Wpływ niekonwencjonalnego nawożenia na migrację metali ciężkich w układzie gleba-roślina

W pracy testowano mieszankę nawozową, składającą się z osadów ściekowych, węgla brunatnego i popiołów z węgla brunatnego, wzbogaconą o mineralny nawóz potasowy pod kątem jej wpływu na właściwości gleby, a szczególnie na mobilność Zn, Cd i Pb w glebie. Skład i dawka nawozu zostały dostosowane do wymagań uprawianej rośliny (spartiny preriowej), jakości nawożonej gleby i obowiązujących przepisów. Efekty nawożenia powyższą mieszaniną substratów porównano z nawożeniem samymi osadami (O), z mieszaniną osadów i nawozów mineralnych (O+NPK), z mieszaniną węgla brunatnego i nawozów mineralnych (W+NPK) oraz z działaniem samych nawozów mineralnych (NPK). Zastosowane rodzaje nawożenia nieznacznie wpłynęły na zmianę pH gleby, ale należy podkreślić, że po ustaleniu równowagi geochemicznej gleby nawożone O+W+P, O i O+NPK uzyskały wartość pH ok. 6,0, którą uważa się za wystarczającą dla gleb lekkich. Gleba nienawożona charakteryzowała się pojemnością sorpcyjną ok. 5,8 cmol(+)/kg, a po zastosowaniu nawożenia O+W+P uzyskała pojemność ok. 8,0 cmol(+)/kg, co kwalifikuje ją do dobrych pod względem zdolności do magazynowania składników pokarmowych. Preparaty nawozowe (O+W+P) i (W+NPK) wpłynęły najkorzystniej spośród zastosowanych rodzajów nawożenia na unieruchomienie Zn, Cd i Pb w glebie, o czym świadczy zmniejszenie rozpuszczalności tych metali w 0,01 M CaCl 2 i 1 M HCl. Wyniki badań nie wskazują na zależność między całkowitą zawartością Zn i Pb w glebie a ich biodostępnością. Pobieranie metali ciężkich przez spartinę preriową było zależne przede wszystkim od zawartości form biodostępnych metali. Stwierdzono wyższą zawartość wszystkich metali w korzeniach roślin w porównaniu do ich części nadziemnej. Zawartość Pb w korzeniach była kilkadziesiąt razy większa, natomiast kadmu i cynku maksymalnie 2-3 razy większa niż w częściach nadziemnych. Zdecydowanie wyższą translokacją z korzeni do części nadziemnych charakteryzował się kadm i cynk niż ołów. Translokacja ołowiu wynosiła maksymalnie 4,0%.

The work aims to evaluate the effects of a fertilizing mixture of sewage sludge, brown coal and brown coal ash (S+BC+BCA) enriched with potassium mineral fertilizer on soil properties with special focus on mobility of Zn, Cd and Pb in soil. The formula of the investigated fertilizing mixture and its dosage was developed and tested by the authors. The composition and the dose of this mixture were adjusted to the requirements of the selected plant (i.e. Spartina pectinata), the quality of the soil and legal requirements. The effects of fertilization with this mixture were compared with (1) sewage sludge (S), (2) mixture of sewage sludge and mineral fertilizers (S+NPK), (3) mixture of brown coal and mineral fertilizers (BC+NPK), and (4) mineral fertilizers (NPK). The soil used in the experiments was sampled from the area in close vicinity to Huta Częstochowa steel works. The sampled soil showed low contamination with zinc and cadmium (II°) and elevated concentration of lead (I°). The effects of fertilization on soil pH and sorption properties, concentration of heavy metals in soil and plants were determined. The investigated types of fertilization had insignificant influence on soil pH but after reaching the geochemical equilibrium the soils fertilized with S+BC+BCA, S and S+NPK showed pH of 6.0 - which is sufficient for light soils. Fertilization of soil with sewage sludge, brown coal and mixture of sewage sludge and brown coal resulted in the increase in sorption properties of the soil. The sorption capacity of the soil without any fertilization was about 5.8 cmol(+)/kg, and after the treatment with S+BC+BCA is was about 8.0 cmol(+)/kg. Significant differences in the total concentration of zinc, cadmium and lead and their forms determined in 1 M HCl and 0.01 M CaCl 2 were observed. The investigated fertilizing mixtures (S+BC+BCA) and (BC+NPK) showed the most beneficial properties for mobilization of Zn, Cd and Pb in soil which was indicated by the decrease in solubility of these metals in 0.01 M CaCl 2 and 1 M HCl. The obtained results do not indicate that there is a relationship between the total concentration of Zn, Cd and Pb in soil and their bioavailability. Heavy metals uptake by Spartina pectinata depended mostly on the concentration of bioavailable forms of these metals. Fertilization with sewage sludge - despite the fact that it resulted in the highest concentration of heavy metals in soil - generally did not lead to higher uptake of these elements by plants. It has been found a higher content of all metals in the roots of the plants in comparison to the above-ground parts. For Pb differences were exceptionally high. The Pb content in the roots was tens of times greater while cadmium and zinc up to 2-3 times higher than in the aerial parts. Significantly higher translocation from the roots to the aerial parts was characterized by cadmium and zinc than lead. Translocation of lead was very low and was up 4.0%.