Biologická dostupnost rizikových prvků v půdě a rostlinách v kontaminované oblasti

Ing. Dagmar Zádrapová

Diplomová práce

Bioaccessibility of the risk elements in soil and plants in the contaminated area

Anotace:

V této studii bylo hodnoceno potenciální environmentální riziko vybraných prvků pro rostliny a živočichy v oblasti zasažené povrchovou těžbou uhlí a spalováním uhlí. Ke stanovení biodostupných podílů rizikových prvků v kontaminované půdě byla použita řada laboratorních testů biodostupnosti. 30 půdních vzorků bylo odebráno v okolí místa těžby uhlí v Sokolovské uhelné pánvi. Pro odhad biodostupnosti rizikových prvků v trávicí soustavě byla použita metoda PBET, z dostupných metod pro určení biodostupnosti epitelem dýchací soustavy byly zvoleny Gamblův a Hatchův roztok. Potenciálně dostupné podíly prvků pro rostliny byly zjištěny 0.11 mol/L roztokem kyseliny octové a na základě těchto analýz byl stanoven pro jednotlivé půdy Risk Assessment Code (RAC), parametr sloužící k odhadu rizika obsahu daného prvku v půdě pro ostatní složky životního prostředí.Výsledky ukázaly zvýšené pseudocelkové obsahy As, Be, Cd, Cu, Pb, V a Zn v půdách. Z těchto prvků pouze Cd s vysokou hodnotou RAC (47 %) vykazovalo značnou biodostupnost pro rostliny. Simulované trávicí a dýchací tekutiny rovněž ukázaly nejvyšší biodostupnost Cd, ale také značné biodostupné podíly As a Be, prvků spojených s těžbou a zpracováním uhlí. Zatímco Cd vykazovalo schéma potenciálního transportu půda-rostlina-zvíře, v případě As a Be musí být uvažována přímá cesta půda-zvíře. Pro lepší pochopení mechanismu biodostupnosti ve specifických podmínkách by měl být uvolněný podíl prvku vztažen k fyzikálněchemickým parametrům konkrétní půdy.

Abstract:

In this study, the potential environmental hazard of risk elements in the area affected by the opencast coal mine and/or coal combustion for plants and animals was assessed by using suite of the laboratory bioaccessibility tests. As the sampling area, the vicinity of the largest coal mine spoil in the Sokolov coal basin (Czech Republic) was chosen, and 30 composite soil samples was collected. For an estimation of the oral bioaccessibility of the risk elements in soils, the Physiologically Based Extraction Tests (PBET) was applied. Among the available methods estimating the pulmonar bioaccessibility of elements, the Gamble’s and Hatch’s tests were chosen. Potential plant-accessible proportions of elements were estimated by using the 0.11 mol/L solution of acetic acid, where Risk Assessment Code (RAC) considering the ability of metals to be released and subsequently enter into the other parts of the environment was calculated.The results showed elevated pseudototal contents of As, Be, Cd, Cu, Pb, V and Zn. Among these elements, only Cd showed substantial bioaccessibility for plants, as documented by high Risk Assessment Code (RAC) reaching up to 47%, and the highest plant-availability. The simulated gastrointestinal and pulmonary fluids showed the highest bioaccessibility of Cd as well, but also substantial bioaccessible pools of As and Be, the elements connected with the coal mining and processing. Therefore, Cd pattern demonstrated potential soil-plant-animal transport, whereas direct soil-animal pathway can be considered for Cd, As, and Be. For better understanding of the risk element bioaccessibility in the specific conditions, the released element pools should be related to the particular soil physicochemical parameters.

Klíčová slova

rizikové prvky, půda, těžba uhlí, biologická dostupnost

Keywords

soil, coal mining, risk elements, bioavailability

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 11. 4. 2019

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: prof. Ing. Jiřina Száková, CSc.
• Oponent: Jarmila Čechmánková, Ing., externi

Česká zemědělská univerzita v Praze

Fakulta agrobiologie, potravinových a přírodních zdrojů

Magisterský studijní program / obor:
Technologie odpadů / Technologie zpracování a využití odpadů