Városi szennyvíziszap-terhelés hatásának vizsgálata tenyészedény-kísérletben V.

Tenyészedény-kísérletben vizsgáltuk a városi szennyvíziszap-terhelés hatását négy kísérleti talaj (savanyú és karbonátos homok-, ill. savanyú és karbonátos kötött talaj) cc. HNO3 +cc. H2O2 feltárással becsült „összes” és NH4-acetát+EDTA-oldható elemtartalmára. A talajvizsgálatok adatait szembe állítottuk a tesztnövény tavaszi árpa szem- és szalmatermésének Ba-, B-, Pb-, Mo-, Sn-, Co- és As-tartalmával, bemutatva a vizsgált elemek dúsulását a talaj–növény rendszerben. Talajonként 0; 2,5; 5; 10 és 20 g iszap/kg talaj terhelést alkalmaztunk légszáraz tömegre számolva. A maximális talajterhelés szántóföldön 60 t/ha légszáraz anyag leszántását jelentené kb. 2%-os tömegarányt képviselve. A 4 talaj×5 iszapkezelés = 20 kezelés×4 ismétlés = 80 edényt (alul lyuggatott 10 literes műanyagvödröt) tett ki. A levonható főbb tanulságok: – A kontrolltalajok cc. HNO3 +cc. H2O2 feltárással becsült „összes” Ba-, Pb-, B-, Sn-, Co- és As-készlete, azok kötöttségével, a többszörösére nőtt. Az „összes” Mo-tartalmat a talajféleség nem módosította. Az NH4 -acetát+EDTA-oldható frakció mennyisége a Ba és Pb elemek esetében a kötöttebb talajokon 4–5-szörös; a B, Mo és Co elemeknél egy nagyságrendbeli dúsúlást jelzett a kötöttebb talajon a homoktalajhoz képest. – Az iszaptrágyával talajba juttatott Ba-, Pb-, B- és Mo-mennyiség jól kimutatható volt az „összes” készlet növekményében, míg az Sn csupán mintegy 50–60%-ban. A Ba-terhelés nyomán viszont a bárium NH4 -acetát+EDTA-oldható frakciója drasztikusan mérséklődött a kezelt talajokban. A bevitt Pb-, B-, Mo- és As-mennyiség 30–50%-ban visszamérhető volt, illetve akkumulációja nyomon követhető volt a kezelt talajok oldható elemtartalmának emelkedésében. – Az NH4-acetát+EDTA-oldható frakció az „összes” talajbani készletnek mintegy 25–30%-át adta az Pb, Mo és Co esetében; 10–15%-át átlagosan a Ba és B elemeknél, valamint 2–3%-át az As esetében. Az egyes elemek kémiai oldhatósága tehát egy nagyságrenddel különbözhet. – A bárium és a bór döntően a melléktermékben halmozódott fel, míg a molibdén egyenletesen oszlott meg a szem és a szalma között, közel hasonló koncentrációt mutatva. Az iszaptrágyázással nemcsak a Ba kémiai oldhatósága mérséklődött a talajban, hanem növényi felvehetősége is. A tavaszi árpa magtermésében a Ba-koncentráció 1/3-ára esett a kezelt talajon a kontrollhoz képest. Az iszap 35% szerves anyagot és 4,6% kalciumot tartalmazott, így az óriási szervesanyag-bevitelen túl a Ca–Ba kationantagonizmus is megnyilvánulhatott a Ba-felvétel gátlásában. – Az Pb, Sn, Co és As elemek talajbani oldhatósága és növényi felvehetősége – az irodalmi utalásokkal összhangban – egyaránt csekély, a talaj–növény–állat táplálékláncot kevéssé veszélyeztethetik, amennyiben a talaj–növény rendszerben kevéssé mobilisak. A tavaszi árpa az itt vizsgált mikroelemekkel nem szennyeződött, emberi és állati fogyasztásra alkalmas maradt. Megemlítjük, hogy bár a maximális iszapterheléssel az éves szinten kiadható, illetve engedélyezett Zn-, Cu-, Cr- és Cd-bevitelt egy nagyságrenddel haladtuk meg három éven át a kísérletben, a tavaszi árpa termése 3–5-szörösére nőtt a kontrollhoz képest a 3. évben. Depresszió nem jelentkezett. – A terheléssel előálló „összes” koncentrációemelkedés növény/talaj hányadosaként ismert transzfer koefficiens (Tcoeff.) vagy biokoncentrációs faktor (BCF), magyarul az áthasonulási vagy növénybeni dúsulási hányados a bárium esetében negatív tartományt, hígulást jelzett. Az Pb, Sn, Co és As elemeknél a kimutatási határ alatt maradt. A B elemnél a magban 0,3; a melléktermésben 7,7, míg a Mo esetén a magban 6,5; a melléktermésben 8,2 értéket mutatott. A B és a Mo elemek a tömegárammal könnyen bejuthatnak a növényi részekbe, dúsulásukat az emelkedett BCF vagy Tcoeff jól jellemzi. | The effect of communal sewage sludge on the total (estimated after digestion with cc. HNO3 + cc. H2O2) and NH4 -acetate + EDTA-soluble element contents of four types of soils [acidic (Nyírlugos) and calcareous (Őrbottyán) sand and acidic (Gyöngyös) and calcareous (Nagyhörcsök) clay] was examined in a pot experiment. The data of soil analysis were compared with the Ba, B, Pb, Mo, Sn, Co and As contents of the grain and straw yield of the test plant, spring barley, in order to demonstrate the concentration of these elements in the soil–plant system. For each soil, levels of 0, 2.5, 5, 10 and 20 g sludge/kg soil were tested, in terms of air-dry matter. The maximum application level was equivalent to the ploughing in of 60 t/ha air-dry matter in the field, representing a mass ratio of approx. 2%. The 5 treatments × 4 soils × 4 replications gave a total of 80 pots (10-litre plastic buckets with holes in the base). The main conclusions were as follows: – The original “total” Ba, Pb, B, Sn, Co and As contents estimated by digestion with cc. HNO3 + cc. H2O2 rose substantially as the soil texture became heavier. The “total” Mo content was not modified by the soil texture. The NH4 -acetate + EDTA-soluble fraction was 4–5 times greater in heavier soils in the case of Ba and Pb, while the concentrations of B, Mo and Co were an order of magnitude greater on heavier soil than on sandy soil. – The quantities of Ba, Pb, B and Mo introduced into the soil with sewage sludge treatment was clearly detectable as an increase in the “total” contents, while only 50–60% of the Sn could be detected. In the case of Ba contamination the NH4 -acetate + EDTA-soluble fraction was drastically reduced in the treated soils. It was possible to detect 30–50% of the applied Pb, B, Mo and As quantities, or their accumulation could be observed as a rise in the soluble element content of the treated soils. – The NH4 -acetate + EDTA-soluble fraction was around 25–30% of the “total” contents in the case of Pb, Mo and Co, 10–15% for Ba and B and 2–3% for As. The chemical solubility of the elements thus exhibited differences of an order of magnitude. – Barium and boron were mainly accumulated in the by-products, while molybdenum was evenly distributed between the grain and straw, with approximately equal concentrations. Sewage sludge application reduced not only the chemical solubility of Ba in the soil, but also its availability to plants. The Ba concentration in the seed yield of spring barley dropped to a third on treated soil compared to the control. The sludge contained 35% organic matter and 4.6% calcium, so in addition to an enormous addition of organic matter, the Ca–Ba cation antagonism may also have been responsible for the inhibition of Ba uptake. – The solubility of Pb, Sn, Co and As in the soil and their availability to plants were low, in line with data in the literature, so they represented little danger to the soil–plant–animal food chain, as they had little mobility in the soil–plant system. Spring barley did not become contaminated with the microelements investigated, and remained suitable for human and animal consumption. It should be noted that although the maximum rate of sludge application was an order of magnitude higher than the authorised annual Zn, Cu, Cr and Cd rates for all three years of the experiment, the yield of spring barley was 3–5 times higher than the control in the 3rd year, and no yield depression was recorded. – The “total” rise in concentration due to sludge application, expressed in terms of the transfer coefficient (Tcoeff.) or bioconcentration factor (BCF), was negative for barium, indicative of dilution. For Pb, Sn, Co and As it was below the detection limit. In the case of B the value was 0.3 in the seed and 7.7 in the by-products, while for Mo it was 6.5 in the seed and 8.2 in the by-products. The elements B and Mo can easily enter plant organs with mass flow, and their accumulation was clearly characterized by the BCF or Tcoeff. values