Zanieczyszczenie nawozów mineralnych metalami ciężkimi

The aim of presented investigations was a comparison of heavy metal content in mineral fertilizers used in Poland and determining the sources of their origin in the fertilizers. The methods assumed as referential in fertilizer analysis were used to assess the contents of Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb and Zn in 44 samples of mineral fertilizers, including 29 fertilizers containing phosphorus (2 superphosphates and 27 multicomponent fertilizers), 14 nitrogen fertilizers and 1 potassium salt. Considerable amounts of heavy metals were determined only in phosphorous and multicomponent fertilizers. A small content of lead was assessed in nitrogen fertilizers and in potassium salt, whereas usually only trace amounts of the other metals were detected. In the group of phosphorus and multicomponent fertilizers zinc, chromium and nickel occur in the biggest quantities, whereas mercury and lead in the smallest ones. The potential main source of cadmium, chromium and zinc in fertilizers containing phosphorus is phosphorite raw material while the source of nickel in multicomponent fertilizers is admixtures of ground dolomite. The permissible content of cadmium (50 mg kg–1), lead (140 mg kg–1), or mercury (2 mg kg–1) were exceeded in none of the analyzed fertilizers or mineral fertilizers not used for liming.Celem prezentowanych badań było porównanie zawartości metali ciężkich w nawozach mineralnych stosowanych w Polsce oraz określenie źródeł pochodzenia tych metali w nawozach. Metodami przyjętymi jako referencyjne w analizie nawozów, określono zawartość Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb i Zn w 44 próbkach nawozów, w tym 29 zawierających fosfor (2 superfosfatach i 27 nawozach wieloskładnikowych), w 14 nawozach azotowych i 1 soli potasowej. Znaczące zawartości metali ciężkich stwierdzono tylko w nawozach fosforowych i wieloskładnikowych. W nawozach azotowych i w soli potasowej oznaczono jedynie niedużą zawartość ołowiu, a pozostałe metale najczęściej wykrywano w ilościach śladowych. W grupie nawozów fosforowych i wieloskładnikowych, w największych ilościach występuje cynk, chrom i nikiel, a w najmniejszych rtęć i ołów. Głównym źródłem kadmu, chromu i cynku w nawozach zawierających fosfor jest najprawdopodobniej surowiec fosforytowy, a niklu w nawozach wieloskładnikowych stosowane domieszki zmielonego dolomitu. W żadnym badanym nawozie nie zostały przekroczone dopuszczalne zawartości kadmu (50 mg kg-1), ołowiu (140 mg kg-1) i rtęci (2 mg kg-1) w nawozach mineralnych nie służących do wapnowania

Threats to the quality of water resources in rural areas of the świętokrzyskie province in view of the implementationof nitrate directive. Technical infrastructure

Celem podjętych prac było identyfikowanie wpływu działalności rolniczej gospodarstw o różnej wielkości na elementy analizy wynikające z dyrektywy azotanowej. Przeprowadzono ankietę w trzech powiatach województwa świętokrzyskiego. Forma i zakres ankiety były zgodne z potrzebami raportowania dla obszarów szczególnie narażonych. Badania ankietowe (łącznie 302 ankiety) przeprowadzono jesienią 2006 i wiosną 2007 r. Formularz ankiety zawierał pytania, podzielone na następujące grupy problemowe: lokalizacja i powierzchnia gospodarstwa, położenie i ukształtowanie powierzchni, struktura zasiewów, stan inwentarza żywego, ocena wybranych elementów produkcji, wyposażenie gospodarstwa w sprawne technicznie obiekty i urządzenia ochrony środowiska, w tym wodociąg i kanalizację. Ze względu na zapisy dyrektywy azotanowej istotnym problemem na badanym obszarze nie była agrotechnika i obciążenie środowiska azotem, ale infrastruktura techniczna, w tym głównie niedostateczna liczba płyt gnojowych. Największe zagrożenie zanieczyszczeń punktowych azotem ze źródeł rolniczych dotyczy małych gospodarstw rolniczych o powierzchni do 5 ha.The study was performed to identify the effect of agricultural activities in farms of various size on the elements of analysis resulting from so called nitrate directive. Surveys were conducted in three areas of the świętokrzyskie province within the upper Vistula River basin. The form and range of the surveys matched the needs of reporting from particularly threatened areas. Survey research (a total of 302 surveys) was carried out in autumn 2006 and in spring 2007. The survey questionnaire contained a number of questions divided into the following problem groups: farm location and area, location and topography, cropping structure, livestock population, assessment of selected elements of production, technically efficient farm facilities favouring environmental protection including water supply and sewage disposal system. In view of the nitrate directive the agrotechnology and nitrogen load per unit area should not pose any environmental hazard. However, technical infrastructure, including the number of manure slabs, was problematic. Small farms (up to 5 ha) posed a risk of point pollution from agricultural sources

Rozkład przestrzenny różnych form żelaza w glebach zanieczyszczonych metalami ciężkimi

The paper aimed to determine the content of total and soluble iron forms in the top soil horizon (0–10 cm) and present their spatial diversification in the area of zinc and lead ores presence in the vicinity of ZGH “Boleslaw” Mining and Metallurgical Plant in Bukowno near Olkusz. In 139 soil samples total iron content was determined after sample digesting in concentrated mineral acids (HNO3 + HClO4) and soluble forms were extracted with 1 mol dm–3 HCl and with 1 mol dm–3 NH4NO3 solutions. Fe content in the obtained extracts was assessed by means of atomic absorption spectrometer with flame atomizer. A considerable accumulation of iron, seriously exceeding the amounts most frequently noted in the soils of Poland was determined in the analyzed samples. Extractant solutions used for iron dissolving in the investigated soils were characterized by different abilities to release this element. Diluted hydrochloric acid dissolved on average 21.5 % and ammonium nitrate solution on average only below 0.1 % iron in soil. The highest contents of iron soluble in diluted hydrochloric acid were assessed in the areas with the highest total content of this metal to the north and north-west of ZGH “Boleslaw” and in the vicinity of post-flotation wastes settlement tanks. On the other hand, the greatest quantities of iron released with ammonium nitrate solution were found in the vicinity of Pomorzany Mine and on the most acidified soils of the analyzed area.Celem pracy było określenie całkowitej zawartości i rozpuszczalnych form żelaza w wierzchniej warstwie gleby (0–10 cm) oraz przedstawienie ich przestrzennego zróżnicowania, na obszarze występowania rud cynku i ołowiu, w sąsiedztwie Zakładów Górniczo-Hutniczych „Bolesław” w Bukownie koło Olkusza. W 139 próbkach gleby określono całkowitą zawartość żelaza po trawieniu próbki w stężonych kwasach mineralnych (HNO3 + HClO4), a rozpuszczalne formy ekstrahowano roztworem 1 mol dm–3 HCl oraz roztworem 1 mol dm–3 NH4NO3. Zawartość Fe w uzyskanych ekstraktach oznaczono spektrometrem absorpcji atomowej z atomizerem płomieniowym. W przebadanych próbkach gleby stwierdzono duże naturalne i antropogenne nagromadzenie żelaza, znacznie przekraczające ilości najczęściej spotykane w glebach Polski. Roztwory ekstrakcyjne użyte do rozpuszczania żelaza w badanych glebach, charakteryzowały się odmiennymi możliwościami uwalniania tego pierwiastka. Rozcieńczony kwas solny rozpuszczał średnio 21,5%, a roztwór azotanu amonu przeciętnie tylko mniej niż 0,1% całkowitej ilości żelaza zawartego w glebie. Największe zawartości żelaza rozpuszczalnego rozcieńczonym kwasem solnym oznaczono w terenach z największą całkowitą zawartością tego metalu na północ i północny zachód od ZGH „Bolesław” oraz w pobliżu osadników odpadów poflotacyjnych. Natomiast największe ilości żelaza ekstrahowanego roztworem azotanu amonu stwierdzono w sąsiedztwie Kopalni Pomorzany i na najbardziej zakwaszonych glebach badanego obszaru

Zmiany zawartości metali ciężkich w osadach z wybranych oczyszczalni ścieków zachodniej Małopolski w latach 1995–2009

In presented research were analyzed changes in the contents of cadmium, chromium and lead for the period 15 subsequent years (1995–2009) in sludge originating from 9 major treatment plants in western Malopolska Region, where usually municipal sewage is being treated. The analyses were conducted using methods which are recommended as referential in Poland. Chromium accumulation in the analyzed sewage sludge was most diversified (14–6000 mg kg–1 d.m.), its content in many samples from Myslenice, Krakow-Plaszow, Proszowice, Slomniki and Dobczyce exceeded the level of 5000 mg kg–1 d.m., which conditions the agricultural use of these materials. The highest chromium concentration – 6000 mg kg–1 d.m. was assessed in the sludge from Myslenice in 1997. In 2009 this content was even 150-fold lower. A 11-fold decrease in the average chromium accumulation in sludge samples from all analyzed treatment plants was noted during the investigated period. Diversification of lead and cadmium contents in the studied sewage sludge was much lower than chromium. The greatest amounts of these metals were usually assessed in the sludge from Krzeszowice (on average 126.5 mgPb and 3.79 mgCd kg–1 d.m.), whereas the lowest contents of cadmium were noted in Proszowice and lead in Dobczyce. The average lead content in sludge from all studied treatment plants diminished 3.5-fold and cadmium amount by 2.4-fold over the 15-year period of investigations.W prezentowanych badaniach analizowano zmiany zawartości kadmu, chromu i ołowiu w okresie 15 kolejnych lat (1995–2009) w osadach pochodzących z 9 większych oczyszczalni ścieków zachodniej Małopolski, w których na ogół oczyszczane są ścieki komunalne. Analizy przeprowadzono metodami zalecanymi w Polsce jako metody referencyjne. Nagromadzenie chromu w badanych osadach ściekowych było najbardziej zróżnicowane (14–6000 mg kg–1 s.m.), a jego zawartość w wielu próbkach, pochodzących z Myślenic, Krakowa-Płaszowa, Proszowic, Słomnik i Dobczyc, przekraczała poziom 500 mg kg–1 s.m., warunkujący rolnicze wykorzystanie tych materiałów. Największą zawartość chromu – 6000 mg kg–1 s.m., oznaczono w osadzie z Myślenic w 1997 r. W 2009 r. zawartość ta była aż 150-krotnie mniejsza. Zmniejszenie średniego nagromadzenia chromu w próbkach osadów z wszystkich badanych oczyszczalni w badanym okresie było 11-krotne. Zróżnicowanie zawartości ołowiu i kadmu w badanych osadach ściekowych było znacznie mniejsze niż chromu. Największe ilości tych metali notowano zwykle w osadach z Krzeszowic (średnio 126,5 mg Pb i 3,79 mg Cd kg–1 s.m.), a najmniejsze kadmu w Proszowicach i ołowiu w Dobczycach. Średnia zawartość ołowiu w osadach z wszystkich badanych oczyszczalni zmniejszyła się w 15-letnim okresie prowadzenia badań 3,5-krotnie, a kadmu 2,4-krotnie

Heavy metal content and yielding of Italian ryegrass cultivated in the soil intensively fertilized with municipal sewage sludges

The paper contains results of yielding and heavy metal content in Italian ryegrass cultivated in the fourth year of investigations conducted to determine the effect of two sewage sludges and manure applied once (in the first year of the experiment) and four times in the 1st to 4th year of the experiment. A experimental design comprised 8 treatments in 4 replications. Treatment 1 was the control (without fertilization), whereas on treatment 2 exclusively mineral fertilizers were applied. In the first year of the experiment organic fertilization (two different sewage sludges and farmyard manure) were applied on treatments 3-8, whereas in the second, third and fourth year only on variants 6-8. It was done so to make possible checking the residual effect and the effect of cumulated doses of applied organic materials in the subsequent years. Over the next three years of the experiment, the soil in variants 3-5, which was not enriched with organic materials, received mineral fertilization. On the basis of obtained results it was found that four-year sewage sludges and manure fertilization positively affected the amount and quality of Italian ryegrass yield. Total yields obtained on treatments fertilized with organic materials were statistically significantly higher (by about 20%) than the yields obtained on the treatments receiving mineral fertilizers, and twice bigger as compared with the yield from the control variant. Heavy metals contents in tops of Italian ryegrass on treatments with mineral fertilizers (2-5) was significantly higher as compared with the variants receiving organic materials. In the case of cadmium difference reached up to 100%. Contents of the analyzed heavy metals in Italian ryegrass samples, except cadmium, did not exceed values critical for plants destined for animal feed

Ocena składu chemicznego materiałów odpadowych ze spalania węgla kamiennego w aspekcie możliwości ich rolniczego i środowiskowego wykorzystania

Production of electric power in Poland bases on burning brown and hard coal. Currently over 90 % of electricity originates from this source. Generating electric power, like many other human activities, inevitably involves production of wastes. Considering the previous trends of these waste materials utilisation, one should analyse also potential use of biogenic components which they contain as fertilizers. The main objective of conducted investigations was an assessment of potential application of selected waste materials, i.e. fly ashes from production, fly ashes from the landfill site and slag sand from “KRAKÓW S.A.” heat and power plant for agricultural and environmental purposes. The assessment was made on the basis of analyses of the following physical and chemical properties of studied materials: pH, granulometric composition determined by Bouyoucose-Casagrande method in Prószyński’s modification, total alkalinity, total nitrogen content assessed by means of Kjeldahl’s method, organic carbon by Tiurin’s method, total contents of trace elements and the content of available forms of trace elements soluble in 1 mol • dm-3 HCl solution. On the basis of conducted laboratory analyses it should be stated that the amounts of heavy metals determined in the studied materials did not exceed the content allowable for waste materials designed for soil liming. The analysed materials reveal physical and chemical properties which do not exclude their potential application for soil liming. In this respect, fly ash from production seems the best. However, it contains about twice lower amounts of CaO in comparison with other calcium fertilizers available on the market.Produkcja energii elektrycznej w Polsce oparta jest na spalaniu węgla brunatnego i kamiennego. Obecnie ponad 90% energii elektrycznej pochodzi z tego źródła. Z wytwarzaniem energii elektrycznej, tak jak z wieloma innymi aktywnościami człowieka, wiąże się nieodłącznie wytwarzanie odpadów. Biorąc pod uwagę dotychczasowe kierunki wykorzystania tych materiałów odpadowych należy przeanalizować możliwości nawozowego wykorzystania zawartych w nich składników biogennych. Głównym celem prowadzonych badań było ocena możliwości wykorzystania wybranych materiałów odpadowych, tj. popiołu lotnego z produkcji, popiołu lotnego ze składowiska oraz piasku żużlowego z Elektrociepłowni „KRAKÓW” S.A. do celów rolniczych i środowiskowych. Oceny dokonano na podstawie wyników wykonanych analiz, obejmujących następujące właściwości fizyczne i chemiczne badanych materiałów: pH, skład granulometryczny (metodą areometryczną Bouyoucosa-Casagrande’a w modyfikacji Prószyńskiego), ogólną alkaliczność, zawartość azotu ogólnego (metodą Kjeldahla), zawartość węgla organicznego (metodą Tiurina), całkowitą zawartość pierwiastków śladowych oraz zawartość ich form przyswajalnych rozpuszczalnych w roztworze 1 mol • dm-3 HCl. Na podstawie przeprowadzonych analiz należy stwierdzić, że badane materiały zawierały metale ciężkie w ilościach nie przekraczających zakresów ich zawartości dopuszczalnych w materiałach odpadowych przeznaczonych do wapnowania gleb. Badane materiały charakteryzują się właściwościami fizycznymi i chemicznymi, które nie wykluczają możliwości ich wykorzystania do wapnowania. Najlepszym pod tym względem wydaje się być popiół lotny z produkcji. Zawiera on jednak około dwukrotnie mniejsze ilości CaO w porównaniu z innymi nawozami wapniowymi dostępnymi na rynku

Pobieranie cynku w różnym czasie z gleb zanieczyszczonych metalami ciężkimi

The interest in the subject of trace element concentrations and their behaviour in the environment is increasing, therefore investigations focused at determining abilities for harmful metals accumulation in plants growing on soil permanently or freshly polluted with heavy metals, contribute to development of this area of research. The paper aimed at an assessment of yielding and accumulation of zinc in buckwheat (Fagopyrum esculentum Mśnch) and sunflower (Helianthus annuus L.) cultivated on soils at various times polluted with this metal. Much lower yields of buckwheat and sunflower were obtained on light soils, irrespective of supplementary mineral fertilization or the level and date of soil pollution with heavy metals. A toxic effect of heavy metals “freshly” applied to the soil was visible only on light soil, additionally fertilized with NPK. Plants cultivated on soils with higher content of these metals usually accumulated at least several times higher amounts of zinc, both in their shoots and roots. Additional NPK fertilization often increased Zn content. The largest amounts of zinc were absorbed by plants from light soils freshly and permanently polluted with heavy metals, on which additional mineral (NPK) fertilization was applied, and next from medium soil, freshly polluted with heavy metals and fertilized with NPK.Stale wzrasta zainteresowanie tematyką zawartości pierwiastków śladowych i ich zachowaniem w środowisku, a badania, których celem jest określenie zdolności do akumulowania pierwiastków szkodliwych w roślinach rosnących na glebach trwale oraz świeżo zanieczyszczonych tymi metalami, przyczyniają się do rozwoju tego obszaru badawczego. Celem pracy była ocena plonowania oraz kumulacji cynku w gryce (Fagopyrum esculentum Mśnch) oraz w słoneczniku (Helianthus annuus L.) uprawianych w różnym czasie na glebach zanieczyszczonych tym metalem. Znacznie mniejsze plony gryki i słonecznika uzyskano na glebie lżejszej, niezależnie od dodatkowego nawożenia mineralnego oraz poziomu i terminu zanieczyszczenia gleby metalami ciężkimi. Toksyczny efekt „świeżo” zastosowanych do gleby metali ciężkich ujawnił się jedynie na glebie lekkiej dodatkowo nawożonej NPK. Rośliny uprawiane na glebach z większą zawartością tych metali nagromadzały zwykle co najmniej kilkakrotnie większe ilości cynku zarówno w częściach nadziemnych, jak i korzeniach. Dodatkowe nawożenie NPK często zwiększało tę koncentrację. Największe ilości cynku zostały pobrane przez rośliny z gleby lekkiej świeżo oraz trwale zanieczyszczonej metalami ciężkimi, do której zastosowano dodatkowe nawożenie mineralne (NPK) i z kolei z gleby średniej, świeżo zanieczyszczonej metalami i nawożonej NPK

Zawartość chromu w glebach i roślinach w rejonie oddziaływania zakładów „Bolesław” w Bukownie koło Olkusza

Chromium belongs to the group of trace elements. Plants take it up from the substratum passively, therefore Cr content in plants is usually correlated with its concentrations in the soil solution. Toxic effect of chromium on plants depends both on its degree of oxidation and on the kind of compound in which it occurs. Due to the hazard of excessive chromium accumulation in plants in the areas with its elevated contents, particularly post-industrial and transformed areas, an on-going monitoring of this metal content in soils and fodder plants is recommended. The investigations were conducted to define and describe chromium transfer in the soil-plant system in the areas with various degrees of heavy metal pollution, using Surfer 8.0 programme for the presentation of spatial distribution of the metal in plants and soil in the area under investigations. The investigated area covered 100 km2 in the vicinity of MMP (Mine and Metallurgical Plants) “Boleslaw” SA in Bukowno near Olkusz. Samples of soil and plant material were collected in 139 localities, during the period from June to August 2008. In each investigated point soil was sampled from two layers: 0–10 cm and 40–50 cm, together with the aboveground parts of mono- and dicotyledonous plants. In dissolved samples of plant and soil material chromium content was assessed using atomic absorption spectrometer with inductively coupled argon plasma (ICP-AES). Soils from the investigated area revealed diversified contents of chromium, however no diversification was observed between the analysed soil layers. Slightly higher values occurred in the soils from 0–10 cm layer, particularly in the immediate vicinity of “Boleslaw” enterprise. Chromium accumulation in the monoand dicotyledonous plants growing around MMP “Boleslaw” enterprise revealed weak diversification. No significant differences were observed either in the chromium accumulation in both analysed plant groups.Chrom należy do grupy pierwiastków śladowych. Jest on pobierany z podłoża przez rośliny biernie, przez co jego zawartość w roślinach jest zwykle skorelowana z zawartością chromu w roztworze glebowym. Toksyczne działanie chromu na rośliny zależy zarówno od jego stopnia utlenienia, jak również od rodzaju związku w jakim występuje. Ze względu na zagrożenie nadmierną kumulacją chromu w roślinach w terenach z podwyższoną zawartością chromu, szczególnie poprzemysłowych i przekształconych, zaleca się stały monitoring zawartości tego metalu w glebach i roślinach przeznaczonym na paszę. Celem przeprowadzonych badań było zdefiniowanie i opisanie transferu chromu w układzie gleba-roślina w terenach w różnym stopniu zanieczyszczonych metalami ciężkimi, z wykorzystaniem programu Surfer 8.0 do prezentacji przestrzennego rozmieszczenia metalu w roślinach i glebie na terenie objętym badaniami. Obszar badań obejmował 100 km2 w sąsiedztwie Zakładów Górniczo-Hutniczych „Bolesław” SA w Bukownie koło Olkusza. Próbki gleby i materiału roślinnego zebrano w 139 miejscach, w okresie od czerwca do sierpnia 2008 r. W każdym punkcie badań pobrano glebę z dwóch poziomów: 0–10 i 40–50 cm oraz części nadziemne roślin jedno- i dwuliściennych. W roztworzonych próbkach materiału roślinnego i glebowego oznaczono zawartość chromu przy użyciu spektrometru emisji atomowej z indukcyjnie wzbudzoną plazmą argonową (ICP-AES). Gleby z badanego obszaru wykazywały zróżnicowane zawartości chromu, jednak nie stwierdzono znacznego zróżnicowania jego zawartości pomiędzy badanymi warstwami gleb. Nieco większe zawartości występowały w glebach z warstwy 0–10 cm, zwłaszcza w bezpośrednim sąsiedztwie ZGH „Bolesław” SA. Zawartość chromu w częściach nadziemnych roślin jedno- i dwuliściennych rosnących wokół ZGH „Bolesław” SA wykazywała słabe zróżnicowanie. Nie stwierdzono także znaczących różnic w nagromadzeniu chromu w obu badanych grupach roślin