Genanvendelse af slam til fremstilling af organisk rig overfladejord 3. Litteraturgennemgang af slams anvendelighed til landskabsformål3.1 Betingelser for en stabil plantevækst 3.1 Betingelser for en stabil plantevækst Plantekrav Planter kræver et vækstmedie med kvælstof, fosfor, kalium og en række mikronæringsstoffer. Endvidere kræves vand, plads, sollys og luft. Mangel på vækstmedier Landområder kan udsættes for forskellige hændelser, fx fjernelse af overjord, der hindrer etablering af et stabilt plantedække. Ved reetablering af disse landområder påføres jord (topjord), hvori et plantesamfund kan etableres. Mængderne af topjord, som er til rådighed til reetableringsopgaver og andre anlægsopgaver, er begrænsede. Derfor er der interesse for et plantevækstmedium, som kan erstatte naturlig topjord. Naturlig reetablering er langvarig Hvis fx grusgrave ikke tilføres topjord til reetablering, vil der langsomt skabes et naturligt vækstlag, hvor planter kan gro. Undersøgelser har vist, at den naturlige reetablering af sådanne området tager meget lang tid (mere end 30 år – formodentligt meget længere). Tilførsel af spildevandsslam har vist, at dette kan udgøre en basis for en hurtigere dannelse af et permanent plantedække ved reetablering af grusgrave, områder for anden råstofudvinding og lossepladser (Sopper, 1993; Ingelmo et al., 1998, Bresters et al. 1998). Højere udbytte i områder tilført spildevandsslam Tidligere arbejder med anvendelse af store slammængder i forbindelse med reetablering af landområder har hovedsageligt fokuseret på plantevækst og udbytte. Resultaterne viser entydigt, at tilførslen af store slammængder øger plantevæksten voldsomt, og at denne effekt er langvarig (Sopper, 1993). 3.2 Egenskaber ved topjord Organisk stof giver høj jordkvalitet Topjord af høj kvalitet har et humusindhold på op til 5%. Hvis udgangsmaterialet (fx sand) ikke indeholder humus, skal der tilføres meget store mængder organisk materiale for at opnå en humuslignende fraktion, der udgør 5%. I forbindelse med reetableringen af mineområder ved udspredning af slam er der anvendt helt op til 1000 tons ts/ha (normalt 100-200 tons ts/ha) (Sopper, 1993, Ingelmo et al., 1998). Det er vist, at udspredning af 10 tons ts/ha hvert andet år ikke medfører en målbar øgning af humusindholdet i landbrugsjord. Produktion af organisk rig topjord Ved anvendelse af topjord fra sand/ler og spildevandsslam vil omsætningen af organisk stof på grund af mindre håndtering muligvis være mindre end i landbrugsjord. Således bliver det muligt at opnå et stabilt indhold af organisk materiale i topjorden på baggrund af en mindre dosering, end hvis tilsvarende mængder blev tilført jord i landbrugsmæssig drift. Det er dog usandsynligt, at et stabilt indhold af organisk materiale i et topjordslag, der er baseret på slam og sand, kan opnås på baggrund af en tilførsel på 10 tons ts/ha, som i dag er grænsen for tilførsel af organisk materiale til landbrugsjord. 3.3 Problemer med anvendelse af spildevandsslam Anvendelse af store mængder spildevandsslam (fx det der svarer til 100 tons ts/ha) kan være problematisk. For at sikre en forsvarlig anvendelse af spildevandsslam er der specielt to forhold, der skal vurderes. Sortjord skal kunne anvendes således at:
3.4 Metaller I litteraturen fokuseres meget på indholdet af metaller i forbindelse med tilførsel af større mængder slam til jord. Undersøgelser har vist, at effekten af tungmetaller i spildevandsslammet normalt ikke har nogen målbar effekt på flora og fauna – selv ved høje doseringer. EPA rapporterede om en sådan effekt i en undersøgelse i 1990 (U.S. Environmental Protection Agency, 1990). Der var her tale om 6 mineområder, der alle havde modtaget store mængder spildevandsslam i forbindelse med reetablering. Følgende blev konkluderet:
3.5 Jordens fysisk/kemiske egenskaber Forbedret vandbindingsevne Ved tilførsel af slam (eller sortjord) til jord forbedres jordens markkapacitet, som er et mål for jordens evne til at binde vand. Enkelte forsøg har vist, at tilførsel af henholdsvis 0, 28, 55 eller 83 tons slam/ha øgede jordens markkapacitet fra 27,9% til 35,6, 41,9 eller 43,2 % (Topper og Sabey, 1986). Dette kan være væsentligt ved fx etableringen af plantedække i meget sandede områder. Et andet forsøg viste, at markkapaciteten blev fordoblet ved tilførsel af 160 tons slam/ha til grusgrave (Hordick, 1982). Tilsvarende har forsøg vist, at jordens tekstur forbedres ved tilførsel af slam (Joost et al, 1993). Forbedring af jordens fysiske egenskaber Der findes en række undersøgelser, der viser forbedringer af de fysiske egenskaber i jorden i forbindelse med anvendelsen af slam til reetablering af mineområder (Sopper, 1993). De viser alle, at:
Ionbytningskapaciteten, CEC værdien, i sortjord vil være betydeligt højere end i sandet i fx grusgrave. Dette er positivt i forbindelse med tilbageholdelse af næringsstoffer. 3.6 Jordens biologiske egenskaber Det umiddelbare mål for reetablering af landområder er at skaffe et plantedække og forhindre erosion. På længere sigt vil målet være at skabe et stabilt økosystem i jorden. Grusgrave og sandskråninger i forbindelse med vejanlæg vil have en meget lille mikrobiologisk aktivitet. Mikrobielle processer, som for eksempel humifikation, dannelse af aggregater og N-kredsløb, er essentielle for etableringen af en produktiv topjord på disse områder. Den mikrobielle aktivitet er så vigtigt for gendannelsen af økosystemet, at et mål for den mikrobielle aktivitet kan bruges som en indikator for skabelse af en god topjord. Ved tilførsel af kunstgødning og kalk kan der relativt hurtigt dannes et plantedække i fx en grusgrav. Ved omsætning af dette plantemateriale vil der med tiden dannes et naturligt humusindhold i jorden. Det vil dog normalt tage mere end 30 år at opnå et fornuftigt indhold af humus og en stabil høj mikrobiologisk aktivitet (Segal og Mancinelli, 1987; Stroo og Jencks, 1982; Mills, 1985; Anderson, 1977; Schafer et al. 1980). I den mellemliggende periode vil plantedækket være mere udsat for udtørring og stress som følge af mangel på næringsstoffer. Tilførsel af slam vil øge indholdet af humus og den mikrobiologiske aktivitet kraftigt. 3.7 Udvaskning og afstrømning af kvælstof og fosfor Mange undersøgelser vedrørende reetablering af landområder ved anvendelse af spildevandsslam, har kun i begrænset omfang fokuseret på udvaskningen og afstrømning af næringsstoffer fra de behandlede områder. Det vil derfor være nødvendigt at fokusere på udvaskningen af næringsstoffer til en eventuel underliggende drikkevandsressource. Nitratnedsivning og grundvand Det er forventeligt, at der umiddelbart efter tilførsel af større mængder spildevandsslam vil forekomme en nedsivning af nitrat fra området. Nitratkoncentrationer i opsamlet vand og grundvand fra ca. 40 områder, der er blevet reetableret med spildevandsslam, er vist i Tabel 3.1. Tabel 3.1
Undersøgelsen viser således et nitratindhold i opsamlet vand på op til 100 mg/l og op til 13 mg nitrat/l i grundvandet. Bemærk, at der her er tale om slam, ikke om stabiliseret sortjord. Der er gennemført andre undersøgelser af nitratafstrømningen fra gamle mineområder udlagt med slam (Sopper, 1993). Det blev vist, at nitrat-N koncentrationerne her kan forventes at forblive under 10 mg/l. Undersøgelserne viste, at nitratkoncentration i grundvandet i forbindelse med udlægning af store mængder spildevandsslam lå i området 0-2 mg-N /l. I undersøgelserne var grundvandet blevet moniteret i op til 5 år efter udbringning af slam. Det skal bemærkes, at redox-reaktioner er specielle i mineområder og kan reducere nitratindholdet. Nitratudvaskning fra rodzonen Undersøgelser af udvaskningen af kvælstof fra rodzonen viser ligeledes, at nitrat-N koncentration normalt forbliver mindre end 10 mg-N/l. Nogle undersøgelser viser forhøjede initial koncentrationer af nitrat, efterfulgt af en periode med faldende koncentrationer (S.E. Olesen og H.S. Mørk, 1989). Ofte observeres forhøjede koncentrationer i det tidlige forår, hvor planterne endnu ikke er i vækst. Undersøgelsen viser, at den initiale "nitrat-peak" er væk efter kort tid. Resultaterne af disse undersøgelser vil i betydelig grad være påvirket af en række fysiske forhold (fx temperatur, plantevækst, jordbundsforhold, nedbør, vandindhold etc.). Det er ikke muligt at drage en entydig konklusion på baggrund af de rapporterede resultater. Lagring af sortjord vil medføre denitrifikation I forbindelse med lagring/modning af sortjord forventes en delvis omsætning af kulstof og kvælstof. Denitrifikation under modningen vil muligvis kunne minimere udvaskning af nitrat i forbindelse med udlægningen af sortjorden. Det er også muligt, at der under lagring opbygges en stor nitratpulje i lagret materiale, som kan give problemer i forbindelse med udlægningen. Kulstof/kvælstofforholdet er dog højt i slam, hvilket giver gode muligheder for denitrifikation af nitrat. Fosfor bindes sædvanligvis stærkt i jord, hvorfor udvaskning af fosfor forventes at være af mindre betydning. Erosionsproblemer I forbindelse med etablering af plantedække på skråninger kan vind og vand erosion også udgøre et problem. VKI er ikke bekendt med undersøgelser af vind- og vanderosion i forbindelse med udlægning af slam/sortjord.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||