Využití kompostu a netradičních plodin při dekontaminaci půdy znečištěné motorovou naftou

1. Úvod

Prezentované výsledky výzkumu týkající se zejména dekontaminace půdy znečištěné ropnými látkami s využitím kompostů a následně pěstovaných netradičních plodin cíleně navazují na řešení mezinárodního projektu EUREKA E!2190 Revital pod názvem „ Ecological Recycling of organic Wastes with Respect to remediation of petroleum polluted soils and areas“. V letech 2004 – 2010 pokračuje řešení této problematiky v rámci výzkumného záměru Zemědělského výzkumu, spol. s r.o. v Troubsku.

Tabulka č. 1: Dekontaminace půdy znečištěné motorovou naftou (Troubsko) (Průměrná hodnota NEL v mg/kg)

2. Přehled literatury

Mikrobiální degradace ropných uhlovodíků v půdě je účinnou a ekonomicky výhodnou biologickou metodou, která nemá nepříznivý vliv na životní prostředí. Bioremediační technologie lze s úspěchem využívat při řešení těch ekologických zátěží,kde kontaminované prostředí není toxické pro základní článek procesu a o volbě vhodných technologických postupů je zodpovědné tehdy,pokud je ověřena testy toxicita a biodegradovatelnost kontaminantů [1]. Macek et.al. [2] označuje fytoremediace jako proces využití zelených rostlin pro degradaci, zadržení nebo akumulaci různých nebezpečných kontaminantů životního prostředí.Rostliny mohou z prostředí odstraňovat organické, alifatické i aromatické látky i těžké kovy.Organické látky mohou být degradovány nebo transformovány enzymovými systémy. Interakce rostlin s rhizosferními mikroorganismy spočívá v podpoře těchto organismů rostlinnými exudáty kořenů, když látky obsažené v exudátech mohou sloužit nejen jako zdroj živin, ale některé látky mohou přímo indukovat degradační enzymy mikroorganismů.

Graf 4: Průběh dekontaminace půdy znečištěné motorovou naftou dle testovaných plodin

Graf 5: Průběh dekontaminace půdy znečištěné motorovou naftou dle testovaných plodin

Problematika dekontaminace půdy znečištěné ropnými látkami je rovněž studována na řadě zahraničních pracovišť [3] , [4] . Zajímavá je informace o možnosti využití geneticky modifikovaných mikroorganismů kmene Pseudomonas sp. pro remediaci životního prostředí, především pro biodegradaci organických polutantů.Tyto patentované genově modifikované bakterie jsou např. schopné rozkládat ropné látky na uhlovodíky metabolizovatelné mořským planktonem [5] . Medveď [6] řešil problematiku biodegradace ropných produktů v kontaminovaných půdách kompostováním. V dvouletém pokusu realizoval pokus v šesti plastových kompostérech s obsahem silně kontaminované půdy a 50 kg čerstvého nevyzrálého chlévského hnoje. Půda byla kontaminovaná směsí motorové nafty a motorového oleje v hmotnostním poměru 1:2. Zjistil, že za 120 dní je tak možné degradovat ropné látky v půdě při silné kontaminaci ropnými produkty až s 79 – 86 % účinností.

3. Materiál a metody

V rámci řešení výzkumného projektu byly založeny a vedeny nádobové i maloparcelové pokusy, kde byly především hodnoceny:

• obsah NEL (nepolarizovaných extrahovatelných látek) v půdě (kontroly)
• v mg.kg^-1sušiny
• celkový obsah NEL v půdě kontaminované NM - v mg.kg^-1 sušiny

Výsledky průběhu dekontaminace půdy znečištěné motorovou naftou v nádobových pokusech již byly publikovány [7]

V průběhu řešení maloparcelového pokusu založeného na nezemědělské půdě na stanovišti v Troubsku byly v letech 2006 až 2008 testovány níže uvedené pokusné plodiny: světlice barvířská (Carthamus tinctorius L.) , sléz krmný (Malva verticillata L.) , svatojanské žito (Secale cereale,var.multicaule METZ .ex ALEF.) a pískavice řecké seno (Trigonella foenum – graecum), a to na pokusných variantách s diferencovanou úrovní kontaminace půdy motorovou naftou (dále jen MN):

• kontrola, bez aplikace NM, pouze výsev testovaných plodin
• půda (bez aplikace NM) + kompost + výsev testovaných plodin
• půda + kompost + NM (v přepočtu 0,5 l na m²
• půda + kompost + NM (v přepočtu 1,0 l na m²
• půda + kompost + NM (v přepočtu 1,5 l na m²

Půdní charakteristika pokusného stanoviště (průměrné hodnoty) v Troubsku: pH/KCl – 7,2 , humus – 2,81 %, P – 86 mg/kg, K – 237 mg/kg, Mg – 238 mg/kg.

Ze všech pokusných variant byly odebírány půdní vzorky a stanoven m.j. obsah nepolárních extrahovatelných látek (NEL) v půdě.

Připravený extrakt byl měřen IR-spektrometrem při uzančně zvolených vlnočtech, kalibrace metody byla prováděna pomocí externího standardu. Měření bylo prováděno podle ČSN 75 7505 a TNV 75 8052. Analýzy na obsah NEL v půdě provedla laboratoř GEO-test Brno, a.s.

U kontrolních variant byl při založení pokusů analyzován obsah nepolárních extrahovatelných látek (NEL), a to jako pozaďová hodnota pro zhodnocení dynamiky průběhu dekontaminace půdy znečištěné motorovou naftou.

Výsledky analýz obsahu NEL v půdě byly statisticky vyhodnoceny.

4. Výsledky a diskuse

Maloparcelový pokus byl založen na podzim roku 2005, kdy byly analyticky stanoveny výchozí hodnoty NEL v půdě u jednotlivých pokusných variant. Se stoupající výchozí kontaminací půdy motorovou naftou (viz metodika pokusu) zjištěný obsah NEL v půdě se na podzim roku 2005 výrazně zvyšoval se stoupajícími aplikovanými dávkami motorové nafty do půdy, když u var. 3 činil 550 mg/kg.suš., u var.4 byl 3 400 mg/kg.suš., nejvyšší hodnoty obsahu NEL v půdě byly zaznamenány u var. 5 – 11700 mg/kg.suš. Testované plodiny byly každoročně zasety maloparcelovým secím strojem.

Graf 2: Průběh dekontaminace půdy znečištěné motorovou naftou dle testovaných plodin

Graf 3: Průběh dekontaminace půdy znečištěné motorovou naftou dle testovaných plodin

Již v prvním pokusném roce 2006 byl zaznamenán výrazný pokles obsahu NEL v půdě po sklizni všech testovaných plodin (viz tab.1). Konkrétním podmínkám probíhajícího procesu dekontaminace půdy se nejlépe v tomto roce přizpůsobila pískavice řecké seno, po které byl zaznamenán nejvyšší pokles obsahu NEL v půdě (např. u var. 5 činil pokles obsahu NEL u této plodiny v rámci jednoho vegetačního období – 93,7 %). Nejnižší snížení obsahu NEL v půdě bylo naopak zaznamenáno u téže varianty po pěstované světlici barvířské, a to o 76,8 %).

Následném pokusném roce 2007 hodnoty NEL již poklesly vesměs na úroveň hodnot kontrolních variant, tj. variant bez aplikace kompostu a motorové nafty, přitom obsah NEL v půdě se u jednotlivých variant pohyboval max. do 84 mg/kg suš. (viz tab.1). Výsledky analýz NEL v půdě po ukončeném pokusu v roce 2008 nejsou dosud k dispozici.

Statisticky vyhodnocené rozdíly v obsahu NEL v půdě mezi pokusnými roky 2006 a 2007 jsou uvedeny v grafu 1.

Graf 1: Statistické vyhodnocení průměrného poklesu NEL v půdě mezi sklizňovými roky 2006 a 2007

Průběh poklesu NEL v půdě podle jednotlivých testovaných plodin je uveden v grafech 2 – 5. Mezi jednotlivými plodinami nebyl v roce 2006 ani v roce 2007 zjištěn statisticky průkazný rozdíl v obsahu NEL v půdě. V roce 2007 je však patrné snížení rozdílů mezi jednotlivými plodinami v obsahu NEL v půdě.

5. Závěr

V modelových maloparcelových pokusech byl ověřen předpoklad, že při biologické dekontaminaci znečištěné půdy ropnými látkami „in situ“ je tento proces pozitivně ovlivňován působením zapravené organické hmoty s vysokou mikrobiální činností (kompostu) do půdy i rhizosférou následně vysetých plodin.

Literatura

[1] SIGLOVÁ, M., ČEJKOVÁ, A., MASÁK, J., MACHÁČKOVÁ, J., FEIFIČOVÁ, D., JIRKŮ, V.: Bioremediační technologie jako nástroj pro dekontaminaci znečištěných území. Biotechnology 2006, Sci.Ped.Publ.,Č.Budějovice, s.1040-1042. [2] MACEK, T:, REZEK, J., VRCHOTOVÁ, B., BERANOVÁ, K., UHLÍK, O., NAJMANOVÁ, J., NOVÁKOVÁ, M., CHRASTILOVÁ, Z., KOTRBA, P., DEMNEROVÁ, K., MACKOVÁ, M.: Fytoremediace. In: Nové trendy ve fytoremediačních technologiích, LCaŘ ( příloha), 123, 2007, č.9/10, s. 312-314. ISSN 1210-3306. [3] WELANDER, U.: Microbial degradation of organic pollutants in soil in cold climate. Soil and sediment contamination, 2005, 14 č.3, s. 281-291.

Bioplynová stanice s kogeneračními jednotkami TEDOM

Olej pro plynové motory – klíčová volba pro kogenerační jednotky

Kam směřuje české odpadové hospodářství z pohledu prevence jejich vzniku?

Jak získat udržitelnou biomasu

Biometan se vyplatí a má budoucnost