Review: Nutritional ecology of heavy metals

The aim of this review is to focus the attention on the nutrition ecology of the heavy metals and on the major criticisms related to the heavy metals content in animal feeds, manure, soil and animal-origin products. Heavy metals are metallic elements that have a high density that have progressively accumulated in the food chain with negative effects for human health. Some metals are essential (Fe, I, Co, Zn, Cu, Mn, Mo, Se) to maintain various physiological functions and are usually added as nutritional additives in animal feed. Other metals (As, Cd, F, Pb, Hg) have no established biological functions and are considered as contaminants/undesirable substances. The European Union adopted several measures in order to control their presence in the environment, as a result of human activities such as: farming, industry or food processing and storage contamination. The control of the animal input could be an effective strategy to reduce human health risks related to the consumption of animal-origin products and the environmental pollution by manure. Different management of raw materials and feed, animal species as well as different legal limits can influence the spread of heavy metals. To set up effective strategies against heavy metals the complex interrelationships in rural processes, the widely variability of farming practices, the soil and climatic conditions must be considered. Innovative and sustainable approaches have discussed for the heavy metal nutrition ecology to control the environmental pollution from livestock-related activities

Racial differences in systemic sclerosis disease presentation: a European Scleroderma Trials and Research group study

Objectives. Racial factors play a significant role in SSc. We evaluated differences in SSc presentations between white patients (WP), Asian patients (AP) and black patients (BP) and analysed the effects of geographical locations.Methods. SSc characteristics of patients from the EUSTAR cohort were cross-sectionally compared across racial groups using survival and multiple logistic regression analyses.Results. The study included 9162 WP, 341 AP and 181 BP. AP developed the first non-RP feature faster than WP but slower than BP. AP were less frequently anti-centromere (ACA; odds ratio (OR) = 0.4, P < 0.001) and more frequently anti-topoisomerase-I autoantibodies (ATA) positive (OR = 1.2, P = 0.068), while BP were less likely to be ACA and ATA positive than were WP [OR(ACA) = 0.3, P < 0.001; OR(ATA) = 0.5, P = 0.020]. AP had less often (OR = 0.7, P = 0.06) and BP more often (OR = 2.7, P < 0.001) diffuse skin involvement than had WP.AP and BP were more likely to have pulmonary hypertension [OR(AP) = 2.6, P < 0.001; OR(BP) = 2.7, P = 0.03 vs WP] and a reduced forced vital capacity [OR(AP) = 2.5, P < 0.001; OR(BP) = 2.4, P < 0.004] than were WP. AP more often had an impaired diffusing capacity of the lung than had BP and WP [OR(AP vs BP) = 1.9, P = 0.038; OR(AP vs WP) = 2.4, P < 0.001]. After RP onset, AP and BP had a higher hazard to die than had WP [hazard ratio (HR) (AP) = 1.6, P = 0.011; HR(BP) = 2.1, P < 0.001].Conclusion. Compared with WP, and mostly independent of geographical location, AP have a faster and earlier disease onset with high prevalences of ATA, pulmonary hypertension and forced vital capacity impairment and higher mortality. BP had the fastest disease onset, a high prevalence of diffuse skin involvement and nominally the highest mortality

Zmiany ilosciowe manganu w glebie nawozonej osadem sciekowym

Ekologiczne oddziaływanie osadów ściekowych na glebę ściśle związane jest z formami metali w jakich one występują. W tym aspekcie, uwagę zwraca się na zmiany ilościowe pomiędzy połączeniami metali łatwo i wolno rozpuszczalnymi. Niniejsza praca prezentuje wyniki z 3-letniego doświadczenia polowego dotyczącego ilościowych zmian manganu w poszczególnych frakcjach gleby poziomu próchnicznego nawożonej osadami ściekowymi w dawce 4 t co 2 lata oraz 8 t co rok. W pracy wykorzystano analizę sekwencyjną według Zeien i Brümmer [1989]. Stwierdzono, iż niezależnie od obiektu doświadczenia jak i roku badań największa ilość manganu była związana z tlenkami manganu (Fr. III) oraz z amorficznymi tlenkami żelaza (Fr. V). Wartym odnotowania jest 2-3-krotny wzrost ilości manganu w połączeniach łatwo rozpuszczalnych (Fr. I i II) jaki nastąpił pod wpływem 8 t osadu ściekowego w porównaniu do ilości odnotowanej we frakcjach gleby kontrolnej.Ecological effects of sewage sludge on soil are closely related to forms of metals in which they occur in the environment. The attention is focused on quantitative changes between the combinations of readily and sparingly soluble metals. The current paper reports the results of three-year field experiments dealing with quantitative changes of manganese in particular chemical fractions of the soil humus horizon under sewage sludge application. The effect of various levels of sludge application (4 t DM/2 years and 8 t DM year) was studied. In order to perform this task the sequential extraction method according to Zeien and Brümmer [1989] was used. It was proved, that the highest amounts of manganese were bound to MnOx (Fr. Ill) and to amorphous FeOx (Fr. V). Such a tendency to distribution of manganese among obtained fractions was observed independently of experiment object and year of investigations. Worth to be pointed is 2-3 fold increase of manganese content in easily soluble fractions (I and II) under the influence of 8 t sewage sludge in comparison to the amount noticed in soil of control

Czy Efektywne Mikroorganizmy (EMTM) efektywnie podnoszą żyzność gleb?

The term Effective Microorganisms (EMTM) refers to a microbial preparation promoting plant growth and health as well as improving soil fertility. In the study the effect of AEMTM preparation (applied at a rate corresponding to 100 L per hectare) in combination with different organic substances (wheat straw, manure, sewage sludge, compost) on soil fertility and liberation of available nutrients was investigated in a 9-month incubation process. The soil samples were collected at the beginning and at the end of the incubation process. In the sampled soil material both main physicochemical properties and amounts of nutrients available for plants were analysed. On the basis of the results a positive role of the AEMTM preparation may hardly be demonstrated, because its effect on most analysed properties was very weak and often could not be proven statistically. The interaction of experimental factors (incubation time and used organic substance) had a significant effect on quantitative changes in investigated nutrients. A special role of applied organic materials in the formation of available nutrients needs to be stressed, which was evident in the case of manure and compost.Preparatowi Efektywnych Mikroorganizmów (EMTM) przypisuje się szerokie spektrum działania w produkcji roślinnej, co szczególnie wyrażone jest poprawą zdrowotności roślin oraz żyzności gleby. W niniejszej pracy w 9 miesięcznym doświadczeniu inkubacyjnym oceniano wpływ preparatu EM-ATM (zastosowanego w dawce odpowiadającej 100 L na hektar w kombinacji) z różnymi substancjami organicznymi (słoma pszenna, obornik, osad ściekowy, kompost) na żyzność gleby oraz uwalnianie się przyswajalnych składników pokarmowych dla roślin. Próbki glebowe do badań pobrano na początku oraz końcu procesu inkubacji. W zgromadzonym materiale glebowym zostały określone właściwości fizykochemiczne gleb oraz ilości składników przyswajalnych dla roślin. Na podstawie uzyskanych danych trudno w jednoznaczny sposób wykazać pozytywna rolę zastosowanego preparatu EM-ATM, ponieważ jego wpływ był słaby i nie został potwierdzony statystycznie. Czynniki doświadczenia (czas inkubacji oraz zastosowane substancje organiczne) istotnie oddziaływały na zmiany ilościowe badanych składników. W tym kontekście należy podkreślić szczególną rolę wprowadzonego obornika oraz kompostu

Wplyw wieloletniego stosowania osadu sciekowego na zmiany wybranych wlasciwosci chemicznych gleby

The objective of this research project was to determine the impact of sewage sludge on the chosen chemical properties with special attention to changes in DTPA-extractability of micronutrients. Investigations were conducted on soil samples derived from a field trials carried out during the consecutive years 2001-2005 on lessive soil receiving sewage sludge in doses 2 and 8 t·ha⁻¹·year⁻¹. On the basis of the obtained data, it was found that the employed doses of sewage sludge significantly influenced changes of hydrolytic acidity, total cation exchange capacity and the examined microelements (Cu, Zn, Mn) quantities. Generally speaking, the higher values, of the above mentioned properties as well as the content of Cu and Zn were determined under the conditions of the dose of 8 t sewage sludge·ha⁻¹·year⁻¹.Określono wpływ osadów ściekowych na wybrane właściwości chemiczne gleby ze szczególnym uwzględnieniem zmian w rozpuszczalności mikroelementów ekstrahowanych roztworem DTPA. Badania przeprowadzono na próbkach glebowych pochodzących z poletek doświadczalnych nawożonych rokrocznie od 2001 do 2005 roku osadami ściekowymi w dawkach 2 i 8 t s.m.·ha⁻¹·rok⁻¹. W oparciu o uzyskane dane stwierdzono, że zastosowane dawki osadu ściekowego wpływały na zmiany ilościowe kwasowości hydrolitycznej, pojemności sorpcyjnej oraz badanych mikroelementów (Cu, Zn, Mn). Najwyższe wartości wspomnianych powyżej właściwości oraz zawartości miedzi i cynku uzyskano w warunkach dawki 8 t osadu·ha⁻¹·rok⁻¹

The assessment of the usefulness of sewage sludge in plant fertilisation

W doświadczeniu wazonowym badano wpływ osadów ściekowych na plon i skład chemiczny roślin. Osady pochodzące z mechanicznej oraz mechaniczno-biologicznej oczyszczalni ścieków dawkowano do gleby, biorąc pod uwagę ilość azotu dostarczaną do wazonu. Wynosiła ona 2 g. Doświadczenie założono na glebie lekkiej, a roślinami testowymi były gorczyca biała (Sinapis alba L.) odmiany Nakielska oraz łubin biały (Lupinus albus L.) odmiany Bardo. Rośliny do badań pobrano w fazie pełnej dojrzałości. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że w zależności od metody oczyszczania, osady dodane do gleby odmiennie kształtowały plony oraz skład roślin. Nawożenie osadem z oczyszczalni mechaniczno-biologicznej zwiększyło plon gorczycy, natomiast nawożenie osadem z oczyszczalni mechanicznej zwiększyło plon łubinu. Nawożenie osadami ściekowymi spowodowało małe zmiany składu chemicznego roślin, zwłaszcza zawartości metali ciężkich. Jedynie osad z oczyszczalni mechaniczno-biologicznej wywołał znaczące różnice w zawartości składników w roślinach, głównie siarki i azotu.In a pot experiment the influence of sewage sludge on the yield and chemical composition of plants was examined. Sludge originating from mechanical (MS) and mechanical-biological (BS) treatment plants was dosed into the soil according to an equivalent amount of nitrogen, which was 2 g per pot. The experiment was carried out on the lessive soil and the test plants were white mustard 'Nakielska' and white lupine 'Bardo'. The plants were harvested in the growth stage of full maturity. Based on the results of the experiment it was concluded that irrespective of the purification method, sewage sludge added to the soil influenced the yield and chemical composition of plants in various ways. The addition of sludge from mechanical-biological treatment plants to the soil resulted in a higher yield of mustard seed, whereas the sewage sludge from mechanical treatment plants increased the yield of lupine. Changes in the chemical composition of plants were small under sewage sludge application, which was especially seen in the case of heavy metals. Only the application of the sewage sludge from mechanical-biological treatment plant gave significant differences in macronu- trient (especially in sulphur and nitrogen) concentrations in plant organs

Fitotoksyczność i specjacja miedzi i niklu w kompostowanym osadzie ściekowym

W ostatnich latach w Polsce notuje się znaczne zwiększenie masy osadów ściekowych. Kompostowanie jest uważane za jedną z najbardziej korzystnych metod wykorzystania osadów ściekowych. Kompost może przyczynić się do poprawy właściwości fizycznych i chemicznych gleby. Jednak jakość kompostów powstałych z osadów ściekowych przed ich doglebowym zastosowaniem powinna być oceniana za pomocą biologicznych i chemicznych metod. Indeks biologiczny oparty na teście kiełkowania roślin pozwala określić ewentualny fitotoksyczny efekt kompostów. Natomiast metody chemiczne pomocne są w ocenie stopnia przyswajalności metali dla roślin. W badaniach określono fitotoksyczność, specjację i bioprzyswajalnośc miedzi i cynku w osadzie ściekowym kompostowanym z trocinami i słomą. Proces kompostowania odpadów organicznych przebiegał w komorach bioreaktora przez 28 dni, po czym kompostowaną biomasę zdeponowano w zamkniętym pomieszczeniu na okres 3 miesięcy celem zakończenia procesu dojrzewania. Próbki do analiz pobierano w trzech charakterystycznych fazach kompostowania: mezofilnej, termofilnej oraz kompoście dojrzałym. zmiany specjacji oraz bioprzyswajalności metali oceniono wykorzystując odpowiednio analizę sekwencyjną BCR oraz ekstrakcję pojedynczą z roztworem DTPA. Fitotoksyczność analizowanych kompostów określono z wykorzystaniem testu kiełkowania nasion rzeżuchy. stwierdzono, że efektem większego udziału osadu ściekowego w kompostowanej mieszance były większe bioprzyswajalne ilości miedzi i niklu oraz ich zawartości we frakcjach kompostów. Większą wartość indeksu kiełkowania stwierdzono tylko podczas kompostowania mieszanki, gdzie udział osadu ściekowego wynosił 30%. Kompost, w którym osad ściekowy stanowił 75%, silnie hamował kiełkowanie nasion rzeżuchy. Rezultatem procesu dojrzewania kompostów była większa zawartość miedzi we frakcji I i III. Niezależnie od tego, najmniejszą zawartość tego metalu oznaczono w połączeniach wymiennych, a największą w połączeniach z materią organiczną i siarczkami. Proces kompostowania osadu ściekowego ze słomą i trocinami zredukował przyswajalnośc niklu, czego wyrazem było zmniejszenie jego zawartości we frakcji i, a zwiększenie w połączeniach trudno- i nieekstrahowanych (fr. III i IV)