Effects of soil fertilization with sewage sludge and its ash on soil filtrate quality and aquatic organisms

Milžiniški nuotekų dumblo kiekiai tampa vis aktualesnė šių laikų problema. Nuotekų dumble dideli kiekiai organinės medžiagos, P, N, kurie gali pasitarnauti gerinant dirvožemio ir augalų būkle, todėl vis labiau skatinama nuotekų dumblą naudoti energetinių miškų, želdinių tręšimui. Tačiau susiduriama su kita problemos spendimo puse – nuotekų dumble gausu sunkiųjų metalų, patogeninių organizmų, patvarių organinių teršalų, kurie patekę į dirvožemį kenkia ne tik sausumos ekosistemoms, tačiau gali būti išplauti į paviršinius vandenis. Galimas būdas sumažinti šių teršalų kiekį nuotekų dumble yra deginimas iki pelenų, tokiu būdu taip pat sumažėja nuotekų dumblo masė, tūris, bei išdega dalis organinių teršalų, sunkieji metalai būna labiau imobilizuoti. Šiame darbe laboratorinėmis sąlygomis buvo imituotas medžiagų išplovimas iš dirvožemio, kai jis tręštas nuotekų dumblu skirtingomis dozėmis ir nuotekų dumblo pelenais (25, 50, 100, 200 t/ha). Šių filtratų toksiškumas matuojamas dafnijų (Daphnia pullex) atsaku. Ištyrus sunkiųjų metalų koncentracijas dirvožemio filtratuose buvo nustatyta, jog sunkiųjų metalų išplovimas iš dirvožemio tręšiant nuotekų dumblu arba jo pelenais yra nevienodas dėl skirtingų metalų formų ir mobilumo, todėl jų koncentracijos filtratuose skyrėsi. Ni ir Pb koncentracijai filtrate nuotekų dumblo ar pelenų naudojimas nedarė įtakos, Cr, Cu ir Zn koncentracijos nuotekų dumblo pelenais tręšto dirvožemio filtratuose buvo apie 10 kartų mažesnės nei tręšiant nuotekų dumblu. S koncentracija dirvožemio filtrate didėjo didinant tręšimo dozę tiek pelenais, tiek nuotekų dumblu. P koncentracija nuotekų dumblu tręštame dirvožemyje labai priklauso nuo tręšimo dozės, o pelenais tręštame dirvožemyje fosforas beveik neišsiplauna, nustatyti labai maži jo kiekiai filtrate. Ūminio efekto tyrimas ir ilgalaikio 21 dienos dafnijų išgyvenimo tyrimų rezultatai parodo, jog tręšiant dirvožemį nuotekų dumblo pelenais, išsiplovę teršalai vandenyje yra mažiau toksiški nei tręšiant dirvožemį nuotekų dumblu. Jauniklių atsivedimo pradžia nėra priklausoma nuo tręšimo nuotekų dumblu ar pelenais koncentracijos (p=0,50). Nuotekų dumblo pelenai silpniau veikė dafnijų reprodukciją, o nuotekų dumblas mažino reprodukcines savybes, todėl dafnijos atsivesdavo mažesnį skaičių jauniklių. Tręšimas nuotekų dumblu ir jo pelenais nesukėlė neigiamo poveikio dafnijų biomasės augimui.Huge amounts of sewage sludge are becoming an increasingly important problem these days. Sewage sludge contains large amounts of organic matter, P, N, which serve to improve the condition of plants, therefore the use of sewage sludge for fertilization of energy forests and greenery is increasingly encouraged. However, there is another side to the problem: sewage sludge is rich in heavy metals, pathogens and persistent organic pollutants that damage not only terrestrial ecosystems but can be leached to surface waters. A possible way to reduce the amount of these pollutants in sewage sludge is incineration to ash. In this work, the leaching of pollutants from the soil was simulated under laboratory conditions when it was fertilized with sewage sludge at different doses and sewage sludge ash (25, 50, 100, 200 t / ha). The toxicity of these filtrates is measured in response to Daphnia pullex. After studying the concentrations of heavy metals in the soil leachates, it was found that the leaching of heavy metals from the soil during fertilization with sewage sludge or its ash is unequal due to different metal forms and mobility, therefore their concentrations in leachates differed. The concentrations of Ni and Pb in the leachate were not affected by the use of sewage sludge or ash, the concentrations of Cr, Cu and Zn in the soil leachates fertilized with sewage sludge ash were about 10 times lower than when fertilization with sewage sludge. S concentration increased with increasing fertilization dose in both ash and sewage sludge and soil leachates. The concentration of P in the soil fertilized with sewage sludge is highly dependent on the fertilization dose, and in the ash fertilized soil the phosphorus is almost not leached, very small amounts have been determined. The study of the acute effect and the results of the long-term survival of 21 days of Daphnia show that leaching of the soil with sewage sludge ash results in less toxic contaminants in the water than fertilization of the soil with sewage sludge. The onset of first breed is not dependent on the concentration of sewage sludge or ash fertilization (p = 0,50). Sewage sludge ash had lower effect on daphnia reproduction, and sewage sludge reduced reproductive traits, leading to fewer number of juveniles. No weight loss was observed with increasing fertilizer dose, so it can be said that sewage sludge or its ash did not affect the mass of DaphniaGamtos mokslų fakultetasAplinkotyros katedr