Vývoj gelových technik pro in situ měření biodostupných forem kovů v půdách a sedimentech
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
P
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická
Abstract
Předkládaná dizertační práce se zabývá využitím gelových technik pro in situ měření biodostupných forem kovů v půdách a sedimentech. Pro odhad biodostupných forem kovů v půdách byla technika DGT aplikována do suspenzí homogenizovaných vzorků půd z lokalit Zlín, Tuřany a Chrlice, které byly v letech 1980-1987 hnojeny čistírenským kaly. Experiment s využitím difuzních gelů o různé velikosti pórů, tzv. APA a RG gelů, prokázal, že lze techniku DGT, na základě volby typu difuzního gelu, použít pro odhad podílu malých anorganických a větších organických komplexů kovů v půdách. Výsledky získané technikou DGT byly v porovnání s obsahy kovů stanovenými ve výluhu dusičnanem sodným až o 2 řády nižší. Výluh v dusičnanu sodném neposkytuje tedy opravdový odraz dostupnosti kovů pro kořenový systém rostlin a půdním organismům a DGT technika se jeví jako lepší prediktor biodostupnosti kovů. Technika DGT byla aplikována také do vzorků půd neporušených, odebraných v lokalitách Veverská Bítýška a Ostrovačice. Z porovnání s aplikací DGT do suspenzí půd plynou pouze malé rozdíly mezi neporušenými a homogenizovanými půdami. Neporušená půda je nehomogenní a DGT jednotka vypovídá pouze o té části půdy, která je s ní v přímém kontaktu. Proto je pro charakterizaci větší půdní plochy a k odhadu množství biodostupných frakcí kovů v půdě možno doporučit postup s využitím suspenzí. Gelové techniky byly rovněž využity při studiu dějů probíhajících v sedimentech se zaměřením na různé specie rtuti a další vybrané kovy, které byly analyzovány v povrchové vodě, pórové vodě sedimentů a v sedimentech odebraných ze dvou vybraných míst řeky Dele v severní Francii. Tato řeka byla v průběhu minulého století znečišťována činností továrny Métaleurop věnující se zpracování kovových rud. Aplikace techniky DGT s využitím dvou různých specifických iontoměničů, Chelexu-100 a Duolitu GT-73, umožnila stanovení rtuti v pórové vodě sedimentů. Gelové techniky, DGT a DET, společně s technikou centrifugace umožnily také získat hloubkové profily obsahů Fe, Mn, Zn, Pb, Cr a Cd v pórové vodě sedimentů. Ze získaných výsledků nelze jednoznačně určit, které vzorkované místo je více kontaminované. Mezi oběma vzorkovanými místy byly pozorovány pouze malé rozdíly jak v obsazích jednotlivých forem rtuti, tak v obsazích ostatních kovů. Vzhledem ke zjištěným obsahům celkové rtuti v sedimentech patří řeka Dele mezi kontaminované řeky, z hlediska obsahu methylrtuti k mírně kontaminovaným. Korelace obsahů jednotlivých forem rtuti a sulfidů potvrzují, že obsah celkové rtuti a sulfidů v sedimentu jsou jedněmi z faktorů ovlivňujících uvolňování rtuti do pórové vody a kontrolujících procesy methylace a demethylace. Bioluminiscenčním testem s mikroorganismem Vibrio fischeri byla zjištěna pouze nízká toxicita suspenzí sedimentů. Výsledky disertační práce potvrdily možnost širokého využití gelových technik v oblasti environmentální analýzy.
The doctoral thesis deals with usage of gel techniques for in situ measurement of bioavailable metals in soils and sediments. The DGT technique was applied to soil samples from the localities of Zlín, Tuřany and Chrlice for estimation of bioavailable metals in soils. These soils were amended by sewage sludges in years 1980-1987. The experiment using diffusive gels with different pore size, APA and RG gels, has shown that the DGT can be used for assessment of trace metal soil complexes - small inorganic and larger organic. The results obtained by DGT measurements were approximately up to two orders of magnitude lower than metal concentrations obtained by leaching with sodium nitrate. The leaching with sodium nitrate does not provide true reflection of metal availability to plant root system and soil microorganisms and the DGT technique seems to be a better predictor of metal bioavailability. Only small differences between undisturbed and homogenized soil samples were found out by application of DGT to soil samples from localities of Veverská Bítýška and Ostrovačice. The undisturbed soil is not homogenous and the DGT unit gives information only about the part of the soil which is in direct contact with the unit. The procedure with soil slurry can be recommended for the characterization of large soil areas and estimation of bioavailable metals in soils. Gel techniques were also used for the study of processes occuring in sediments. Mercury species and other metals were analysed in surface water, pore water and sediments collected from two sampling sites in the Dele River in northern France. This river had been polluted during the last century by the activity of Métaleurop factory, which dealt with metal ore treatment. The application of DGT technique using two specific ion-exchange resins, Chelex-100 and Duolite GT-73, provided assessment of mercury in sediment pore water. DGT and DET techniques together with centrifugation provided also high resolution depth profiles of Fe, Mn, Zn, Pb, Cr and Cd in pore water. It is not possible to determine which sampling site was more contaminated. Only small differences in mercury species and metal content were observed between sampling sites. The Dele River can be classified as contaminated river according to total mercury content in sediments and as slightly contaminated river from the point of view of methylmercury content. Correlations between mercury species and sulphide content confirm that total mercury and sulphide content count among factors influencing the mercury release to pore water and controlling processes of methylation and demethylation. Only low toxicity of sediment slurries was found out by the bioluminiscence test with Vibrio fischeri. The results of doctoral thesis demonstrate gel techniques as a very good tool in environmental analysis.
The doctoral thesis deals with usage of gel techniques for in situ measurement of bioavailable metals in soils and sediments. The DGT technique was applied to soil samples from the localities of Zlín, Tuřany and Chrlice for estimation of bioavailable metals in soils. These soils were amended by sewage sludges in years 1980-1987. The experiment using diffusive gels with different pore size, APA and RG gels, has shown that the DGT can be used for assessment of trace metal soil complexes - small inorganic and larger organic. The results obtained by DGT measurements were approximately up to two orders of magnitude lower than metal concentrations obtained by leaching with sodium nitrate. The leaching with sodium nitrate does not provide true reflection of metal availability to plant root system and soil microorganisms and the DGT technique seems to be a better predictor of metal bioavailability. Only small differences between undisturbed and homogenized soil samples were found out by application of DGT to soil samples from localities of Veverská Bítýška and Ostrovačice. The undisturbed soil is not homogenous and the DGT unit gives information only about the part of the soil which is in direct contact with the unit. The procedure with soil slurry can be recommended for the characterization of large soil areas and estimation of bioavailable metals in soils. Gel techniques were also used for the study of processes occuring in sediments. Mercury species and other metals were analysed in surface water, pore water and sediments collected from two sampling sites in the Dele River in northern France. This river had been polluted during the last century by the activity of Métaleurop factory, which dealt with metal ore treatment. The application of DGT technique using two specific ion-exchange resins, Chelex-100 and Duolite GT-73, provided assessment of mercury in sediment pore water. DGT and DET techniques together with centrifugation provided also high resolution depth profiles of Fe, Mn, Zn, Pb, Cr and Cd in pore water. It is not possible to determine which sampling site was more contaminated. Only small differences in mercury species and metal content were observed between sampling sites. The Dele River can be classified as contaminated river according to total mercury content in sediments and as slightly contaminated river from the point of view of methylmercury content. Correlations between mercury species and sulphide content confirm that total mercury and sulphide content count among factors influencing the mercury release to pore water and controlling processes of methylation and demethylation. Only low toxicity of sediment slurries was found out by the bioluminiscence test with Vibrio fischeri. The results of doctoral thesis demonstrate gel techniques as a very good tool in environmental analysis.
Description
Citation
KOVAŘÍKOVÁ, V. Vývoj gelových technik pro in situ měření biodostupných forem kovů v půdách a sedimentech [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2010.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Chemie životního prostředí
Comittee
prof. RNDr. Milada Vávrová, CSc. (předseda)
prof. Ing. Josef Čáslavský, CSc. (člen)
prof. RNDr. Ludmila Křivánková, CSc. (člen)
doc. Ing. Olga Čelechovská, Ph.D., oponent (člen)
prof. RNDr. Lumír Sommer, DrSc., oponent (člen)
doc. Ing. Pavel Jánoš, CSc., oponent (člen)
prof. RNDr. Hana Dočekalová, CSc., školitel (člen)
Date of acceptance
2010-06-11
Defence
Po úvodních formalitách a představení doktorandky proběhla powerpointová prezentace, v níž Ing. Kovaříková seznámila komisi
s podstatou své dizertační práce. Poté byly přečteny tři kladné oponentské posudky a doktorandka zodpověděl otázky v nich obsažené i dotazy vzešlé z diskuze.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení