Streszczenie: Podczas procesu oczyszczania ścieków metale są z nich usuwane i kumu-lują się w osadach ściekowych. Proces ten może mieć wpływ na dalszy prze-bieg stabilizacji osadów ściekowych, a tym samym może uniemożliwić ich przyrodnicze oraz rolnicze wykorzystanie. Znajomość całkowitej zawartości metali ciężkich w osadach ściekowych nie obrazuje jednak potencjalnego zagrożenia jakie stwarzają. Toksyczność metali ciężkich silnie zależy od for-my fizyczno-chemicznej w jakiej one występują. W osadach ściekowych me-tale ciężkie występują w postaci rozpuszczonej, wytrąconej, współstrąconej z tlenkami metali, zaadsorbowanej lub zasocjowanej na cząstkach biologicz-nych. Ponadto mogą mieć formę tlenków, wodorotlenków, siarczków, siar-czanów, fosforanów, krzemianów, organicznych połączeń w postaci kom-pleksów huminowych oraz związków z cukrami złożonymi. Obowiązujące w Polsce przepisy określające maksymalne zawartości metali ciężkich w komu-nalnych osadach ściekowych stosowanych do celów rolniczych i przyrodniczych dotyczą całkowitej zawartości ołowiu, kadmu, rtęci, niklu, cynku, miedzi oraz chromu. Celem przeprowadzonych badań była ocena mo-bilności metali ciężkich w osadach ściekowych z wybranych oczyszczalni ścieków zlokalizowanych na terenie centralnej Polski. Ustabilizowane osady ściekowe pochodzące z oczyszczalni ścieków poddano ekstrakcji sekwencyjnej według metodyki proponowanej przez Community Bureau of Reference (BCR). Cynk, kadm, ołów i nikiel oznaczono metodą dodawania wzorca na spektrofotometrze ab-sorpcji atomowej Perkin-Elmer 3100 FAAS-BG (przy włączonym korektorze tła BG). Chrom oraz miedź badano techniką FAAS. Analiza sekwencyjna wy-kazała obecność metali ciężkich we wszystkich frakcjach BCR (FI, FII, FIII, FIV). Zastosowanie analizy specjacyjnej do badania zawartości metali cięż-kich w osadach ściekowych pochodzących z 23 oczyszczalni ścieków cen-tralnej Polski umożliwiło określenie udziału form mobilnych, w tym również rozpuszczalnych w wodzie, w stosunku do ich sumarycznej zawartości. In-formacja ta jest pomocna przy ocenie zdolności migracji metali z osadów ściekowych do środowiska gruntowo-wodnego. W przypadku analizowanych metali procentowy udział poszczególnych frakcji metali ciężkich w osadach ściekowych zależał od pH osadów. Również wskaźnik LOI wpływał na mobilność metali ciężkich. Otrzymane wyniki po-zwalają na stwierdzenie, że udział frakcji mobilnych metali ciężkich w bada-nych osadach ściekowych maleje ze wzrostem RLM oczyszczalni ścieków. Wykazano, że oczyszczalnie relatywnie duże generują osady ściekowe, w których metale ciężkie występują głównie w połączeniach niemobilnych, nie mających istotnego znaczenia w aspekcie toksykologicznym. Uwzględnienie frakcji metali ciężkich w normatywach regulujących przyrodnicze użytkowa-nie osadów ściekowych pozwoliłoby na optymalne wykorzystanie właściwo-ści nawozowych osadów ściekowych.
Abstract: In wastewater treatment, metals are removed and they are accumulated in sewage sludge. The process may affect further stabilisation of sewage sludge, thus making it impossible to use sludge in agriculture and for land reclamation and other non-agricultural uses. The total content of heavy metals in sewage sludge, if known, does not, however, show the potential hazards they pose. The toxicity of heavy metals strongly depends on the physical and chemical forms in which they occur. In sewage sludge, heavy metals can be dissolved, precipitated, co-precipitated with metal oxides, adsorbed or associated on bio-particles. Heavy metals come as oxides, hydroxides, sulphides, sulphates, phosphates, silicates, organic connections in the form of humic complexes, and compounds with complex sugars. The regulations binding in Poland that define the maximum content of heavy metals in communal sewage sludge used in agriculture and for other non-agricultural uses concern the total content of lead, cadmium, mercury, nickel, zinc, copper and chromium. The aim of the investigations was to assess the mobility of heavy metals in sewage sludge from selected sewage treatment plants located in central Poland. Stabilised sewage sludge from sewage treatment plants was subjected to sequential extraction following the methodology recommended by Community Bureau of Reference (BCR). Zinc, cadmium and lead were determined with the standard addition method using Perkin-Elmer 3100 FAAS-BG atomic absorption spectrophotometer (with background correction BG switched on). Chromium and copper were examined using the FAAS technique. Sequence analysis showed the presence of heavy metals in all BCR fractions (FI, FII, FIII, FIV). The use of speciation analysis for examining the content of heavy metals in sewage sludge from 23 sewage treatment plants located in central Poland made it possible to determine the proportions of mobile forms, including those water-soluble, in the total content. The information is helpful when assessing the capability of metal migration from sewage sludge to soil and water environment.
As regards the metals being examined, the percentage content of individual fractions of heavy metals in sewage sludge depended on sludge pH. Limiting oxygen index (LOI) also affected the mobility of heavy metals. On the basis of the results of investigations it can be stated that the content of mobile fractions of heavy metals in sewage sludge decreases with an increase in population equivalent (PE) of the sewage treatment plant. It was shown that relatively large sewage treatment plants generate sewage sludge with heavy metals occurring most often in non-mobile connections, which are of minor importance from the toxicological standpoint. As regards the standards that cover the use of sewage sludge for land applications, taking into account heavy metal fractions would make it possible to optimally utilize the fertilizing properties of sewage sludge.
