowano średnią miąższość masy drzewnej uzyskanej z terenu nawadnianego ściekami. Racjonalna gospodarka ściekami na terenach bez centralnej kanalizacji pozwala na równoległe rozwiązanie kilku problemów. Przede wszystkim oczyszczanie ścieków w środowisku naturalnym poprzez zamykanie obiegu materii, a dodatkowo przyczynianie się do ograniczenia emisji dwutlenku węgla poprzez zatrzymywanie go w biomasie roślin.

Słowa kluczowe

EN

biomass; effluent irrigation; tree diameter; poplar; plant-soil treatment system

PL

biomasa; ścieki bytowe; nawodnienia ściekami; przyrost drzew; topola; oczyszczalnia roślinno-glebowa

• Wydawca: Institute of Environmental Engineering, Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Environmental Protection
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 42, no. 4
• Strony: 96--103
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Pawęska K.

• Wrocław University of Environmental and Life Sciences, Poland , The Faculty of Environmental Engineering and Geodesy

autor

Kuczewski K.

• Wrocław University of Environmental and Life Sciences, Poland, The Faculty of Environmental Engineering and Geodesy

Bibliografia

• [1]. Badura, L. (2006). Consideration of role of microorganisms in soil, Zeszyty Naukowe Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu, Rolnictwo LXXXIX, 546, pp.13-25. (in Polish)
• [2]. Baryła, R. (2005). Evaluation of the usefulness of purified sewage for irrigation of grass communities, Annales Universitatis Mariae Curie-Skłodowska Lublin-Polonia, LX, E, pp.123-132. (in Polish)
• [3]. Bień, J. & Nowak, D. (2014). Biological composition of sewage sludge in the aspect of threats to the natural environment, Archives of Environment Protection, 40, 7, pp.79-86.
• [4]. Boćko, J. (1979). Perspectives of irrigation with waste waters and its importance in the environment protection, Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych, 217, pp. 249-258. (in Polish)
• [5]. Bugajski, P. & Satora, S. (2009). The balance of sewage inflowing and brought to the treatment plant based on example of the chosen object, Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich, 5, pp. 73-81. (in Polish)
• [6]. Bouwer, H. (1992) Agricultural and municipal use of wastewater, Water Science and Technology, 26,7-8, pp. 1583-1591.
• [7]. Carr, R.M., Blumenthal, U.J. & Mara Duncan, D. (2004). Guidelines for the safe use of wastewater in agriculture: revisiting WHO guidelines, Water Science and Technology, 50,2, pp. 31-38.
• [8]. Fine, P., Atzmon, N., Adani, F. & Hass, A. (2006). Disposal of sewage effluent and biosolids in eucalyptus plantations: a lysimeter simulation study, Soil and Water Pollution Monitoring, Protection and Remediation, NATO Sciences Series, 69, pp. 433-453.
• [9]. Freedman, B. (2014). Maintaining and enhancing ecological carbon sequestration, Global Environmental Change, Handbook of Global Environmental Pollution, 1, pp. 783-801.
• [10]. Guidi Nissim, W., Jerbi, A., Lafl eur, B., Fluet, R. & Labrecque, M. (2015). Willows for the treatment of municipal wastewater: Performance under different irrigation rates, Ecological Engineering, 81, pp. 395-404.
• [11]. Joniec, J., Furczak, J. & Baran, S. (2012). The importance of sludge microorganisms in nitrogen transformation in podzolic soil amended with sewage sludge, Archives of Environment Protection, 38,1, pp. 35-47.
• [12]. Jóźwiakowski K. (2012), Studies on the efficiency of sewage treatment in choosen constructed wetland system, Infrastruktura i Ekologia Terenów wiejskich, PAN Oddział w Krakowie, Komisja Technicznej Infrastruktury Wsi, Rozprawa habilitacyjna. (in Polish)
• [13]. Jóźwiakowski, K. (2005). Chemical properties of reed and willow from ground beds of small wastewater treatment plants on rural areas, Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich, 1, pp. 5-14. (in Polish)
• [14]. Lal, R. (2004). Soil carbon sequestration to mitigate climate change, Geoderma, 123, pp. 1-22.
• [15]. Miguel, A., Meffe, R., Leal, M., Gonzalez-Naranjo, V., Martinez- Hernandez, V., Lillo, J., Martin, I., Salas, J.J. & Bustamante, I. (2014) Treating municipal wastewater through a vegetation filter with a short-rotation poplar species, Ecological Engineering, 73, pp. 560-568.
• [16]. Montiel-Vasquez, O., Horan, J.N. & Mara, D.D. (1995). Management of domestic wastewater for reuse in irrigation, Water Science and Technology, 33, 10-11, pp. 355-362.
• [17]. Oster, J.D (1994). Irrigation with poor quality water, Agricultural Water Management, 25, 3, pp. 271-297.
• [18]. Paluch, J. (1984). Treatment of municipal sewage in soil environment, Zeszyty Naukowe Akademii Rolniczej, 41.
• [19]. Pandey, A. & Srivastava, R.K. (2012). Wastewater treatment efficiency and biomass growth of short rotation bio-energy trees in modified overland flow land treatment system, International Journal of Environmental Science, 3,1, pp. 591-604.
• [20]. Paustian, K. (2014). Carbon sequestration in soil and vegetation and greenhouse gases emissions reduction; global environmental change, Handbook of Global Environmental Pollution, 1, pp. 399-406.
• [21]. Pawęska, K. & Kuczewski, K. (2008). Effectiveness of domestic sewage purification in plant-soil treatment plants with differ operating, Współczesne Problemy Inżynierii Środowiska IX, Monografi e LX. (in Polish)
• [22]. Pawęska, K. & Malczewska, B. (2009). Nitrogen compounds in drain sewage after constructed wetlands, Water Science Technology, 60(10), pp. 2613-2619.
• [23]. Pedrero, F., Kalavrouziotis, I., Alarcon, J.J., Koukoulakis, P. & Asano, T. (2010). Use of treated municipal wastewater in irrigated agriculture - Review of some practices in Spain and Greece, Agricultural Water Management, 97, 9, pp. 1233-1241.
• [24]. Różanowski, B., Michałowski, M., Tora, B., Cablik, V. & Cernotova, L. (2012). Effectiveness of the use of willow tree (Salix viminalis) for wastewater treatment, AGH Journal of Mining and Geoengineering, 36, 4, pp. 159-165.
• [25]. Tanner, C.C. (2001). Plants as ecosystem engineers in subsurfaceflow treatment wetlands, Water Science and Technology, 44, 11-12, pp. 9-17.
• [26]. Wiśniewska-Kadżajan, B. & Jankowski, K. (2012). Susceptibility of sewage water from household sewage treatment to lawn watering, Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych, 54, pp. 200-209. (in Polish)
• [27]. Sanchez-de Leon, Y., Lugo-Perez, J., Wise, D.H., Jastrow, J.D. & Gonzalez-Meler, M.A. (2014). Aggregate formation and carbon sequestration by earthworms in soil from a temperate forest exposed to elevated atmospheric CO2: a microcosm experiment, Soil Biology and Biochemistry, 68, pp. 223-230.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.