Nuotekų dumblo ir jo pelenų poveikis kompostinio slieko (lot. Eisenia fetida) augimui ir biocheminiams rodikliams

Abstract

Daugiau nei du dešimtmečius nuotekų dumblo (angl. sewage sludge - SS) panaudojimas išlieka reikšminga atliekų valdymo dilema. Susidarančio SS kiekiai nuolat didėja, todėl žemės ūkyje bei miško plantacijose panaudojamo nuotekų dumblo kiekiai ES irgi didėja. Pastaraisiais metais SS kokybė gerėja dėl tobulėjančių technologijų. Tačiau susirūpinimą kelia tai, kad net po įvairių apdorojimo metodų išlieka dalis teršalų - sunkiųjų metalų, organinių teršalų ir pan. O jie yra linkę kauptis aplinkoje bei gyvuosiuose organizmuose ir gali sukelti neigiamą poveikį (Charlton et al., 2016). Todėl svarbu įvertinti galimą sukeliamą poveikį ir nustatyti optimalias tręšimo normas. Darbo tikslas – nustatyti SS ir jo pelenų poveikį kompostinio slieko (lot. Eisenia fetida) augimui, mirtingumui ir biocheminiams rodikliams. Tyrimo metu naudoto SS ir jo pelenų cheminių elementų koncentracijos neviršijo nustatytų leistinų rybų ir juos galima naudoti žemės bei miško ūkyje. Nustatyta, kad SS ir jo pelenai staigaus ūminio mirtingumo poveikio kompostiniu sliekui (lot. Eisenia fetida) nepadarė mažesnėse nei 200 t/ha koncentracijose, tačiau 200 t/ha SS koncentracijoje jau po 1 sav. užfiksuotas 50-60 % mirtingumas. SS koncentracija darė statistiškai reikšmingą įtaką sliekų mirtingumui (F=4,98; p<0,05). SS pelenų koncentracija, priešingai nei dumblo, nedarė statistiškai reikšmingos įtakos (F=1,19; p>0,05). Apskaičiuotos letalios koncentracijos (LC50), prie kurių žūva 50 % individų. Nuotekų dumblo pelenų (212,80 t/ha) LC50 buvo didesnė, nei nuotekų dumblo (136.2 t/ha). Todėl galima daryti prielaidą, jog nuotekų dumblo sukeltas toksinis poveikis buvo didesnis už pelenų. Rezultatai rodo, jog SS koncentracija darė statistiškai reikšmingą poveikį slieko augimui (F=3,88–67,02; p<0,05) 1–7 savaičių laikotarpyje. Tačiau pelenų sukeltas poveikis augimui buvo mažesnis, nei SS ir statistiškai reikšmingas tik 9-tą ir 7-tą tyrimo sav. (F=2,87-12,71; p<0,05). Ekspozicijos pabaigoje didžiausias slieko svoris abiejuose variantuose, užfiksuotas 25 t/ha koncentracijose. Po 9 sav. buvo ištirtas SS ir jo pelenų poveikis biocheminiams rodikliams. SS darė statistiškai reikšmingą poveikį: bendram baltymų kiekiui (F=9,63, p>0,05), CAT (F=4,54; p<0,05) ir GST (F=6,35; p<0,05) aktyvumui, o SS pelenai: GR aktyvumui (F=5,94; p<0,05) ir bendram baltymų kiekiui (F=4,54; p<0,05) ir jis buvo du kartus mažesnis nei SS. SS pelenai padarė tokį patį poveikį GST aktyvumui (F=6,35; p<0,05) kaip ir SS. Rezultatai rodo, kad didesnis oksidacinis stresas pasireiškė didesnėse nei 25 t/ha SS ir jo pelenų konc., kuriose užfiksuotas didžiausias apsauginių fermentų - CAT, GR, GST aktyvumas ir MDA koncentracijos.

For more than two decades, the use of sewage sludge (SS) remains a significant waste management problem. The amount of generated SS is constantly growing, so the amount of sewage sludge used in agriculture and forest plantations is also increasing in the EU. In recent years, quality of the SS has improved due to the technology development. However, there is concern that even after various treatment methods some contaminants like heavy metals, organic pollutants, etc. still remains. They tend to accumulate in the environment and in living organisms and can cause adverse effects. It’s important to assess it's potential impact and set a safe optimal fertilization norms. The aim of this study is to determine the effect of SS and its biochar on earthworm Eisenia fetida growth, mortality and biochemical parameters. Concentrations of SS and its biochar chemical elements did not exceed the permitted limits so it can be used in agriculture and forestry. The results showed that the SS and its biochar did not cause sudden acute mortality on the earthworm Eisenia fetida at concentrations below 200 t/ha, but at 200 t/ha SS concentration after 1 week 50-60 % mortality was recorded. SS concentracion had a significant effect on earthworm mortality (F=4.98; p<0.05). There was no significant effect of SS biochar concentration to mortality (F=1.19; p>0.05). Lethal concentrations (LC50) was calculated at which 50% of individuals die. The LC50 of SS biochar (212.80 t/ha) was higher than sewage sludge (136.2 t/ha). So the toxic effect of sewage sludge is higher than biochar. SS concentration had a significant effect on earthworm growth (F = 3.88-67.02; p <0.05) over a period of 1-7 weeks. Biochar had lower effect on growth than SS and statistically significant only at the 9th and 7th study weeks (F=2.87-12.71; p<0.05). At the end of the exposition the maximum weight of the earthworm in both variants was recorded at 25 t/ha. After 9 weeks SS and it's biochar effect on biochemical parameters was investigated. The results showed that SS had a significant effect on the total protein content (F=9.63, p> 0.05), CAT (F=4.54; p<0.05) activity and the biochar had significant effent on GR activity (F=5.94; p<0.05) and total protein content (F = 4.54; p <0.05) which was twice as low as SS. Biochar and SS had the same signifficant effect on GST activity (F=6.35; p<0.05). Higher oxidative stress level was observed at higher than 25 t/ha SS and biochar concentracion. We have found that optimal fertilization norm for sewage sludge and biochar are 25 t/ha. This concentration will increase soil fertility, but will not have a negative impact on the compost earthworm (Eisenia Fetida).