Biyosolidlerin Bitki Yetiştiriciliğinde Değerlendirilmesi Biyosolidler bitki beslenmesi için gerekli olan birçok elementi değişik oranlarda içerir. Özellikle.

... konulu sunumlar: "Biyosolidlerin Bitki Yetiştiriciliğinde Değerlendirilmesi Biyosolidler bitki beslenmesi için gerekli olan birçok elementi değişik oranlarda içerir. Özellikle."— Sunum transkripti:

1

2 Biyosolidlerin Bitki Yetiştiriciliğinde Değerlendirilmesi Biyosolidler bitki beslenmesi için gerekli olan birçok elementi değişik oranlarda içerir. Özellikle azot, fosfor ve organik madde ile iz elementler yönünden zengindir. Biyosolidlerin bitki besin elementi içerikleri ve bunların bitkilere yarayışlılıkları birçok faktör tarafından etkilenir. Bunlar, atıksuyun kaynağı, atıksu arıtma yöntemi ve biyosolidlerin üretildiği atık çamur yöntemidir. Farklı tip biyosolidlerin üretiminde kullanılan arıtma prosesleri, biyosolitin alkalinite, organik madde kapsamı, bitki besin elementi miktarı (özellikle azot ve fosfor) ve patojen kapsamlarını etkiler. Ağır metal düzeyleri orijinal atık su tarafından belirlenir, çamurun ağır metal kapsamına arıtma sisteminin etkisi yoktur.

3 Biyosolidlerin Tarım Topraklarına Etkisi Organik toprak iyileştiricilerinin toprağın fiziksel, kimyasal ve biyolojik özelliklerine hem yararlı hem de istenmeyen etkileri vardır. Toprak yenilenemez ve sınırlı doğal kaynaktır. Tarımsal üretim sistemlerinin en önemli bileşenidir, uzun dönem sürdürülebilirliği ve kalitesi açısından sadece anlık üretim miktarlarına (verim) bakılması doğru değildir. Tarımsal üretimin uzun dönem sürdürülebilirliğini sağlamak için organik toprak iyileştiricilerinin kullanımı ve kullanım tekniklerinin düzenli bir şekilde dengelenmesi ve kontrol edilmesi gereklidir.

4 Biyosolidlerin Tarım Alanlarında Faydaları Biyosolidler tipik olarak % 50-70 arasında organik madde içerir ve bir kaç yıl devamlı uygulama sonunda toprak organik maddesi artar. Artan organik maddenin tarım topraklarına faydası şu şekilde özetlenebilir. Bitki besin elementi tutumu artar, elementler yavaş salınır. Toprak işleme direnci azalır, toprak rahat işlenebilir Su infiltrasyonu, tutumu ve yararlılığı artar Toprak yapısı iyileşir, agregat stabilitesi artar Katyon değişim kapasitesi artar Mikrobiyal aktivite ve çeşitliliği artar Toprak yapısını iyileştirir (ve çatlamayı azaltır) Bitkisel verim artar Topraktaki patojenik organizmaların azalmasını sağlar (örn- kaliforniada turunçgiller);

5 Çamur uygulamasının Toprağa Etkisi Arıtma çamuru ortalama % 30 karbon içerir ve toprağa verildiğinde organik madde nedeniyle toprağı iyileştirici özelliği gösterir. Bu etki toprağın katyon tutma özelliğinde olan etkisinden kaynaklanır. Katyon değiştirme kapasitesi

6 KDK toprağın indirek verimlilik ölçü parametresi olarak bilinir. Bir çalışmada hektara 240 ton anaerobik çürütülmüş arıtma çamuru verildiğinde 1 ay sonra KDK’nın 5.5’ten 15.4 meq 100/g’a çıktığı tespit edilmiştir. Fakat bu etki geçicidir ve zaman ilerledikçe organik maddelerin ayrışması ve mineralizasyonu sonucu KDK azalır. Çamur uygulamasının Toprağa Etkisi

7 Organik madde infiltrasyon Oranını artırır Yüzey su Akışını azaltır Su tutma Kapasitesinin artırır Agregat Stabilitesini artırır Element Geri dönüşümü Organik Maddenin Toprağa Etkisi Toprak Direnci azalır

8

9

10 Atıkların Tarım alanlarında kullanımını etkileyen faktörler –Tarım şekli (tarım sistemi, kırsal yaşam biçimi, Bitki, hayvan); –ekonomi: pazar (üretilen ürün ve atık için); Alternatif değerlendirme şekli kullanılabilirlik; Taşıma maliyeti; Alternatif toprak iyileştiricilerin varlığı ve maliyeti;

11 Bilgi, bakış açısı, tercih, sosyal ve kültürel faktörler, estetik, koku; Arazi sahipliği (çiftçiler güvenli olmayan ürünleri kullanmaya isteksizdir) ve alan varlığı; Coğrafi yapı – güvenli mesafe; Yüksek C:N oranı nedeniyle Azot immobilizasyonu; Atık kalitesinin zaman ve mekana göre değişiklik göstermesi; Fito-toksisite (amonyak “yanıklığı", tuzluluk, fenoller, düşük moleküler ağırlıklı organik asitler); Halk sağlığı, çevre kirliliği riski; Bilimsel desteğin varlığı ve yeterliliği Atıkların Tarım alanlarında kullanımını etkileyen faktörler

12 Hangi Topraklara Arıtma Çamuru Verilebilir Toprağın orijinal yapısında var olan ve arıtma çamuru uygulandıktan sonra potansiyel toksik elementlerin topraktaki konsantrasyonunun, normal derinlikteki toprakta belirlenen limit değerleri geçmemesi önşarttır. Bir veya birkaç elementin limit değerleri geçtiği topraklara arıtma çamuru verilemez.

13 Arıtma çamuru uygulamasının sınırlandırıldığı alanlar; Arıtma çamuru uygulanacak arazinin sahibinin yazılı izninin olması gerekir Korunması gereken alan ve türlerin yaşadığı habitatlara, olabilecek olumsuz etki nedeniyle, arıtma çamuru verilemez Su göllenmiş, donmuş veya karla kaplı, tarım alanı, orman, park-bahçe ve ıslah alanlarına arıtma çamuru verilemez Arıtma çamurları aşağıda belirtilen tarım alanı, orman ve ıslah alanlarına verilemez  Devamlı akan derelere 30 metre mesafe, yazın kuruyan derelere 10 metre mesafeye kadar.  Doğal kaynak sularının aktığı yere 30 metre mesafe  İkamet edilen alanlara 100 metre mesafe, yerleşimci yazılı izin verirse mesafe azaltılabilir  Erozyon kontrolü programı olmayan alanlar  Su kaynaklarına en az 100 metre mesafe, su sahibi yazılı izin verirse mesafe kısalabilir  Sulak alanlara 30 metre mesafeye kadar  Mevsimsel yüksek toprak altı su seviyesine 30 cm, toprak altı su seviyesine 1 m mesafe

14 Arıtma çamuru uygulamasının sınırlandırıldığı alanlar; % 25 eğim ve üstünde tarım alanları ile % 35 eğimli ıslah alanlarına arıtma çamuru verilemez Toprak pH’sı 6.0 ve üzerinde değilse veya arıtma çamuru uygulandığında 6.0 ve üzerine çıkmıyor ise bu alana arıtma çamuru verilemez İlk uygulamadan önce arıtma çamuru uygulanacak toprağın, yönetmelikte belirtilen kirleticiler yönünden analiz edilmesi gereklidir. Bitki besin maddesi isteğini karşılayacak Agronomik oran üstünde arıtma çamuru verilemez. Toprak ıslah alanlarına daha fazlası verilebilir. Arıtma çamuru uygulanan alanda yönetmelikte belirtilen herhangi bir kirletici yönünden sınır değerlere ulaşılmış ise bu tür tarım, orman, ıslah alanı, park ve bahçelere arıtma çamuru verilemez.

15 Çamurun Tarım Alanlarında Değerlendirilmesi Çamur toprağa uygulanmadan önce toprak ve çamur analizlerinin yapılması gereklidir. Çamur uygulamasının toprakta belirlenen limit ağır metal düzeyini artırmaması gerekir. Toprak pH’sı 5.0’in altında ise çamur uygulanmaması gerekir Çamur uygulama oranı bitkilerin gübre ihtiyacı dikkate alınarak hesaplanmalıdır Çamur yüzey ve yer altı sularını kirletmemelidir.

16 Arıtma çamurlarının toprağa uygulandığında ağır metal düzeyine etkisi ve sınır değere ulaşmak için gerekli zaman ElementKirlenmemiş topraktaki konsantrasyon (mg/kg) Toprakta izin verilen sınır (mg/kg) Sınır değere ulaşmak için gerekli zaman Kadmiyum0.2-0.511614 Civa0.06-0.1511068 Kurşun8-2250360 Krom100 Nikel7-45301684 Çinko19-82150368 Bakır17-6550278

17 Kontaminasyon ne demektir? Kirletici maddelerin hemen tamamı doğal olarak bulunan elementler veya bileşiklerdir. Fakat bunlar su veya toprakta yüksek oranda bulunduğunda tehlikelidir. Pestisit gibi sentetik kimyasallar hedef organizmalara toksisitesinden dolayı yararlı olarak kullanılır, Fakat gıda ve sularda bulunduklarında kirletici olurlar. Kirleticilerin çoğu aslında gerekli maddelerdir, sadece insanların ilgisizliği ve boş vermişliği nedeniyle yanlış yerde yüksek konsantrasyonda bulunurlar.

18 Kirletici Hareketi ve Toprak Kirleticilerinin İnsanı etkileme yolları A: Direk toprak yenmesi – kurşun ve arsenik gibi metaller B: Yer altı suyuna sızma – Organik kirleticiler C: Yüzey sularına akış – Organik kirleticiler D: Bitki alımı – Kadmiyum ve radyoaktif metaller E: Hayvan alımı – Kurşun, civa gibi metaller, organik/PCB’ler, radyoaktifler Kirleticiler insanları pek çok farklı yönden etkilerler

19 Besin zinciri –Kirleticiler bitki ve hayvansal gıdalara geçtiklerinde dolaylı olarak insanlara transfer olurlar. Su –Kirleticiler yüzey suyu veya toprak altı suyuna yüzey akışı ve sızma yoluyla gelirler. Aynı zamanda özellikle endüstriyel atık sular akarsulara direk deşarj edilirler. Direkt toprak yeme –Elerini toprağa değdiren çocuklar ellerini ağzına götürerek günde 10 g’dan fazla toprak yiyebilir.

20 Atık Bertarafı Çoğunlukla toprak ve su uygun olmayan bertaraf sonucu kirlenir Kirleticilerin Yer altı suyuna geçiş zamanı

21 Septik Bertaraf Sistemi Toprak atık suyu, içinden akarken, arıtmak için biyofiltre olarak kullanılır. Sistemde su akışı yıl boyunca belli bir hızda sağlanır, çok fazla oranda akıtılmaz. Yağışlı mevsimde su seviyesinin yükseldiği durumda drenaj boruları tıkanabilir. Bu durumda septik sistem içindeki su dışarıya sızamayacağı için atık su eve geri gelebilir, veya bahçe yüzeyine akabilir! Diğer taraftan, toprağın hidrolik iletkenliği yüksek kumdan oluşuyorsa ve toprak derin ise, organik madde ve nutrient giderimi olmadan atık su yer altı suyuna karışabilir. Bu durumda yer altı suyu kirlenir.

22 Ev tipi septik atık su arıtma sistemi

23 Atıkların geri dönüşüm olarak kullanımı Milyonlarca ton katı atık ve atık çamur düzenli çöp depolama alanlarına gömülmektedir. Çöp depolama alanlarından eninde sonunda meydana gelen yırtıklar ve çatlaklardan az veya çok toksik bileşik altındaki yer altı sularına sızmaktadır. Sızdırmazlık için kullanılan kil örtü ve plastik membranlar uzun süre dayanmalarına rağmen çatlamakta ve bozulmaktadır. Bilinen bu durum, kentsel ve endüstriyel atıklar için alternatif bertaraf yöntemlerini gündeme getirmektedir. Alternatif yöntemlerden bir tanesi organik madde ve nutrient oranı yüksek atıkların toprağa geri dönüşümünün sağlanmasıdır. Bu amaçla kullanılan atıklar çoğunlukla belediye ve bazı endüstri kaynaklarıdır.

24 Biyokatı –Kanalizasyon arıtma sularından arta kalan konsantre çamurdur. İçinde değişik oranlarda su ve nutrient bılınır. Belediye katı atıkları –Bazı kentlerde toplanan çöplerden ayrılan organik madde ile kompost yapılmaktadır. –Plastik, cam, metaller önce gıda ve bitkisel atıklardan ayrılmaktadır. –Her iki atığında organik madde ve nutrient kapsamı yüksektir (% 1-3 N, P, ve K, ahır gübresine benzer), tarım alanları ve ormanlara humus ve nutrient kaynağı olarak uygulanmaktadır.

25 Endüstriyel atıklar Endüstriyel atıklar çoğunlukla toksik madde ihtiva ettiklerinden dolayı arazi uygulaması için uygun değildir. Bunlar, Ya düzenli çöp depolama yerlerine depolanır, ya yakılır veya geriye kazanılır. Bazı endüstriyel atıklar toprak iyileştirici olarak araziye uygulanabilir. Örneğin kağıt endüstrisi atıkları, bunlarında dioksin gibi organik kirleticileri içermemesi gereklidir. Sıvı ve katı gıda endüstrisi atıkları, yüksek karbon ve nutrient içerir, tarım alanlarına uygulanabilir.

26 Toprak kirliliği yönetmeliğinde arıtma çamurlarının tarım alanlarında nasıl kullanılacağı belirtilmiştir. Dikkat çekilen en önemli potansiyel tehlikeler: –Atıklardaki patojen; –Kirletici ve nutrientlerin akış ve sızma ile suları kirletmesi; –Toprağa ağır metal uygulama düzeyi. Atıkların; hastalık yapıcı organizmaların yayılması, yayılmasını önlemek, ve hayvanların meralara girişini önlemek için toprağa karıştırılması gerekir.

27 Nutrient ve metaller için anahtar faktör toprağın nutrient ve metaller yönünden aşırı yüklenmesini önlemek için gerçek uygulama rakamlarının hesaplanmasıdır. N ve P, çevre kirliliğine neden olduğu için diğer gübreler gibi bitkiler ne kadar istiyorsa o kadar verilmesi gerekir. N organik forma bağlı olarak bulunur, hesaplanmasında mineralizasyon oranının da hesaba katılması gerekir Atıklardaki azotun birinci yılda %20-30 mineralize olur. Takip eden uygulamalarda toprak humus artar, başlangıçta iyi olan bu durum birikim devam edince hem bitkilere zarar verir hem de su kirliliğine neden olur. Çoğunlukla azotun hektara 200-300 kg olacak şekilde uygulanması tavsiye edilir. Fosfor yönünden eğer toprağın fosfor oranı çok yüksek ise uygulama durdurulur.

28 Arıtma çamurlarında dikkate alınması gerekli temel faktör ise ağır metalledir. Toprak kirliliği yönetmeliğinde bir yılda toprağa ne kadar ağır metal verilebileceği (kg/ha olarak) belirtilmiştir. Toprağa uygulanabilecek kümülatif yükleme oranları hesaplanabilir. Fakat bir çok kişi (bilim adamı ve diğerleri) oranın çok yüksek olduğunu düşünmekte, bunun gıda zinciri ve su kirliliğine neden olacağı endişesi bulunmaktadır. Arıtma çamurlarının ağır metal kapsamı genellikle yüksek düzeylerdedir, uzun süreli uygulamalarda toprağın metal düzeyi de yükselmektedir– ağır metaller toprağa geldiğinde bir daha ayrılamamaktadır.... toprak pH’sının 6.0-6.5 aralığında tutulması metal hareketliliğini azaltmaktadır, fakat metallerin topraktaki hareketsizliğini garanti etmemektedir (örneğin anyonik kirleticilerAs vb. yüksek pH’larda da çözünebilmektedir.

29 Bazı Örnekler Atık su 200 ppm alınabilir N içermektedir. 300 lbs-N/acre olacak şekilde bir yılda ne kadar inches su uygulanması gerektiğini hesaplayınız. Bunu 50 ppm alınabilir –N içeren, ve 500 lbs N/ac/yıl olacak şekilde bir daha deneyiniz.

30 Arıtma çamurunun katı oranı %25 Katının toplam N içeriği %4; azotun yaklaşık % 25’i birinci yılda mineralize oluyor. Cd içeriği kuru ağırlık olarak 5 ppm. Birinci yılda hektara 250 kg alınabilir azot olarak uygulanması gereken yaş ağırlık miktarını ton olarak hesaplayınız. 25 kg-katı4 kg-toplam N0.25 kg-alınabilir N0.25 kg-alınabilir N ------------- x ---------------------------- x --------------------------- = ----------------------------------- 100 kg-yaş100 kg-katı1 kg-toplam N100 kg-yaş 0.25 kg alınabilir N ------------------------------------ x X kg-yaş = 250 kg alınabilir N 100 kg-yaş X=100 ton yaş ağırlık

31 Hektara uygulanacak Cd (kg/ha) hesaplayınız. Uygulanacak miktarın yönetmeliklere uygun olup olmadığını belirtiniz (Cd 0.15 kg/ha/yıl). Cd’un toprakta izin verilen maksimum yükleme oranına göre çamur bu alana kaç yıl uygulanabilir (Cd maksimum izin verilen değer 7.5 kg/ha). Bu problemi başka çamur örnekleriyle deneyiniz (10% katı, 3% N, Cd = 12 ppm), N mineralizasyon oranı aynı. Kolay ve eğlenceli olabilir. Sadece birimlere dikkat ediniz, ve son olarak hangi birimi elde etmek istediğinize dikkat edin. 100.000kg-yaş25 kg kuru500 mg Cd0.125 kg/Cd -------------------x ---------------- x --------------------- = ----------------- 1 hektar100 kg yaş100 kg kuru1 hektar 0.1257.5 ------------------ x X =----------------------X= 63 yıl 1 hektar

32 Arıtma çamuru ve atık kompostunun bitki gelişimine etkisi

33 UygulamaBitki Boyu (cm)Gövde Çapı (cm)Sürgün Yaş Ağırlığı (g) Sürgün kuru ğırlığı (g) Kök Kuru Ağırlığı (g) Kontrol50.4 b0.61 c11.76 d4.296 c2.798 c Toprak+A.Gübre si Çamur 77.4 a0.96 a29.85 a10.24 a4.131 a Toprak+Çamur76.2 a0.89 a26.86 b10.09 a3.630 b Toprak+A.Gübre si+Kompost 50.8 b0.62 c11.63 d3.757 d2.784 c Toprak+Çamur+ Kompost 71.8 a0.77 b21.62 c7.812 b3.400 cb Toprak+Kompost34.0 c0.51 d8.38 e2.772 e1.972 d ANOVA*** LSD <0.056.600.09232.0250.53660.3761