Aplikace kalů z ČOV na zemědělskou půdu s ohledem zejména na obsah těžkých kovů v kalech Charakteristika kalů z ČOV z hlediska použití na zemědělské půdě Čistírenské kaly jsou složitou heterogenní suspenzí anorganických a organických látek odsazených z odpadních vod nebo vzniklých při technologických procesech čištění odpadních vod (KOLÁŘ, KUŽEL, 2000). Jsou bohatým zdrojem organické hmoty, základních živin i stopových prvků a mohou zlepšovat fyzikálně-chemické i biologické vlastnosti půd. Z živin jsou v kalech významně zastoupeny především dusík a fosfor, obsah draslíku bývá většinou nízký. Reakce kalu je většinou neutrální až alkalická. Obsah přístupných živin v čistírenských kalech je významný, ale značně variabilní mezi čistírnami, zatímco u jednotlivých čistíren je poměrně stabilní (VÚRV;2000). Aplikace kalů z ČOV na zemědělskou půdu Aplikace na zemědělskou půdu je jedním z nejrozumnějších způsobů využití čistírenských kalů (VALEČKO, 2003). Naše zemědělství, vzhledem ke snížení produkce statkových hnojiv a spotřeby průmyslových hnojiv, potřebuje alternativní zdroje minerálních a organických látek, což by mohly být právě čistírenské kaly, ale jejich použití je značně omezeno přítomností
nežádoucích
toxických
prvků
(VÚRV;2000)
(zejména
ve
zvýšených
koncentracích těžkých kovů (Zn, Cu, Co, Pb, Hg, Cr, Cd) (KOLÁŘ, KUŽEL, 2000)), rizikových organických látek a patogenních mikroorganismů (VÚRV;2000). Takže podle současné legislativy (zákon č. 185/2001 Sb. o odpadech a vyhláška MŽP č. 382/2001 Sb. o podmínkách použití upravených kalů na zemědělské půdě) je značně omezen objem kalů přímo použitelných k hnojení zemědělské půdy (VALEČKO, 2003). A tak stále se zvyšující produkce odpadních čistírenských kalů, která zároveň představuje i rostoucí požadavky na jejich likvidaci, se stává vážným ekologickým problémem u nás i v zahraničí (RŮŽEK, KUSÁ, MÜHLBACHOVÁ, 1997). Produkce kalů z ČOV v absolutní sušině je cca 200 000 t/rok (POH ČR, 2003) a vzhledem k mezinárodním dohodám a závazkům by mělo dojít v nejbližších letech k vybudování čističek odpadních vod ve všech obcích nad 2000 obyvatel, čímž se produkce kalů ještě zvýší (VÚRV;2000). V příštích letech je odhadována na 220 až 340 kt sušiny za rok. (RŮŽEK, KUSÁ, MÜHLBACHOVÁ, 1997) Na kvalitu a hygienickou nezávadnost kalů aplikovaných na půdu jsou kladeny stále větší nároky (VÚRV;2000). Podle vyhlášky 382/2001 Sb. musí být při aplikaci upravených
čistírenských kalů na zemědělskou půdu dodrženy mezní hodnoty koncentrací vybraných rizikových látek a prvků v kalech. Na zemědělskou půdu mohou být použity pouze kaly, které vyhovují
mezním
hodnotám koncentrací vybraných rizikových látek a prvků a
mikrobiologickým kritériím, stanoveným vyhláškou. Tab. 1 Mezní hodnoty koncentrací vybraných rizikových látek a prvků v čistírenských kalech pro jejich použití na zemědělské půdě podle vyhlášky 382/2001 Sb. o podmínkách použití upravených kalů na zemědělské půdě:
Mezní (maximální) hodnoty koncentrací v kalech (mg/kg sušiny)
Riziková látka As Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn AOX PCB (suma kongenerů 28+52+101+138+153+180)
30 5 200 500 4 100 200 2500 500 0,6
Tab. 2 Mikrobiologická kritéria pro použití kalů na zemědělské půdě Přípustné množství mikroorganismů v 1 gramu sušiny aplikovaných kalů
Kategorie kalů
Termotolerantní koliformní bakterie
Enterokoky
Salmonella sp.
I II
< 10 E3 10E3 - 10E6
< 10 E3 10E3 - 10E6
negativní nález nestanovuje se
(VYHLÁŠKA 382/2001 Sb.) Problematika organických látek v kalech je stále nedostatečně sledována, v ČR se monitoring organických látek v kalech systematicky neprovádí (VÚRV;2000). Upraveným kalem se dle zákona 185/2001 Sb. o odpadech rozumí kal, který byl podroben biologické, chemické nebo tepelné úpravě, dlouhodobému skladování nebo jakémukoliv jinému vhodnému procesu tak, že se významně sníží obsah patogenních organismů v kalech, a tím zdravotní riziko spojené
s jeho aplikací (ZÁKON 185/2001 Sb. O ODPADECH). V zemědělství by kaly měly být používány jen tehdy, kdy to půda či rostliny potřebují a zároveň je vyloučeno ohrožení zdraví zvířat nebo lidí, poškození kvality podzemních a povrchových vod a ohrožení dlouhodobé kvality půdy a mikroorganismů v ní žijících (VÚRV;2000). V půdě, na které mohou být použity kaly, nesmějí být překročeny mezní hodnoty koncentrace vybraných rizikových látek. Tab. 3 Mezní hodnoty koncentrací vybraných rizikových prvků v extraktu lučavkou královskou v mg/kg sušiny v půdě podle vyhlášky 382/2001 Sb. Běžné půdy Písky, hlinité písky, štěrkopísky
As 20 15
Cd 0,5 0,4
Cr 90 55
Cu 60 45
Hg* 0,3 0,3
Ni 50 45
Pb 60 55
Zn 120 105
*celkový obsah (VYHLÁŠKA 382/2001 Sb.) Trendy v nakládání s kaly z ČOV Ve VÚV T.G.M. byl proveden v roce 2000 výzkum zaměřený na zjištění podílů hlavních způsobů nakládání s kaly z ČOV. Tab. 4 Způsoby nakládání s kaly z ČOV dle výzkumu provedeného VÚV T.G.M. Způsoby nakládání Přímé využití v zemědělství Rekultivace Kompostování Skládkování Spalování Ostatní
Podíl celkové produkce sušiny kalu (%) 27 - 34 17 18 -24 21 1 3
(POH ČR, 2003) V následujících letech se bude podíl skládkovaných kalů snižovat, díky implementaci směrnic EU do české legislativy a naopak vzroste množství recyklovaných, spalovaných i jinak využívaných kalů (VÚRV;2000).
Těžké kovy v kalech z ČOV V rozmezí hodnot pH, které kaly obvykle mají, se kovy v kalech vyskytují ve velké míře v nerozpustné formě. Biologická dostupnost těžkých kovů není v přímé korelaci s jejich celkovou koncentrací v kalu ani v půdě (COPPOLA et al., 1988). Dostupnost těžkých kovů z čistírenských kalů pro rostliny je dána hlavně půdními vlastnostmi (PAVLÍKOVÁ et al., 1998), stejně jako mobilita kovů v půdě po aplikaci čistírenských kalů závisí hlavně na chemických a fyzikálních vlastnostech systému kal-půda. Současný výskyt více než jednoho těžkého kovu v čistírenských kalech v nadměrném množství, může po aplikaci kalu způsobit zesílenou (synergickou) toxicitu v půdě (COPPOLA et al., 1988). Dostupnost těžkých kovů pocházejících z čistírenských kalů klesá v pořadí (Cd + Zn) > (Ni + Cu) > (Pb + Cr). Cd a Zn jsou obecně nejdostupnější kovy s transferfaktorem 1 – 10, Ni a Cu jsou mnohem méně dostupné, mají trasferfaktor 0,1 –1, zatímco Pb a Cr 0,01 – 0,1. Příčinou tak nízkého transferfaktoru u Pb a Cr je nejspíše relativně silná vazba těchto prvků v půdě. Transferfaktor je podíl koncentrace prvku v rostlině ku koncentraci prvku v půdě (SAUERBECK, D. R., 1991). Kovy pocházející z čistírenských kalů jsou akumulovány převážně v povrchových vrstvách půdy.
Zn
je
nejdostupnější
prvek
pro
organismy
z kovů
obsažených
v kalech.
(CIBULKA,1991) Za účelem zabezpečení zdravotně nezávadné zemědělské produkce a současně jako podpora pro zabezpečování plnění produkčních i ekologických funkcí zemědělských ekosystémů provádí Ministerstvo zemědělství ČR sledování kvality půdy a vstupů látek do půdy. Ústřední kontrolní a zkušební ústav zemědělský realizuje programy monitoringu zemědělských půd a kromě jiného i kontrolu kalů z čistíren odpadních vod. Tab. 5 Zjištěné hodnoty obsahů rizikových prvků ve vzorcích kalů z 203 ČOV za rok 2000 (v mg/kg suš.) Prvek Průměr Medián Min. Max. Počet
As
Cd
Cr
Cu
Hg
Mo
Ni
Pb
Zn
13,9 8,4 0,5 144,0 329,0
2,79 2,10 0,50 21,00 341,00
193,1 57,0 11,9 16 725,0 341,0
241,3 190,0 16,6 2 360,0 341,0
3,39 3,11 0,37 18,80 341,00
4,3 4,1 0,3 11,0 224,0
41,7 34,2 3,0 433,0 340,0
113,7 75,5 7,2 2 410,0 341,0
1 425,0 1 240,0 179,0 12 200,0 337,0
(SÁŇKA, 2001).
Autor: Jana Hrnčířová (The Waste)
Seznam použité literatury: 1. Cibulka, J. a kol.: Pohyb olova, kadmia a rtuti v biosféře, 1. vydání, Academia Praha 1991, 432 s. 2. Coppola, S.; Dumontet, S.; Pontonio, M.; Basile, G. and Marino, P. Effect of Cadmium-bearing Sewage Sludge on Crop Plants and Microorganisms in Two Different Soils. Agriculture, Ecosystems and Environment. 1988, vol.20, p. 181-194. 3. Kolář, L., Kužel, S.: Odpadové hospodářství, 2000, Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, Zemědělská fakulta, 193 s. 4. Pavlíková, D., Tlustoš, P., Száková, J., Balík, J. and Kaewrahun, S. Effect of application of sewage sludge on Cd, Pb and Hg accumulation in spinach biomass. Chemical Papers 1998, 52, p.577-578 5. Plán odpadového hospodářství ČR z r. 2003 6. Růžek, P., Kusá, H., Mühlbachová, G. Využití různě zpracovaných kalů z ČOV v zemědělství, Sborník Cizorodé látky v zemědělských ekosystémech, s. 92 – 101,VÚRV, 1997 7. Sauerbeck, D. R. Plant, element and soil properties governing uptake and availability of heavy metals derived from sewage sludge. Water, Air and Soil Pollution, 1991, vol. 57-58, p. 227-237 8. Sáňka, M. Sledování a vyhodnocování půdních vlastností a vstupů látek do půdy. Chemické listy, 2001, vol. 95, s. 584-589 9. Valečko, Z. Čistírenské kaly – proklaté nebo životodárné?, 2003 , dostupné z www.biom.cz 10. VÚRV Praha Ruzyně, Komise výživy rostlin: Možnosti využití kalů z ČOV v zemědělství, Sborník přednášek z odborného semináře, VÚRV Praha 2000, 69 s. 11. Vyhláška 382/2001 Sb. o podmínkách použití upravených kalů na zemědělské půdě 12. Zákon 185/2001 Sb. o odpadech
