The effect of waste sulfur obtained during biogas desulfurization on the availability of selected trace elements in soil
DOI:
https://doi.org/10.7494/geol.2018.44.4.345Keywords:
elemental sulfur, sulfur pulp, waste, trace elementsAbstract
Research concerning the effect of the application of waste sulfur pulp (doses: 10, 20, 30, 60 mg S • kg–1 d.m. of soil) on selected soil properties was carried out. The pulp contained sulfur in the elemental form. Before setting up the experiment, the soil had a slightly acid reaction (determination in 1 mol • dm–3 KCl) and was not contaminated with heavy metals. After conducting the incubation experiment, it was observed that the application of sulfur pulp led to a statistically significant (and proportional to the dose) increase in the content of available sulfur in soil. Application of waste caused a decrease in soil pH and an increase in the mobility and availability of Zn, Cd and Mn (extracted with 0.01 mol • dm–3 CaCl2). In relation to soil without waste, more Zn, Cd and Mn (by 4–51%, 9–24% and 0.1–31%, respectively) was determined. Liming reduced the acidifying effect of the introduced waste – after 150 days, only soil with the highest dose of sulfur pulp was characterized by a statistically significantly lower pH than the soil without the waste addition. An increase in the rate of sulfur oxidation was also observed – after 150 days of the experiment, more sulfate sulfur (by 14.4–34.5%) was determined, with respect to treatments of the unlimed series. A considerably lower content of Zn, Cd and Mn was determined in the limed soil than in the unlimed one. Regardless of waste dose and date of analysis, the soil contained a trace content of mobile forms of Cu, Cr, Ni and Pb.Downloads
References
Baran S. & Turski R., 1999. Ćwiczenia specjalistyczne z utylizacji odpadów i ścieków. Wyd. AR w Lublinie, Lublin.
Barbusiński K., 2016. Innowacyjne technologie oczyszczania ścieków komunalnych – kierunki rozwoju. Napędy i Sterowanie, 1, 40–45.
Barczak B., Klikocka H., Kozera W. & Gęsiński K., 2016. Wskaźniki stanu odżywienia łubinu wąskolistnego (Lupinus Angustifolius L.) siarką w zależności od formy i dawki tego pierwiastka. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych, 584, 3–11.
Bolan N.S., Adriano D.C., Mani P.A. & Duraisamy A., 2003. Immobilization and phytoavailability of cadmium in variable charge soils. II. Effect of lime addition. Plant and Soil, 251, 187–198.
Brzeziński M. & Sosulski T., 2009. Wpływ wieloletniego nawożenia na zawartość ruchomych form manganu i żelaza w glebie lekkiej. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych, 541, 73–79.
Burzyńska I., 2009. Wpływ odczynu gleby na współzależność między zawartością rozpuszczalnych form cynku w układzie: gleba – roślinność łąkowa. Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych, 40, 246–253.
Curyło T., Gambuś F., Grzywnowicz I., Jasiewicz Cz., Kopeć M., Filipek-Mazur B., Stępień-Okluśnik S., Rogóż A. & Wiśniowska-Kielian B., 2007. Przewodnik do ćwiczeń z chemii rolnej. Red. E. Gorlach. Wydawnictwo AR, Kraków.
Kuziemska B., Kalembasa D. & Kalembasa S., 2014. Wpływ wapnowania i dodatku materiałów organicznych na zawartość wybranych metali w kupkówce pospolitej uprawianej na glebie zanieczyszczonej niklem. Acta Agrophysica, 21, 3, 293–304.
Filipek T. & Skowrońska M., 2013. Aktualnie dominujące przyczyny oraz skutki zakwaszenia gleb użytkowanych rolniczo w Polsce. Acta Agrophysica, 20, 2, 283–294.
Gambuś F., Rak M. & Wieczorek J., 2005. Rozpuszczalność kadmu w różnych glebach i jego pobieranie przez owies i rzepak. Roczniki Gleboznawcze, 56, 1/2, 49–57.
Goulding K.W.T., 2016. Soil acidification and the importance of liming agricultural soils with particular reference to the United Kingdom. Soil, Use and Management, 32, 3, 390–399.
Górka A., Kogut A. & Krzystyniak A., 2017. Zawartość wybranych metali ciężkich – ołowiu i kadmu w glebach, i ich toksyczny wpływ na rozwój roślin. Analit, 3, 32–39.
Haling R.E., Simpson R.J., Culvenor R.A., Lambers H. & Richardson A.E., 2011. Effect of soil acidity, soil strength and macropores on root growth and morphology of perennial grass species differing in acid-soil resistance. Plant, Cell and Environment, 34, 444–456.
Hoffmann J., Skut J. & Zmuda J., 2014. Badanie zawartości wybranych form fosforu w częściowo rozłożonych fosforytach wzbogaconych w siarkę. Proceedings of ECOpole, 8(2), 513–518.
Hřivna L., Richter R., Lošák T. & Hlušek J., 2002. Effect of increasing doses of nitrogen and sulphur on chemical composition of plants, yields and seed quality in winter rape. Rostlinná Výroba, 48(1), 1–6.
Jackowska I. & Bojanowska M., 2000. Badania nad formami i rozpuszczalnością metali ciężkich w glebie lessowej. Roczniki Gleboznawcze, 50, 51–63.
Jaworska H., 2009. Profilowa dystrybucja oraz mobilność ołowiu i kadmu w glebie uprawnej o zróżnicowanym uziarnieniu. Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych, 40, 65–69.
Jaworska H., 2012. Mangan całkowity oraz jego formy mobilne w wybranych glebach płowych z okolic Huty Miedzi Głogów. Proceedings of ECOpole, 6(2), 731–736.
Kabata-Pendias A., Piotrowska M., Motowicka-Terelak T., Maliszewska-Kordybach B., Filipiak K., Krakowiak A. & Pietruch Cz., 1995. Podstawy oceny chemicznego zanieczyszczenia gleb. Metale ciężkie, siarka i WWA. Biblioteka Monitoringu Środowiska. Państwowa Inspekcja Ochrony Środowiska, Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa, Warszawa.
Kaczor A. & Zuzańska J., 2009. Znaczenie siarki w rolnictwie. Chemistry-Didactics-Ecology-Meteorology, 14, 1–2, 69–78.
Klikocka H. & Sachajko J., 2011. Kompleksowa ocena agrotechnologii ziemniaka i pszenżyta jarego. Acta Agrophysica – Instytut Agrofizyki im. Bohdana Dobrzańskiego PAN w Lublinie. Rozprawy i Monografie, 4(195), Instytut Agrofizyki im. Bohdana Dobrzańskiego PAN, Lublin.
Klikocka H., Szostak B., Gaj R., Głowacka A. & Narolski B., 2015. Pobranie fosforu z ziarnem pszenżyta jarego na tle uprawy roli i nawożenia mineralnego oraz właściwości chemicznych gleby. Polish Journal of Agronomy, 21, 3–10.
Kociołek-Balawejder E. & Wilk Ł., 2011. Przegląd metod usuwania siarkowodoru z biogazu. Przemysł Chemiczny, 90, 3, 389–397.
Kowalczyk-Juśko A., 2013. Biogazownie szansą dla rolnictwa i środowiska. Red. A. Grzybek. Fundacja na Rzecz Rozwoju Polskiego Rolnictwa, Warszawa.
Krzemień J., 2012. Produkcja i wykorzystanie biogazu w oczyszczalniach ścieków w województwie śląskim. Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych, 4, 54, 210–220.
Kulczycki G., 2004. Wpływ nawożenia siarką elementarną na zawartość mikroelementów w roślinach i glebach. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych, 502, 207–213.
Kulczycki G., Pląskowska E., Matkowski K. & Moszczyńska E., 2007. Wpływ nawożenia siarką elementarną na liczebność i skład gatunkowy zbiorowisk grzybów w glebie. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych, 520, 525–530.
Kuziemska B., Pieniak-Lendzion K., Trębicka J., Wieremiej W. & Klej P., 2015. Alternatywne źródła energii. Zeszyty Naukowe Uniwersytetu Przyrodniczo-Humanistycznego w Siedlcach. Administracja i Zarządzanie, 33, 89–107.
Kwaśny J., Balcerzak W. & Rezka P., 2016. Biogaz i charakterystyka wybranych metod jego odsiarczania. Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury, 63, 2/I, 129–141.
Lošák T., Čermák P. & Hlušek J., 2012. Changes in fertilisation and liming of soils of the Czech Republic for the last 20 years. Archives of Agronomy and Soil Science, 58, 1, 238–242.
Monitoring chemizmu gleb ornych Polski, [on-line:] http:// www.gios.gov.pl/chemizm_gleb/index.php?mod=wyniki& cz=E [access: 17.01.2018].
Mudlaff K., Staniszewska K. & Ordon L., 2016. Analiza zasolenia, odczynu oraz aktywności katalazy w glebie na terenie Ojcowskiego Parku Narodowego w warunkach zróżnicowanego ruchu turystycznego. Analit, 1, 32–41.
Nazarkiewicz M. & Kaniuczak J., 2012. Wpływ wapnowania i nawożenia mineralnego na zawartość rozpuszczalnych form pierwiastków śladowych w glebie płowej. Roczniki Gleboznawcze, 63, 17–23.
Onwuka M.I., Ozurumba U.V. & Nkwocha O.S., 2016. Changes in soil pH and exchangable acidity of selected parent materials as influenced by amendments in south east of Nigeria. Journal of Geoscience and Environmental Protection, 4, 80–88.
Operating instructions vario MAX cube analyzer, 2013. Elementar Analysensysteme GmbH. Version 12.11.2013.
Ostrowska A., Gawliński S. & Szczubiałka Z., 1991. Metody analizy i oceny właściwości gleb i roślin. Katalog. IOŚ, Warszawa.
Pietrzak S., 2015. Zawartość siarki w glebach użytków zielonych w Polsce w latach 2009–2011. Woda-Środowisko - Obszary Wiejskie, 15, 2, 97–113.
Piskowska-Wasiak J., 2013. Uzdatnianie gazów pochodzenia biologicznego w celu wytwarzania biopaliw i biokomponentów. Nafta-Gaz, 69, 3, 241–255.
PN-EN 15925:2011. Nawozy – ekstrakcja siarki całkowitej obecnej w różnych postaciach.
Podleśna A., 2005. Nawożenie siarką jako czynnik kształtujący metabolizm roślin uprawnych i jakość płodów rolnych. Pamiętnik Puławski, 139, 161–172.
Rajmund A. & Bożym M., 2017. Zmiany zawartości żelaza i manganu w glebie lekkiej nawożonej osadami ściekowymi i kompostami w czasie 6-letniego doświadczenia lizymetrycznego. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie, 17, 1, 101–113.
Rengel Z., 2015. Availability of Mn, Zn and Fe in the rhizosphere. Journal of Soil Science and Plant Nutrition, 15(2), 397–409. Rozporządzenie, 2008.
Rozporządzenie Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi z dnia 18 czerwca 2008 r. w sprawie wykonania niektórych przepisów ustawy o nawozach i nawożeniu. Dz.U. 2008, nr 119 poz. 765.
Rozporządzenie, 2010. Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 8 września 2010 r. w sprawie sposobu pakowania nawozów mineralnych, umieszczania informacji o składnikach nawozowych na tych opakowaniach, sposobu badania nawozów mineralnych oraz typów wapna nawozowego. Dz.U. 2010, nr 183, poz. 1229.
Rozporządzenie, 2015a. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 6 lutego 2015 r. w sprawie komunalnych osadów ściekowych. Dz. U. 2015, poz. 257.
Rozporządzenie, 2015b. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 20 stycznia 2015 r. w sprawie procesu R10. Dz.U. 2015, poz. 132.
Sadecka Z., 2010. Podstawy biologicznego oczyszczania ścieków. Wyd. Seidel-Przywecki, Warszawa.
Šípalová M., Lošák T., Hlušek J., Vollmann J., Hudec J., Filipčík R., Macek M. & Kráčmar S., 2011. Fatty acid composition of Camelina sativa as affected by combined nitrogen and sulphur fertilisation. African Journal of Agricultural Research, 6, 16, 3919–3923.
Tkaczyk P. & Bednarek W., 2011. Ocena odczynu gleb Lubelszczyzny. Acta Agrophysica, 18, 1(92), 173–186.
Ustawa, 2017. Ustawa z dnia 10 lipca 2007 r. o nawozach i nawożeniu. 2007. Consolidated text: Dz.U. 2017 poz. 668.
Vollmann J., Lošák T., Pachner M., Watanabe D., & Hlušek J., 2015. Soybean cadmium concentration: validation of a QTL affecting seed cadmium accumulation for improved food safety. Euphytica, 203, 1, 177–184.
Wen G., Schoenau J.J., Yamamoto T. & Inoue M., 2001. A model of oxidation of an elemental sulfur fertilizer in soil. Soil Science, 166, 607–613.
Wysokiński A., 2011. Zawartość żelaza i manganu w roślinach nawożonych osadami ściekowymi kompostowanymi z CaO i popiołem z węgla brunatnego. Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych, 49, 108–116.
Yang Z.H.,Stoven K., Haneklaus S., Singh B.R., Schung E., 2010. Elemental sulfur oxidation by Thiobacillus spp. and aerobic heeterotrophic sulfur-oxidizing bacteria. Pesdosphere, 20, 1, 71–79.
Zaniewicz-Bajakowska A., Rosa R. Franczuk J. & Kosterna E., 2009. Wapnowanie gleby a akumulacja kadmu w buraku ćwikłowym. Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych, 41, 377–384.
Żarczyński A., Rosiak K., Anielak P. & Wolf W., 2014. Praktyczne metody oczyszczania biogazu z siarkowodoru. Cz. 1. Zastosowanie sorbentów stałych. Acta Innovations, 12, 24–34.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Authors have full copyright and property rights to their work. Their copyrights to store the work, duplicate it in printing (as well as in the form of a digital CD recording), to make it available in the digital form, on the Internet and putting into circulation multiplied copies of the work worldwide are unlimited.
The content of the journal is freely available according to the Creative Commons License Attribution 4.0 International (CC BY 4.0)
