Odborné články

Biodegradácia ropných výrobkov v silne kontaminovaných pôdach kompostovaním

Problémom odbúrania ropných výrobkov v pôde sa výskum aj prax zaoberá už dlhšie obdobie. Teoreticky je rozpracovaný a prakticky overený celý rad ciest biodegradácie ropných látok (Eszényiová 1995, Bujnovský 1999, Lhotský, Koranda 1997, Bičovský, Šťastný 1997, Medveď 2006). Našou úlohou bolo overiť možnosti biodegradácie ropných látok v pôde pri jej silnom znečistení motorovou naftou a motorovým olejom s využitím druhotných surovín z poľnohospodárskej výroby. Ako metódu biodegradácie sme použili kompostovanie. Technológia kompostovania nie je jednotná a volí sa v závislosti od stanoveného cieľa, ktorý sa má kompostovaním dosiahnuť. Ten okrem výroby humusového hnojiva môže mať za cieľ aj degradáciu nežiaducich organických látok v substrátoch. V takom prípade technológiu kompostovania je vždy potrebné prispôsobovať prvoradému cieľu. Ale zmyslom využívania kompostu zostáva jeho pôvodný význam - doplňovať zásoby pôdneho humusu, ktorý je v pôde neustále mineralizovaný. Technologické regulácie sú možné najmä v oblasti aerácie a vlhkosti.

1. Materiál a metódy

Problematika sa riešila v maloprevádzkových dvojročných pokusoch na výskumno-prevádzkovej stanici Výskumného ústavu pôdoznalectva a ochrany pôdy v Macove, kde sa kompostovanie realizovalo v 6 plastových kompostéroch s objemom 0,29 m3. Surovinovú skladbu v 5 kompostéroch (K1 až K5) tvorilo 80 kg kontaminovanej pôdy a 50 kg čerstvého slamovitého nevyzretého maštaľného hnoja. Šiesty kompostér (K6) predstavoval tzv. kontrolu s obsahom 80 kg nekontaminovanej pôdy a 50 kg čerstvého maštaľného hnoja. Základné chemické ukazovatele surovinovej skladby pred založením pokusov sú uvedené v tabuľka č. 1. Skúšalo sa 5 variantov technológie kompostovania (tabuľka č. 2).

Tabuľka č. 1: Chemická analýza surovinovej skladby

Surovina Sušina % CO32- % Ncelk % NEL mg.kg-1 pH Spalite’lné látky Cox
Nekontaminovana pôda 89,2 23,4 0,166 150 7,55 - 2,11
Čerstvý maštaľný hnoj 32,5 - 1,57 295 - 83,2 -

Tabuľka č. 2: Varianty technológie kompostovania

Variant č. Označenie kompostéra Rozdelenie aeróbnych (a) a anaeróbnych (n) fáz (1 fáza = 30 dní)
1 K1 a a a a
2 K2 n a a a
3 K3, K6 n n a a
4 K4 n n n a
5 K5 n n n n

Pôda bola kontaminovaná zmesou motorovej nafty a motorového oleja v hmotnostnom pomere 1:2, dôkladne zhomogenizovaná a stabilizovaná. Proces kontaminácie (homogenizácia, stabilizácia) prebiehal od 10. mája do 1. júna. Koncentrácia ropných látok v kontaminovanej pôde sa v jednotlivých kompostéroch (K1 až K5) pohybovala od 1,55 do 1,58 %. Kompostovacie pokusy boli založené 2. júna striedavým vrstvením kontaminovanej pôdy a čerstvého slamovitého nevyzretého maštaľného hnoja v kompostéroch. Aerobné fázy boli zabezpečované prevzdušňovaním (prekopávaním) surovinovej skladby. Kompostovacie pokusy boli ukončené 1. októbra.

Vyprodukovaný kompost z kompostéra K1 bol v dávke 10 kg.m-2 aplikovaný na jeseň (28.okóbra) do pôdy pre pestovanie cukrovej repy a kukurice na zrno v poľnom maloparcelkovom pokuse. Na porovnanie bol založený variant, kde bol namiesto kompostu do pôdy aplikovaný vyzretý maštaľný hnoj v dávke 5 kg.m-2. Plocha jednej pokusnej parcely mala výmeru 1m2. Jednotlivé parcelky boli od seba izolované 10 mm hrubými doskami z plastu zakopanými do hĺbky 0,35 m. Sejba kukurice na zrno a cukrovej repy bola realizovaná 27. apríla, zber repy 12. októbra a zber kukurice 9. októbra.

2. Výsledky a diskusia

Produkcia kompostu v jednotlivých kompostéroch je uvedená v tabuľke č. 3.

Tabuľka č.3: Produkcia kompostu

Ukazateľ Označenie kompostérov
K1 K2 K3 K4 K5 K6
Hmotnosť kompostu v kg suchej hmoty 62,4 62,0 69,7 77,2 65,2 75,9

Z výsledkov v tabuľke č. 3 vyplýva, že produkciu kompostu ovplyvnilo rozdelenie aeróbnych a anaeróbnych fáz počas kompostovania. Ak stotožníme 30 dní s jednou fázou, tak môžeme konštatovať, že vyššia produkcia kompostu bola za podmienok, keď prvé 2-3 fázy kompostovania boli anaeróbne a až posledné 1-2 fázy aeróbne. Kvalita vyprodukovaných kompostov je prezentovaná v tabuľke č. 4.

Tabuľka č. 4: Základné ukazovatele kvality vyprodukovaných kompostov.

Hodnotiace ukazatele Varianty kompostovania (označenie kompostérov)
K1 K2 K3 K4 K5 K6
Vlhkosť v % 35,0 40,4 35,2 35,7 43,1 32,2
Spaliteľné látky v % 15,3 12,5 11,2 9,72 13,4 10,2
Celkový dusík v % 0,53 0,42 0,38 0,34 0,50 0,36
C : N 14,5 14,9 14,8 14,3 13,4 14,2
pH 7,32 7,93 7,94 7,95 7,68 7,83
Humus v % 13,4 11,9 10,1 12,6 12,3 8,19

Bol vyprodukovaný zemitý kompost s vysokým obsahom humusu od 8,2 do 13,4 %. Produkcia humusu v kompostéroch sa pohybovala od 3,62 kg do 7,16 kg „novovzniknutého“ humusu na kompostér. Ovplyvňovalo ju rozdelenie aeróbnych a anaeróbnych fáz v priebehu kompostovania. Najviac humusu sa vyprodukovalo v kompostéri K4, kde prvé 3 fázy kompostovania boli anaeróbne a posledná štvrtá aeróbna. Hodnoty produkcie „novovzniknutého“ humusu však platia len v zjednodušených podmienkach, kedy zanedbáme mineralizáciu pôdneho humusu, ktorý obsahovala v surovinovej skladbe pôda a nepresnosti stanovenia humusu samotnou oxidometrickou metódou. Oxidovateľný uhlík v komposte totiž nemusí, vzhľadom na surovinovú skladbu zakládky, zahrňovať len uhlík skutočného humusu, ale i uhlík organickej hmoty, ktorá v komposte neprešla transformačným procesom humunifikácie. Všetky vyprodukované komposty spĺňali podmienky akosti priemyselných kompostov z hľadiska obsahu ťažkých kovov, keď sa v mg.kg-1 suchého kompostu pohybovali v týchto rozmedziach:

  • kadmium (0,092 až 0,236),
  • meď (17,5 až 19,2),
  • zinok (92,2 až 102,1),
  • olovo (8,4 až10,7),
  • chróm (13,1 až 17,3),
  • ortuť (0,034 až 0,039),
  • arzén (5,5 až 6,0).

Bilancia nepolárnych extrahovateľných látok (NEL) v systéme surovinová skladba (kontaminovaná pôda, maštaľný hnoj) - kompost je prezentovaná v tabuľke č. 5.

Tabuľka č. 5: Bilancia NEL v systéme surovinová skladba – kompost

Označenie kompostérov Celkový obsah NEL v g/kompostér Úbytek NEL v %
V surovinovej skladbe Po ukončení pokusu
K1 1254,4 185,4 85,22
K2 1271,5 236,9 81,37
K3 1244,0 255,2 79,49
K4 12,42 222,2 82,12
K5 1259,2 170,9 86,43
K6 16,9 2,2 86,98

Z tabuľky č. 5 vyplýva, že vzhľadom na obsah NEL v surovinovej skladbe bol docielený 79 až 86 % úbytok ropných látok. Biodegradáciu ropných látok v kontaminovanej pôde ovplyvňovalo rozdelenie anaeróbnych a aeróbnych fáz pri kompostovaní. Najvyššia bola vo výlučne anaeróbnych, resp. aeróbnych podmienkach. Striedanie anaeróbnych fáz s aeróbnymi nezvýšilo účinok biodegradácie, naopak, úbytok NEL bol nižší o 3 až 7 %. Uhľovodíková kontaminácia bola hodnotená ako celkový obsah nepolárnych extrahovateľných látok (NEL), ktoré sú skupinovým ukazovateľom s významnou indikačnou hodnotou pri stanovení uhľovodíkov len v tých prípadoch, kedy možno jednoznačne dokázať, že skúmaný substrát obsahuje len ropné látky. Vo vzorkách kompostu môže byť obsah NEL nielen ropného, ale aj biogénneho pôvodu a nami použitou metódou to nebolo možné rozlíšiť. Preto naše sledovanie biodegradácie ropných látok stanovením NEL mohlo priniesť nepresnosti spôsobené zvyšujúcimi sa interferenciami látok zamieňanými za uhľovodíky. Ide hlavne o niektoré frakcie organickej zložky zemitého kompostu (humus, resp. humínové kyseliny) a vznikajúce prekurzory humusu, tzv. tranzienty biodegradácie, ktoré majú podobné fyzikálno - chemické vlastnosti ako humus, resp. humínové kyseliny (Poór 1997). Z uvedeného vyplýva, že účinnosť biodegradácie ropných látok kompostovaním je pravdepodobne vyššia, ako je to prezentované v tabuľke č. 5. Vo všeobecnosti technológia kompostovania nie je jednotná a volí sa v závislosti od stanoveného cieľa, ktorý sa má kompostovaním dosiahnuť. V našom prípade to v prvom rade bola biodegradácia ropných výrobkov v pôde a v druhom rade výroba humusového hnojiva. Z tohto a aj z ekonomického hľadiska (náklady na aeráciu) možno pokladať zo skúmaných variantov kompostovania za optimálny anaeróbny variant vo všetkých štyroch fázach kompostovania.

Úroda cukrovej repy a jej technologická akosť sú prezentované v tabuľkách č. 6 a 7.

Tabuľka č.6: Úrody cukrovej repy

Variant hnojenia Dávky hnojenia Úroda v kg.m-2
Buľvy Skrojky
1 A 7,7 9,0
2 B 8,7 9,2

A: (100 t kompostu K1.ha-1+ 50 kg N.ha-1 + 40 kg P.ha-1 + 90 kg K.ha-1) na jeseň a 50 kg N.ha-1 na jar

B: (50 t maštaľného hnoja.ha-1 + 50 kg N.ha-1 + 40 kg P.ha-1 + 90 kg K.ha-1) na jeseň a 50 kg N.ha-1 na jar

Tabuľka č. 7: Technologická akosť cukrovej repy

Variant hnojenia Technologická akosť Produkcia digesčného cukru v kg.m-2
Cukernatosť v % Necukry v mmol/100g
K Na α-aminoN
1 14,72 6,0 0,31 2,98 1,13
2 14,42 6,4 0,15 2,78 1,25

Z údajov tabuliek č. 6 a7 vyplýva, že aplikácia kompostu K1 neovplyvnila výraznejšie negatívne úrodu cukrovej repy a ani jej technologickú akosť, hoci v porovnaní s aplikovaným maštaľným hnojom sa dosiahla nižšia úroda buliev o 11 %. V prepočte na 1 ha úroda buliev predstavovala 77 ton pri produkcii 11,3 tony digesčného cukru z hektára. Z tabuľky č. 7 vidieť, že aplikácia kompostu pozitívne ovplyvnila obsah sacharózy v repe - bol o 0,3% vyšší ako v repe, kde bol namiesto kompostu aplikovaný maštaľný hnoj.

Úrody kukurice na zrno prezentuje tabuľka č. 8.

Tabuľka č. 8: Úroda kukurice na zrno

Variant hnojenia Dávky hnojív Úroda v kg.m-2
Nadzemná časť kukurice Zrno
1 A 6,5 2,16
2 B 5,9 1,87

A: (100 t kompostu K1. ha-1 + 75 kg N.ha-1 + 40 kg P.ha-1 + 90 kg K.ha-1 ) na jeseň a 37,5 kg N.ha-1 na jar

B: (50 t maštaľného hnoja.ha-1 + 75 kg N.ha-1 + 40 kg P.ha-1 + 90 kg K.ha-1 ) na jeseň a 37,5 kg N.ha-1 na jar

Z údajov v tabuľke č. 8 vyplýva, že zapravenie kompostu K1 úrodu ovplyvnilo pozitívne. Úroda nadzemnej biomasy kukurice i zrna bola vyššia ako úroda kukurice pestovanej so štandardným hnojením s maštaľným hnojom.

3. Záver

K biodegradácii ropných výrobkov v silne kontaminovaných pôdach kompostovaním možno s úspechom využiť čerstvý slamovitý nevyzretý maštaľný hnoj. Za 120 dní je tak možné degradovať ropné látky v pôde pri silnom znečistení naftou a motorovým olejom so 79 až 86 % účinnosťou. Kompostovaním je možné pôdu silne kontaminovanú ropnými výrobkami stabilizovať na zemitý netoxický kompost s vysokým obsahom humusových látok, vhodný na pestovanie cukrovej repy. Využitie kompostu pri pestovaní kukurice na zrno možno odporučiť až po prešetrení jeho vplyvu na kvalitatívne ukazovatele tejto plodiny.

Literatúra:

  1. Eszényiová A.: Asanácia pôdy znečistenej ropnými látkami biologickou cestou. Ropa a uhlie,37, 1995,č. 1,s. 62-66.
  2. Bičovský, K. - Šťastný, J.: Zkušenosti se sanací zemin. Odpady, 1997, č. 2, s.14-15.
  3. Bujnovský, R. et al.: Riešenie podmienok kompostovateľnosti biologického kalu z ČOV Slovnaft a.s. a využitia získaného kompostu. Priebežná správa. VÚPOP Bratislava 1999.
  4. Lhotský, R. - Koranda, K.: Biodegradace organických kontaminantu. Princípy, možnosti a omezení. Odpady, 1997, č. 2, s. 11-14.
  5.  Medveď, M.: Biodegradácia motorovej nafty v pôde. Odpady, 2006, č. 9, s. 35-38.
  6. Poór, J.: Interpretácia a spoľahlivosť výsledkov stanovenia nepolárnych extrahovateľných látok- vzorkovanie a analytické metódy. In: Zborník prednášok. Vzorkovanie a analytika pre ekológiu. Žilina 1997.

Článek: Tisknout s obrázky | Tisknout bez obrázků | Poslat e-mailem

Související články:

Rastliny – sila prírody na odstránenie znečistenia
Využití kompostu a netradičních plodin při dekontaminaci půdy znečištěné motorovou naftou
Výzkum využití trav pro energetické účely
Jak používat Expertní systém pro kompostování
Kompostování v ohradách
Kompost a kompostér
Výskyt škodlivých organizmů při kompostování
Využití kompostů a jiných organických přípravků v zemědělství

Zobrazit ostatní články v kategorii Bioodpady a kompostování

Datum uveřejnění: 29.8.2007
Poslední změna: 29.8.2007
Počet shlédnutí: 5270

Citace tohoto článku:
MEDVEĎ, Miroslav: Biodegradácia ropných výrobkov v silne kontaminovaných pôdach kompostovaním. Biom.cz [online]. 2007-08-29 [cit. 2018-12-14]. Dostupné z WWW: <https://biom.cz/cz/odborne-clanky/biodegradacia-ropnych-vyrobkov-v-silne-kontaminovanych-podach-kompostovanim>. ISSN: 1801-2655.

Komentáře:
ilustrační foto ilustrační foto ilustrační foto ilustrační foto ilustrační foto