Διερεύνηση νέων μεθόδων σταθεροποίησης αφυδατωμένης ιλύος αστικών λυμάτων και αξιολόγηση της αγρονομικής της χρήσης
Authors: Σαμαρά Ευτυχία 
Published: January 2023

Οι στόχοι της διατριβής ήταν: α) η αξιολόγηση ορισμένων ορυκτών της αργίλου ως πιθανών υλικών σταθεροποίησης της ιλύος αστικών λυμάτων, β) η διατήρηση όσο το δυνατόν μεγαλύτερων ποσοτήτων αζώτου (Ν) της ιλύος, με την κατάλληλη αναλογία ανάμιξης ορυκτού:ιλύος και γ) η εκτίμηση της επίδρασης της παραγόμενης σταθεροποιημένης ιλύος στις ιδιότητες του εδάφους και στην ανάπτυξη του λόλιου (Lolium perenne L.) ως φυτού δείκτη.Εννιά ορυκτά της αργίλου από περιοχές της Ελλάδας, μπεντονίτης χαμηλής και υψηλής ποιότητας, κορεσμένος με νάτριο (Na) μπεντονίτης χαμηλής και υψηλής ποιότητας σαπωνίτης, ατταπουλγίτης, μικτή άργιλος σαπωνίτη-ατταπουλγίτη, θερμικά τροποποιημένος ατταπουλγίτης και ζεόλιθος (κλινοπτιλόλιθος), και επιπλέον υδροξείδιο του ασβεστίου [Ca(OH)2] προστέθηκαν σε αφυδατωμένη ιλύ αστικών λυμάτων σε αναλογίες 0-30% (σε υγρό βάρος) (μεταχειρίσεις). Μετά από 35 και 70 ημέρες εξισορρόπησης-αεροξήρανσης, όλα τα μίγματα αξιολογήθηκαν ως προς την μείωση του μικροβιακού φορτίου, το pH, την περιεκτικότητα σε οργανική ουσία και την συγκέντρωση NO3-N και ΝΗ4-Ν. Στις μεταχειρίσεις ιλύος με την μεγαλύτερη μείωση μικροβιακού φορτίου έγιναν περαιτέρω αναλύσεις για την εκτίμηση της λιπαντικής ικανότητάς τους.Από τις μεταχειρίσεις της ιλύος του αρχικού πειράματος, επιλέχθηκαν οι τρεις με τα ορυκτά, και συγκεκριμένα με τον μπεντονίτη χαμηλής ποιότητας, την μικτή άργιλο σαπωνίτη-ατταπουλγίτη και τον ζεόλιθο σε αναλογία 30%, όπως επίσης και αυτή με 10% Ca(ΟΗ)2 καθώς και η αφυδατωμένη ιλύς χωρίς προσθήκη εδαφοβελτιωτικών υλικών. Μετά από εξισορρόπηση-αεροξήρανση των εδαφοβελτιωτικών υλικών προσδιορίστηκε το μικροβιακό φορτίο τους καθώς και κάποιες ιδιότητές τους. Όλα τα προαναφερόμενα υλικά προστέθηκαν σε ένα αλκαλικό και ένα όξινο έδαφος, σε αναλογίες 1 και 3% και χρησιμοποιήθηκαν σε πείραμα με δοχεία για την ανάπτυξη λόλιου. Επιπλέον, υπήρχαν άλλες δύο μεταχειρίσεις, συγκεκριμένα, ανόργανη λίπανση με εφαρμογή 300-180-225 mg kg-1 Ν-Ρ-Κ και ο μάρτυρας, χωρίς προσθήκη ανόργανης ή οργανικής λίπανσης.Από όλες τις μεταχειρίσεις της ιλύος με τα ορυκτά, το μικροβιακό φορτίο παρουσίασε την μεγαλύτερη μείωση με την εφαρμογή των δύο μπεντονιτών, του ατταπουλγίτη, της μικτής αργίλου σαπωνίτη-ατταπουλγίτη και του ζεόλιθου στην αναλογία 30%. Αυτές οι μεταχειρίσεις, έδειξαν και αξιόλογη συγκράτηση του διαθεσίμου ανόργανου Ν, με τις μεταχειρίσεις του ατταπουλγίτη και του ζεόλιθου να περιέχουν τις σημαντικά υψηλότερες ποσότητες ΝΟ3-Ν και ΝΗ4-Ν, αντίστοιχα. Όσον αφορά στο υδατοδιαλυτό ανόργανο Ν, παρόμοια αποτελέσματα βρέθηκαν στην μεταχείριση του ζεόλιθου, ενώ οι μεταχειρίσεις με τους μπεντονίτες είχαν τις σημαντικά υψηλότερες συγκεντρώσεις ΝΟ3-Ν. Επίσης, αξιοσημείωτες ποσότητες υδατοδιαλυτού φωσφόρου (Ρ) μετρήθηκαν σε όλες τις περιπτώσεις της επεξεργασμένης ιλύος με τα ορυκτά. Η ασβεστοποιημένη ιλύς είχε την χαμηλότερη συγκέντρωση υδατοδιαλυτού, ανόργανου Ν και Ρ. Όσον αφορά στα μικροθρεπτικά στοιχεία, μόνο ο ψευδάργυρος (Zn) και το βόριο (Β) ήταν ανιχνεύσιμα στο υδατοδιαλυτό κλάσμα και στις πέντε μεταχειρίσεις της ιλύος με τα ορυκτά. Τα βαρέα μέταλλα, τα οποία ρυθμίζουν την γεωργική χρήση της ιλύος σύμφωνα με την νομοθεσία, ήταν πολύ χαμηλότερα από τα όρια που έχουν θεσπιστεί και χαμηλότερα και από την ανεπεξέργαστη ιλύ, εκτός των νικελίου (Ni) και χρωμίου (Cr) στις μεταχειρίσεις με τον ατταπουλγίτη και την μικτή άργιλο σαπωνίτη-ατταπουλγίτη.Τα εδαφοβελτιωτικά υλικά επηρέασαν με διαφορετικό τρόπο το pH των εδαφών και αύξησαν σημαντικά την ECse και των δύο εδαφών, η οποία όμως παρέμεινε κάτω από το κρίσιμο όριο αλάτωσης των 4 dS m-1. Επίσης, αύξησαν τα διαθέσιμα ποσά των NO3-N, P και καλίου (Κ) στα επίπεδα των 23-107 και 10-29, 29-79 και 33-87, και 132-675 και 70-570 mg kg-1, για το αλκαλικό και το όξινο έδαφος, αντίστοιχα, σε σχέση με τον μάρτυρα. Οι ολικές συγκεντρώσεις του καδμίου (Cd) και υδραργύρου (Hg) δεν ήταν ανιχνεύσιμες, ενώ αυτές των χαλκού (Cu), Zn, Ni και μόλυβδου (Pb) ήταν κάτω του μισού των αποδεκτών ορίων που έχουν θεσπιστεί από την νομοθεσία. Η μικροβιακή αναπνοή και η βιομάζα του άνθρακα (Cmic) αυξήθηκαν με την εφαρμογή όλων των εδαφοβελτιωτικών υλικών, ιδιαίτερα στην υψηλότερη δόση. Και οι δύο δόσεις προσθήκης των εδαφοβελτιωτικών υλικών στα εδάφη αύξησαν την απόδοση σε βιομάζα του λόλιου στα δύο εδάφη, η οποία ήταν 37-67% και 54-79% μεγαλύτερη από αυτήν του μάρτυρα για τις αναλογίες 1 και 3%, αντίστοιχα.Όσον αφορά στην υπολειμματική δράση, όλες οι μεταχειρίσεις με τα εδαφοβελτιωτικά υλικά αύξησαν το pH και την ECse, σε σχέση με τον μάρτυρα, όχι όμως σε προβληματικά επίπεδα (ιδιαίτερα η ECse ήταν κάτω από τα 2 dS m-1). Σχετικά με τις διαθέσιμες συγκεντρώσεις των θρεπτικών στοιχείων, προσοχή πρέπει να δοθεί στις αυξημένες τιμές του Olsen-P με την εφαρμογή της μεγαλύτερης δόσης των εδαφοβελτιωτικών υλικών με τα ορυκτά, καθώς και με την εφαρμογή της ασβεστοποιημένης και της αεροξηραμένης ιλύος. Αξίζει να σημειωθεί η θετική επίδραση της μεταχείρισης της ιλύος με τον ζεόλιθο στην υπολειμματική συγκέντρωση του Κ και στα δύο εδάφη. Σχετικά με τα βαρέα μέταλλα, η κινητικότητα τους αυξήθηκε σε όλες τις μεταχειρίσεις, με τις υψηλότερες διαθέσιμες τιμές να παρατηρούνται με την εφαρμογή της ασβεστοποιημένης και της αεροξηραμένης ιλύος.Συνοψίζοντας, ορισμένα ορυκτά της αργίλου, όπως ο μπεντονίτης, η μικτή άργιλος σαπωνίτη-ατταπουλγίτη και ο ζεόλιθος είναι υλικά που μπορούν να σταθεροποιήσουν την αφυδατωμένη ιλύ και να μειώσουν το μικροβιακό φορτίο με σκοπό την αγροκομική χρήση της. Επιπλέον, τα εδαφοβελτιωτικά υλικά που προκύπτουν έχουν ικανοποιητική αξία ως λιπάσματα, γεγονός που αποδείχτηκε από την θετική επίδρασή τους τόσο στην γονιμότητα των δύο εδαφών όσο και στην ανάπτυξη λόλιου. Επομένως, αυτά θα μπορούσαν να αξιοποιηθούν στην γεωργία. Από τις δύο αναλογίες προσθήκης των εδαφοβελτιωτικών υλικών, η αναλογία 1% φαίνεται να είναι ασφαλής για το περιβάλλον, επιδρώντας ταυτόχρονα θετικά στην γονιμότητα του εδάφους και την απόδοση των φυτών. Όμως, σε κάθε περίπτωση, πρέπει να λαμβάνονται υπόψη πιθανές ανεπιθύμητες συνέπειες για το περιβάλλον.