Využití exogenně aplikovaných látek na bázi druhotných surovin pro fytoremediaci toxických kovů

Mgr. Nataliia Licinar

Master's thesis

Use of exogenously applied compounds on the base of the secondary raw materials for phytoremediation of toxic metals

Abstract:

V rámci diplomové práce byl studován vliv keratinového hydrolyzátu získaného z kuřecího peří enzymatickou hydrolýzou na rostliny vystavené účinkům těžkých kovů. Teoretická část pojednává o přípravě bílkovinných hydrolyzátů, jejich využití a možných účincích na rostliny. Poslední kapitola teoretické části se věnuje fytoremediačním technikám a možnostem posílení schopnosti rostlin akumulovat těžké kovy přidáním chelatačních činidel. Praktická část této diplomové práce byla zaměřena na sledování vlivu aplikace keratinového hydrolyzátu a těžkých kovů na vybrané druhy rostlin. Pro hodnocení byl použit test klíčivosti na Petriho miskách, přičemž jako hodnotící kritéria byla vypočtena a sledována klíčivost, délka kořenů i nadzemní části, hmotnost sušiny, inhibice růstu a obsah chlorofylu. Kadmium při koncentracích 5-20 mg/l nevykazovalo zásadní negativní vliv na množství biomasy rostlin a neprojevoval významnou fytotoxicitu. Byl pozorován jen mírný inhibiční efekt na růst ječmene setého (Hordeum vulgare). Naopak růst rostlin byl významně snížen vlivem arsenu, který projevil vysokou toxicitu a silnou inhibici růstu. Ukázalo se, že přidání keratinového hydrolyzátu má pozitivní účinek na rostliny, při aplikované koncentraci 400 mg/l zvyšuje toleranci rostlin vůči As a Cd. Pro stanovení obsahu kadmia a arsenu v rostlinách byla provedena analýza pomocí atomové adsorpční spektrofotometrie (AAS). Na základě výsledku analýzy bylo zjištěno a potvrzeno, že přítomnost keratinového hydrolyzátu zvyšuje akumulaci As a Cd v rostlinách. FTIR analýza ukázala specifické interakce, tj. na chelátovou formu Cd, resp. As v kořenech ječmene setého (Hordeum vulgare).

Abstract:

This master thesis studies the effect of keratin hydrolysate obtained from chicken feathers by enzymatic hydrolysis on plants exposed to heavy metals. The theoretical part introduces the preparation of protein hydrolysates, their use and possible effects on plants. Its last chapter is devoted to phytoremediation techniques and the possibility of enhancing the ability of plants to accumulate heavy metals by adding chelating agents. The practical part of this thesis focuses on monitoring the effect of keratin hydrolysate and heavy metal application on selected plant species. The germination test on Petri dishes was used to evaluate germination, root and aerial length, dry weight, growth inhibition and chlorophyll content. Cadmium at concentrations between 5-20 mg/l did not show any significant negative effect on the amount of plant biomass or phytotoxicity. Only a slight inhibitory effect on the growth of barley (Hordeum vulgare) was observed. In contrast, plant growth was considerably reduced by arsenic performing high toxicity and strong growth inhibition. The addition of keratin hydrolysate was proved to have a positive effect on plants by increasing their tolerance to As and Cd when applied at a concentration of 400 mg/l. Atomic adsorption spectrophotometry (AAS) analysis was carried out to determine cadmium and arsenic content of the plants. Based on the obtained results, it has been confirmed that the presence of keratin hydrolysate encourages the accumulation of As and Cd in plants. FTIR analysis showed specific interactions, specifically the chelated form of Cd and As in the roots of barley (Hordeum vulgare).

Keywords

fytoremediace, těžké kovy, kadmium, arsen, keratinový hydrolyzát, ječmen setý (Hordeum vulgare), znečištění životního prostředí

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 9. 5. 2024

Thesis defence

• Supervisor: doc. Ing. Markéta Julinová, Ph.D.

Tomas Bata University in Zlín

Faculty of Technology

Master programme / field:
Environmental Engineering / -