Problematyka przyrodniczego wykorzystania komunalnych osadów ściekowych

• Autorzy: Magdalena Urbaniak , Anna Wyrwicka , Edyta Kiedrzyńska , Sylwia Staniak , Anna Gałązka , Wojciech Tołoczko , Grzegorz Siebielec

Warianty tytułu

Issues of biological and agricultural treatment of municipal sewage sludge

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

Wzrost produkcji osadów ściekowych w Polsce wymaga podjęcia specyficznych sposobów ich wykorzystania i unieszkodliwiania. Powodem jest fakt, iż osady ściekowe oprócz tego że są bogate w materię organiczną oraz związki biogenne takie jak azot i fosfor, które są korzystne z rolniczego punktu widzenia, zawierają także metale ciężkie, toksyczne zanieczyszczenia organiczne, takie jak trwałe zanieczyszczenia organiczne i wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne, związki nieorganiczne takie jak krzemiany i gliniany oraz bakterie chorobotwórcze i inne zanieczyszczenia mikrobiologiczne. Implikuje to problemy dalszego wykorzystania tak zanieczyszczonego osadu jako nawozu w rolnictwie. Tym samym celem niniejszej pracy jest analiza możliwości oraz ograniczeń przyrodniczego zagospodarowania osadów ściekowych z uwzględnieniem ich wpływu na restytucję i zachowanie materii organicznej w glebie oraz plonowanie roślin. Dodatkowo omówione zostały główne metody uzdatniania zanieczyszczonych przed wprowadzeniem ich do środowiska. (abstrakt oryginalny)

EN

Increase of sewage sludge production in Poland required undertaking specific methods of their utilization and disposal. The reason is that sewage sludge despite organic matter, and nutrients such as nitrogen and phosphorus that are useful for agriculture use, contains also heavy metals, toxic organic pollutant such as persistent organic pollutant, polycyclic aromatic hydrocarbons, inorganic compounds such as silicates and aluminates, and pathogenic and other microbial pollutants. This implicates problems with the further use of such contaminated sludge as a fertilizer in the agriculture. Considering above, the general aim of this paper is to review the possibilities and restrictions of municipal sewage sludge use as soil and plant fertilizer. In particular, the effect of municipal sewage sludge application on the soil organic matter restitution and preservation and crop yield were investigated; and in the case of contaminated sewage sludge overview of the main methods of their treatment prior to introduction into the environment. (original abstract)

Słowa kluczowe

PL

Zanieczyszczenie wód; Rekultywacja gleb; Odpady komunalne; Osady ściekowe

EN

Water pollution; Reclamation of soil; Commercial wastes; Sewage sludge

• Czasopismo: Acta Innovations
• Rocznik: 2014
• Numer: nr 12
• Strony: 35--48

Twórcy

autor

Magdalena Urbaniak

• Europejskie Regionalne Centrum Ekohydrologii Polskiej Akademii Nauk, Łódź

autor

Anna Wyrwicka

• Uniwersytet Łódzki

autor

Edyta Kiedrzyńska

• Europejskie Regionalne Centrum Ekohydrologii Polskiej Akademii Nauk, Łódź

autor

Sylwia Staniak

• Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa - Państwowy Instytut Badawczy w Puławach

autor

Anna Gałązka

• Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa - Państwowy Instytut Badawczy w Puławach

autor

Wojciech Tołoczko

• Uniwersytet Łódzki

autor

Grzegorz Siebielec

• Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa - Państwowy Instytut Badawczy w Puławach

Bibliografia

• J. Bień, E. Neczaj, M. Worwąg, A. Grosser, D. Nowak, M. Milczarek, M. Janik, Kierunki zagospodarowania osadów w Polsce po roku 2013, "Inżynieria i Ochrona Środowiska", 14(2011) 375-384.
• I. Dimitriou, H. Rosenqvist, P. Aronsson, Recycling of sludge and wastewater to Short Rotation Coppice in Europe - biological and economic potential. IEA Bioenergy Task 43 Report Series: 'Promising resources and systems for producing bioenergy feedstocks' 2011.
• Z. Sadecka, Suszenie Osadów - Hybrydowe? III Ogólnopolska Konferencja Szkoleniowa Metody zagospodarowania osadów ściekowych. Chorzów, 13-14 lutego 2012 r., 2012.
• J. Szczygieł, Energia z osadów ściekowych, "Czysta energia", 2004, 10, 34-35.
• B. Kronberger, Wypowiedź: Konferencja - Termiczne przekształcanie osadów ściekowych, Warszawa, 12 grudnia, 2006.
• J. Bieńkowski, J. Jankowiak, Ocena zrównoważonego funkcjonowania gospodarstw rolnych wielkopolski według kryteriów efektywności, Zeszyty Naukowe Akademii Rolniczej we Wrocławiu - Rolnictwo LXXXVII (2006) 57-64.
• T. Stuczyński (Ed.), S. Dobers, E. Czyż, L. Gawrysiak, H. Pidvalna, H. Kukla, R. Korzeniowska-Pucułek, J. Kozyra, J. Jadczyszyn, A. Łopatka, E. Nowocień, R. Pudełko, G. Siebielec, Wdrożenie zintegrowanego systemu informacji o rolniczej przestrzeni produkcyjnej dla potrzeb ochrony gruntów w województwie podlaskim, IUNG-PIB Puławy, 2006.
• G. Siebielec, T. Stuczyński, Metale śladowe w komunalnych osadach ściekowych wytwarzanych w Polsce, Proceedings of ECOpole, 2(2008) 479-484.
• Raport Najwyższej Izby Kontroli zagospodarowanie osadów powstających w oczyszczalniach ścieków komunalnych w latach 2011-2012, LPO-4101-02-00/2013, Warszawa 2013.
• K. Tomczyk, Porównanie wpływu nawożenia wermikompostem powstałym na bazie komunalnego osadu ściekowego oraz komunalnym osadem ściekowym na biomasę roślin energetycznych i akumulację w nich wybranych metali ciężkich. Praca magisterska, pod kierunkiem Prof. Macieja Zalewskiego, Katedra Ekologii Stosowanej, Uniwersytet Łódzki, 2008.
• T. Stuczyński, G. Siebielec, W. Daniels, G. Mccarty, R. Chaney, Biological aspects of metal waste reclamation with biosolids, "J. Environ. Qual." 36(2007) 1154-1162.
• M.C. Antolín, I. Pascual, C. García, A. Polo, M. Sanchez-Díaz, Growth, yield and solute content of barley in soils treated with sewage sludge under semiarid Mediterranean conditions, "Field Crops Research", 94(2005) 224-237.
• J.M. Fernández, C. Plaza, J.C. Garcia-Gil, A. Polo, Biochemical properties and barley yield in a semiarid Mediterranean soil amended with two kinds of sewage sludge, "Appl. Soil Ecol.", 42(2009) 18-24.
• M.C. Antolín, I. Muro, M. Sanchez-Díaz, Application of sewage sludge improves growth, photosynthesis and antioxidant activities of modulated alfalfa plants under drought conditions, "Environ. Experim. Bot.", 68(2010) 75-82.
• M.C. Antolín I. Muro, M. Sanchez-Díaz, Sewage sludge application can induce changes in antioxidant status of nodulated alfalfa plants, "Ecotoxicol. Environ. Safety", 73(2010) 436-442.
• P.D. Hare, W.A. Cress, J. Van Staden, Proline synthesis and degradation: a model system for elucidating stress-related signal transduction, "J. Experiment. Botany", 50(1999) 413-434.
• H.Chiang, A. Dandekar, Regulation of proline accumulation in Arabidopsis thaliana (L.) Heynh during development and in response to desiccation, "Plant Cell Environ.", 18(1995) 1280-1290.
• D.S. Shardendu, Amendment in phosphorus levels moderate the chromium toxicity in Raphanus sativus L. as assayed by antioxidant enzymes activities, "Ecotoxicol. Environ. Safety", 95(2013) 161-170.
• S.C. Wilson, R.E. Alcock, A.P. Sewart, K.C. Jones, Persistence of organic contaminants in sewage sludge - amended soil, a field experiment, "J. Environ. Qual.", 26(1997) 1467-1477.
• C. Rappe, S. Bergek, H. Fiedler, K. Cooper, PCDD and PCDF contamination in catfish feed from Arkansas, USA, "Chemosphere", 36(1998) 2705-2720.
• A. Stewart, S.J. Harrad, M.S. Mclachlan, S.P. Mcgrath, K.C. Jones, PCDD/Fs and non-o-PCBs in digested UK sewage sludges, "Chemosphere", 30(1995) 51-67.
• E. Eljarrat, J. Caixach, J. Rivera, Decline in PCDD and PCDF levels in sewage sludges from Catalonia (Spain), "Environ. Sci. Technol.", 33 (1999) 2493-2498.
• M.R. Dudzińska, J. Czerwiński, PCDD/F levels in sewage sludge from MWTP in South-Eastern Poland, "Organohalogen Comp", 57(2002) 305-308.
• S. Oleszek-Kudlak, M. Grabda, M. Czaplicka, Cz. Rosik-Dulewska, E. Shibata, N. Takashi, Fate of PCDD/PCDF Turing mechanical-biological sludge treatment, "Chemosphere", 62(2005) 389-397.
• P. Oleszczuk, Changes of polycyclic aromatic hydrocarbons during composting of sewage sludges with chosen physico-chemical properties and PAHs content, "Chemosphere", 67(2007) 582-591.
• P. Oleszczuk, The Tenax fraction of PAHs relates to effects in sewage sludge, "Ecotoxicol. Environ. Safety", 72(2009) 1320-1325.
• P. Oleszczuk, S.E. Hale, J. Lehamann, G. Cornelissen, Activated carbon and biochar amendments decrease pore-water concentrations of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in sewage sludge, "Biores. Technol.", 111 (2012) 84-91.
• M. Urbaniak, A. Drobniewska, M. Zalewski, Produkcja bioenergii i detoksykacja osadów ściekowych z wykorzystaniem ekohydrologii i technik fitoremediacyjnych, Katedra Ekologii Stosowanej Uniwersytet Łódzki, Łódź 2013.
• M.P. De Souza, D. Chu, M. Zhao, A.M. Zayed, S.E. Ruzin, D. Schichness, N. Terry, Rhizosphere bacteria enhance selenium accumulation and volatilisation by indian mustard, "Plant Physiol.", 119(1999) 563-573.
• W.J. Fitz, W.W. Wenzel, Arsenic transformations in the soil/rhizosphere /plant system: fundamentals and potential application to phytoremediation, "J. Biotech." 99(2002) 259-278.
• A.J.M. Baker, R.R. Brooks, Terrestrial higher plants which heperaccumulatemetallic elements - a review of their distribution, ecology and phytochemistry, "Biorecovery", 1(1989) 81-126.
• R.L Chaney, S.L. Brown, Y.M. Li, J.S. Angle, T.I. Stuczynski, W.L. Daniels, C.L. Henry, G. Siebielec, M. Malik, J.A. Ryan, H. Compton, 2001, Progress in Risk Assessment for Soil Metals, and In-situ Remediation and Phytoextraction of Metals from Hazardous Contaminated Soils. Proc. US-EPA Conf. - Phytoremediation: State of the Science, May 1-2, 2000, Boston, MA.
• C. Lomonte, A. Doronila, D. Gregory, A.J.M. Baker, S.D. Kolev, Chelate-assisted phytoextraction of mercury in biosolids, "Sci. Tot. Environ.", 409(2011) 2685-2692.
• J. Vangronsveld, J.V. Colpaert, K.K. Van Tichelen, Reclamation of a bare industrial area contaminated by non-ferrous metals: physico-chemical and biological evaluation of the durability of soil treatment and revegetation, "Environ. Pollut.", 94(1996) 131-140.
• R.L. Chaney, S.L. Brown, T. Stuczynski, W.L Daniels, C.L. Henry, Y.M. Li, G. Siebielec, M. Malik, H. Compton, Risk assessment and remediation of soils contaminated by mining and smelting of lead, zinc and cadmium, "Inter. J. Environ. Pollut.", 16(2000) 175-192.
• N.T. Basta, J.A. Ryan, R.L. Chaney, Trace element chemistry in residualtreated soil: key concepts and metal bioavailability, "J. Environ. Qual.", 34(2005) 49-63.
• G. Siebielec, R.L Chaney, U. Kukier, Liming to remediate Ni contaminated soils with diverse properties and a wide range of Ni concentration, "Plant Soil", 29 (2007) 117-130.
• R.L. Chaney, S.L. Brown, J.S. Angle, T.I. Stuczynski, W.L. Daniels, C.L. Henry, G. Siebielec, Y.M. Li, M. Malik, J.A. Ryan, H. Compton. 2000. In situ remediation/reclamation/restoration of metals contaminated soils using tailor-made biosolids mixtures, Chapter 2; 24pp., In Proc. Symp. Mining, Forest and Land Restoration: The Successful Use of Residuals/Biosolids/Organic Matter for Reclamation Activities (Denver, CO, July 17-20, 2000), Rocky Mountain Water Environment Association, Denver, CO.
• R.L. Chaney, J.A. Ryan, U. Kukier, S.L. Brown, G. Siebielec, M. Malik, J.S. Angle, 2001, Heavy Metal Aspects of Compost Use, w: P.J. Stofella, B.A. Kahn (Eds), Compost Utilization in Horticultural Cropping Systems, CRC Press, Boca Raton, FL.
• H. Harms, T.N.P. Bosma, Mass transfer limitation of microbial growth and pollutant degradation, "J. Indust. Microbiol. Biotechnol.", 18(1997) 97-105.
• Q. Chaudhry, M. Blom-Zandstra, S. Gupta, E.J. Joner, Utilizing the synergy between plants and rhizosphere microorganisms to enhance breakdown of organic pollutants in the environment, "Environ. Sci. Pollut. Res.", 12(2005) 34-48.
• T. Macek, M. Mackova, J. Kas, Exploitation of plants for the removal of organics in environmental remediation, "Biotechnol. Adv.". 18(2000) 23-34.
• G. Gramms, K.D. Voigt, B. Kirche, Oxidoreductase enzymes liberated by plant roots and their effects on soil humic material, "Chemosphere", 38(1999) 148-1494.
• S. Susarla, V.F. Medina, S.C Mccutcheon, Phytoremediation: an ecological solution to organic chemical contamination, "Ecol. Eng.". 18(2002) 647-658.
• A.C. Singer, I.P. Thompson, M.J. Bailey, The tritrophic trinity: a source of pollutant-degradaing enzymes and its implications for phytoremediation, "Current Opinion in Microbiol.", 7(2004) 239-244.
• I. Kuiper, E.L. Lagendijk, G.V. Bloemberg, B.J.J. Lugtenberg, Rhizoremediation: a beneficial plant-microbe interaction, "Molecular Plant-Microbe Interactions", 17(2004) 6-15.
• A. Yateem, T. Al-Sharrah, A. Bin-Haji, Investigation of microbes in the rhizosphere of selected grasses for rhizoremediation of hydrocarbon-contaminated soils, :Soil Sed. Contamin.", 16(2007) 269-280.
• P.B. Rainey, Adaptation of Pseudomonas fluorescens to the plant rhizosphere, "Environ. Microbiol.", 1(1999) 243-257.
• B.J.J. Lugtenberg, L. Dekkers, G.V. Bloemberg, Molecular determinants of rhizosphere colonization by Pseudomonas, "Ann. Rev. Phytopath.", 39(2001) 461-490.
• L. Gianfreda, M.A. Rao, Potential of extra cellular enzymes in remediation of polluted soils: a review, "Enzyme Microb. Technol.", 35(2004) 339-354.
• L. Liu, C.-Y. Jiang, X.-Y. Liu, J.-F. Wu, J.-G. Han, S.-J. Liu, Plant-microbe association for rhizoremediation of chloronitroaromatic pollutants with Comamonas sp. strain CNB-1, "Environ.Microbiol.", 9(2007) 465-473.
• R.I. Dams, G.I. Paton, K. Killham, Rhizoremediation of pentachlorophenol by Sphinogobium chlorophenolicum ATCC 39723, "Chemosphere", 68(2007) 864-870.
• A. Mizera, Osady ściekowe - odpadem (nie)bezpiecznym, Green World, 2002.
• J. Malej, Właściwości osadów ściekowych oraz wybrane sposoby ich unieszkodliwiania i utylizacji, Środkowo-Pomorskie Towarzystwo Naukowe Ochrony Środowiska.
• K. Ignatowicz, K. Garlicka, T. Breńko, Wpływ kompostowania osadów ściekowych na zawartość wybranych metali i ich frakcji, "Inżynieria Ekologiczna", 25(2011) 231-241.
• J. Kazanowska, J. Szaciło, Analiza jakości osadów ściekowych oraz możliwość ich przyrodniczego wykorzystania, "Acta Agroph.", 19(2012) 343-353.
• M. Nowak, M. Kacprzak, A. Grobelak, Osady ściekowe jako substytut glebowy w procesach remediacji i rekultywacji terenów skażonych metalami ciężkimi, "Inżynieria i Ochrona środowiska", 13(2010) 121-131.