Solubility of Heavy Metals in Soil Fertilized with Composts with Polymer Supplements

Tomasz Czech , Florian Gambuś , Olga Gorczyca , Michał Kopeć , Monika Mierzwa-Hersztek , Katarzyna Urbańska , Jerzy Wieczorek

Abstract

Application of composts from municipal waste for fertilization, due to their high content of organic matter and nutrients, generally positively affects crop yield and soil properties. Their production is based on biodegradable fractions of municipal waste, often originating from non-selective collection and therefore they may contain some quantities of pollutants, both organic and mineral, such as heavy metals, which may negatively affect the soil fertility. In the pot experiment was investigated the effect of composts with an admixture of polymer materials modified with starch as biocomponent, on heavy metal solubility in the tested substrata on which oats and mustard were cultivated. Composts were applied to two soils with natural heavy metal contents, as well as to the soil and post-flotation sediment from zinc and lead ores processing polluted with heavy metals. The 5 composts used for fertilization were prepared from a substrate composed of wheat and rape straw and waste from pea cleaning with an eight percent admixture of polymer foils differing with the starch proportion and density. Speciation analysis of selected heavy metals was conducted using sequential extraction method by Zeien and Brümmer. On the basis of conducted analysis it was established that the contents of individual forms of metals to the highest degree depended on the analysed element and applied substratum, whereas a supplement of composts with 8 % admixture of various polymer foils as a rule had no significant effect on the distribution of metal contents in the analysed fractions. The biggest amounts of cadmium in soil were assessed in the exchangeably bound fraction, in manganese oxides bonds and in the residual fraction, most strongly bound to solid soil phase. In the post-floatation sediment the biggest quantities of cadmium were assessed in the residual fraction and bound to crystalline iron oxides. The highest amounts of copper were bound to organic matter and natural minerals. In comparison with mineral fertilization, application of composts with polymer supplement decreased the content of copper mobile forms. Nickel, except the post-floatation sediment, occurred in the analysed substrata mainly in hardly available forms. Much greater nickel mobility was revealed in the post-floatation waste, where this metal, beside the residual fraction, occurred in considerable quantities in the mobile and exchangeable fractions.
Author Tomasz Czech (FoAE / DoAaECh)
Tomasz Czech,,
- Department of Agricultural and Environmental Chemistry
, Florian Gambuś (FoAE / DoAaECh)
Florian Gambuś,,
- Department of Agricultural and Environmental Chemistry
, Olga Gorczyca (FoAE / DoAaECh)
Olga Gorczyca,,
- Department of Agricultural and Environmental Chemistry
, Michał Kopeć (FoAE / DoAaECh)
Michał Kopeć,,
- Department of Agricultural and Environmental Chemistry
, Monika Mierzwa-Hersztek (FoAE / DoAaECh)
Monika Mierzwa-Hersztek,,
- Department of Agricultural and Environmental Chemistry
, Katarzyna Urbańska (FoAE / DoAaECh)
Katarzyna Urbańska,,
- Department of Agricultural and Environmental Chemistry
, Jerzy Wieczorek (FoAE / DoAaECh)
Jerzy Wieczorek,,
- Department of Agricultural and Environmental Chemistry
Other language title versionsRozpuszczalność metali ciężkich w glebach nawożonych kompostami z dodatkiem tworzyw polimerowych
Journal seriesEcological Chemistry and Engineering. A, ISSN 1898-6188, (B 11 pkt)
Issue year2013
Vol20
No10
Pages1173-1183
Publication size in sheets0.5
Keywords in Polishmetale ciężkie, sekwencyjna ekstrakcja,gleba, osad poflotacyjny,kompost, tworzywa polimerowe
Keywords in Englishheavy metals, sequential extraction, soil, post-floatation sediment, compost, polymer
Abstract in PolishStosowanie kompostów z odpadów komunalnych do celów nawozowych, z uwagi na dużą zawartość materii organicznej oraz składników pokarmowych, na ogół korzystnie wpływa na plon roślin i właściwości gleby. Do ich produkcji są wykorzystywane biodegradowalne frakcje odpadów komunalnych, bardzo często pochodzące ze zbiórki nieselektywnej i w związku z tym mogą zawierać pewne ilości zanieczyszczeń, zarówno organicznych, jak i mineralnych, np. metale ciężkie, które mogą negatywnie oddziaływać na żyzność gleby. W oparciu o doświadczenie wazonowe badano wpływ kompostów z domieszką materiałów polimerowych modyfikowanych skrobią jako biokomponentem na rozpuszczalność metali ciężkich w testowanych podłożach, na których uprawiano owies i gorczycę. Komposty zastosowano do dwóch gleb o naturalnej zawartości metali ciężkich oraz gleby i osadu poflotacyjnego z przeróbki rud cynkowo-ołowiowych zanieczyszczonych metalami ciężkimi. Do nawożenia zastosowano 5 kompostów, do wytworzenia których wykorzystano substrat złożony ze słomy pszennej, rzepakowej i odpadów z czyszczenia grochu z ośmioprocentowym dodatkiem folii polimerowych różniących się między sobą udziałem skrobi oraz gęstością. Analizę specjacyjną wybranych metali ciężkich wykonano metodą sekwencyjnej ekstrakcji według Zeiena i Brümmera. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że zawartość poszczególnych form metali w największym stopniu zależała od analizowanego pierwiastka oraz zastosowanego podłoża. Natomiast dodatek kompostów z 8% domieszką różnych folii polimerowych z reguły nie miał istotnego wpływu na rozkład zawartości metali w badanych frakcjach. Najwięcej kadmu w glebach oznaczono we frakcji związanej wymiennie, w formie połączeń z tlenkami manganu oraz rezydualnej, najsilniej związanej ze stałą fazą gleby. W odpadzie poflotacyjnym najwięcej kadmu oznaczono we frakcji rezydualnej oraz związanej z krystalicznymi tlenkami żelaza. Największe ilości miedzi były związane z materią organiczną oraz minerałami pierwotnymi. Stosowanie kompostów z dodatkiem materiałów polimerowych zmniejszało zawartość ruchliwych form miedzi w porównaniu z nawożeniem mineralnym. Nikiel w badanych podłożach, poza odpadem poflotacyjnym, znajdował się głównie w formach trudnodostępnych. Znacznie większą mobilność niklu wykazano w odpadzie poflotacyjnym, w którym metal ten, oprócz frakcji rezydualnej, w znacznej ilości występował we frakcjach: ruchliwej oraz wymiennej.
DOIDOI:10.2428/ecea.2013.20(10)107
URL http://tchie.uni.opole.pl/ece_a/A_20_10/Czech-Solubility_ECE_A_20(10).pdf
Internal identifierWRE/2013/67
Languageen angielski
Score (nominal)11
Score sourcejournalList
Citation count*
Cite
Share Share

Get link to the record


* presented citation count is obtained through Internet information analysis and it is close to the number calculated by the Publish or Perish system.
Back
Confirmation
Are you sure?