ÖSSZEFOGLALÁS

A nyíregyházi földmedencében rothasztott, búzaszalmával komposztált szennyvíziszap, a debreceni anaerob módon rothasztott, majd víztelenített szennyvíziszap, valamint a miskolci granulált, riolittufa őrleménnyel és karbidmésszel érlelt szennyvíziszap talajra és takarmánynövényekre gyakorolt hatását tanulmányoztam iszapterheléses tenyészedényes kísérletsorozatban 2001-2003 között a Nyíregyházi Főiskola Táj- és Környezetgazdálkodási Tanszékének növénynevelő fényszobájában. A szennyezetlen Ramann-féle rozsdabarna erdőtalajt először 2,5%, illetve 10% (m/m) szennyvíziszappal kezeltük, majd a következő tenyészedényes kísérletekben az iszapok arányát a kezdeti 2,5%-os kis dózisról 5%-ra, majd 7,5%-ra, végül 10%-ra emeltük. A nagyobb, 10%-os kezdeti dózist 15%-ra emeltük, és ezt az arányt a továbbiakban nem változtattuk meg. Az iszapterheléses kísérletsorozatban a jelzőnövények rozs (Secale cereale L. cv. Kisvárdai legelő), szudánifű (Sorghum bicolor (L.) Moench x Sorghum sudanense (Piper) Stapf. cv. Gardavan), őszi káposztarepce (Brassica napus L. ssp. oleifera Metzg. Ap. Sinsk. cv. Emerald), takarmányborsó (Pisum sativum L. (partim) cv. IP 5) sorrendben követték egymást.

Az eredmények az alábbiakban foglalhatók össze:

1. Az alkalmazott különböző módon előkezelt települési szennyvíziszapok a vizsgált toxikus elemeket (Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn) más-más kémiai formában tartalmazzák. Az iszapok cink-, kadmium- és réztartalma döntően a Lakanen-Erviö oldható frakcióban jelenik meg, mely a növények általi könnyű felvehetőségre utal. A háromlépcsős frakcionált fémkivonási vizsgálat eredményei szintén a cink, kadmium és réz, valamint az ólom növényekben való megjelenésére utalnak.
2. A kijuttatott szennyvíziszapok hatására a kontrollhoz képest nőtt a nehézfémek, elsősorban a réz és cink mennyisége a kezelt talajban. A szennyvíziszapok többszöri, kis adagokban kijuttatott mennyiségei nagyobb mértékű nehézfém-felhalmozódást idéztek elő, mint a két részletben kijuttatott nagyobb dózisú kezelések.
3. Az iszapokkal kezelt talajban az „összes” és a „felvehető” nehézfém-koncentrációk aránya elemenként eltérő volt. A réz, cink és kadmium mobilitása fokozott, a króm talajbani megkötődése a legkifejezettebb.
4. A nehézfémek eloszlásának jellege a növényi szervekben fémfüggő, ugyanakkor általánosítható, hogy a nehézfémek elsősorban a gyökerekben jelennek meg, ami a zöldtömeg takarmányozási célú hasznosítása szempontjából kedvező. A föld feletti biomasszában az esszenciális réz és cink dúsulása mérhető, ez azonban a növények takarmányértékét nem veszélyezteti.
5. A települési szennyvíziszapok növelik a növények szárazanyag-hozamát, így megfelelő dóziskalibrálás után előnyösen használhatók a takarmánynövények biomassza-termelésének fenntartására és fokozására.
6. A települési szennyvíziszapok szakszerű mezőgazdasági alkalmazásuk esetén pozitív hatást gyakorolhatnak a talajbiológiai életre, amely lényeges a talaj anyagforgalmi dinamikájának javításában, a talaj termékenységének fokozásában.
7. A jelzőnövények szárazanyag-termelése, valamint a talajmikrobiológiai vizsgálatok alapján az anaerob rothasztás hatásos előkezelésnek bizonyult. A talaj toxikuselem-összetételére gyakorolt hatás, valamint a tesztnövények nehézfém-akkumulációjának vizsgálata alapján ugyanakkor az iszap granulálása, illetve ásványi anyagokkal való keverése és érlelése javasolható, mint gyakorlatban alkalmazandó iszapkezelési eljárás.

SUMMARY

Effect of the sewage sludge from Nyíregyháza (which was composted with wheat straw after digestion in earth-basin), sewage sludge from Debrecen (which was anaerobically digested, and was dewatered), and sewage sludge from Miskolc (which was mixed with rhyolite tuff and carbide lime, and was matured after granulation) on the soil and fodder plants was studied in pot experiments. The sewage sludge loading experiments were performed in the growth chamber of the College of Nyíregyháza, Department of Land and Environmental Management between 2001 and 2003. Test plants were grown on uncontaminated soil (Ramann’s rusty brown forest soil) and on soil–sewage sludge mixtures. At the beginning of the experiment series the rate of municipal sewage sludges from Nyíregyháza, Debrecen and Miskolc was 2.5% or 10% (m/m), respectively. In the following pot experiments the low 2.5% dose of sewage sludges was raised to 5%, then to 7.5%, finally to 10% (m/m). In case of higher 10% dose the rate of sewage sludges in mixtures was enhanced to 15%, then later this value remained unchanged in soil–sludge mixture. The test plants were in order: rye (Secale cereale L. cv. Kisvárdai legelő), sudangrass (Sorghum bicolor (L.) Moench x Sorghum sudanense (Piper) Stapf. cv. Gardavan), winter rape (Brassica napus L. ssp. oleifera Metzg. Ap. Sinsk. cv. Emerald), and fodder pea (Pisum sativum L. (partim) cv. IP 5).

The results of my research are the following:

1. The variously pre-treated municipal sewage sludges contain the studied toxic elements (Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn) in various chemical forms. Zn, Cd and Cu in sludges are present primarily in the Lakanen-Erviö fraction, indicating potential plant availability of these elements. The results of sequential chemical extraction confirmed also the potential bioavailability of Zn, Cd, Cu and Pb.
2. The applied sewage sludges enhanced the concentration of heavy metals (mostly Cu and Zn) in treated soil as compared to the control. The repeated low dose-applied sewage sludges more enhanced heavy metals’ concentration in soil than higher doses applied in two parts.
3. The rate of „total” and „phytoavailable” heavy metal concentrations in sludge-treated soil was different in case of each element. Cu, Zn and Cd were present in soil fraction that was potentially available for plant uptake. The mobility and phytoavalability of Cr was definitively lower since it was bound to soil colloids.
4. Generally heavy metals were accumulated prevalently in the roots of test plants, which could be advantageous in case of animal feeding of biomass. Enhanced levels of essential Cu and Zn were measured in aboveground tissues of test plants. This, however does not decrease directly the fodder value of the test plants.
5. Application of municipal sewage sludges enhanced the dry matter yield of fodder plants. After a suitable dose calibration, therefore, municipal sewage sludges can be used successfully for increasing biomass productivity of fodder plants.
6. When appropriately used in agriculture, studied sewage sludges may have a positive influence on the biological activity of the soil, having a beneficial effect on the dynamics of the nutrient cycles and enhancing soil fertility.
7. According to dry matter yields and soil microbiology examinations anaerobically digestion was the most advantegeous pre-treatment of sewage sludges. Regarding the toxic element concentration in sludge-treated soil and heavy metal accumulation in test plants, however, granulation and maturation with mineral substances such as rhyolite tuff and carbid lime is the most adequate treatment of sludges.