Ekotoxicita látek užívaných k výrobě pneumatik

Bc. Lucie Česeneková

Master's thesis

Ecotoxicity of substances using for tyres production

Abstract:

Tato diplomová práce je zaměřena na zhodnocení a porovnání rizik spojených s únikem vybraných surovin pro výrobu pneumatik do půdy. Pro testování byly vybrány látky typu 6PPD (antidegradant), práškový ZnO (aktivátor) a retortové saze (plnidla). Ke zhodnocení fytotoxických účinků čistých látek byl proveden test klíčivosti se semeny ředkve seté (Raphanus sativus L. var. sativus) a vodnými výluhy látek o koncentracích 0,1 %, 1 %, 5 %, 10 % a 0 % (kontrola s demineralizovanou vodou). Žádná ze sledovaných látek identifikována jako prokazatelný inhibitor klíčení. Pro zhodnocení chronické ekotoxicity látek na lupinu bílou (Lupinus albus) a aktivitu vybraných půdních enzymů byly založeny nádobové pokusy. Byly použity 2 půdy (série označené lesní a orná) lišící se svými parametry. Pro každou půdní sérii a každou látku byly vytvořeny varianty o koncentracích 0,1 a 0,01 a 0 % (celkem 2 x 7 variant). Po dobu 3 měsíců byla pravidelně sledována aktivita půdních dehydrogenás, nitrátreduktásy a kyselé fosfatásy. Půdní dehydrogenásy projevily největší citlivost vůči 6PPD o koncentraci 0,1 %, postupně byly také pozorovány negativní účinky produktů degradace 6PPD. U vzorků ZnO byla detekována inhibice i aktivace enzymů. Pozorovaná inhibice u sazí byla pravděpodobně způsobena blokací volného substrátu navázáním částic. U nitrátreduktásy byla pozorována nejvyšší odezva u ZnO 0,1 %, u níž teoreticky došlo k umělé stabilizaci a nadprůměrné aktivaci enzymu. U série lesní půdy se negativní účinky sazí a 6PPD projevily až během 3. měření, u série orné během celého sledovacího období. Výsledky měření aktivity kyselé fosfatásy svědčí o její rezistenci vůči vybraným kontaminantům. U série lesní půdy byla přirozeně nižší klíčivost lupiny bílé (Lupinus albus). Inhibice byla zaznamenána u variant 6PPD 0,01 % a saze 0,01 %. K poklesu tvorby nadzemní biomasy došlo u obou variant 6PPD a ZnO 0,1%, zatímco saze vyvolaly nadprůměrnou elongaci rostlin. U série orné půdy bylo klíčení zastaveno u varianty 6PPD 0,01 %. Rostliny u vzorků ZnO 0,1 % a saze 0,01 % vykázaly nejnižší nárůst. Pro ověření výsledků byly provedeny dodatečně testy klíčení lupiny bílé na půdních výluzích série orné půdy. Byly detekovány problémy s klíčením semen v obou kontrolních provedeních (demineralizovaná voda a nekontaminovaná půda). Klíčení na půdních výluzích bylo znatelně inhibováno pouze u vzorků kontaminovaných sazemi.

Abstract:

This diploma thesis is focused on the evaluation and comparison of risks connecting with leakage of chosen rubber tire feedstocks into the soils. Substances chosen for testing were 6PPD (antidegradant), powder ZnO (activator) and furnace carbon black (fillers). Germination test with Raphanus sativus L. var. sativus seeds and leaches with concentration 0.1 %, 1 %, 5 %, 10 % and 0 % (control with demineralised water) was made for evaluation of phytotoxic effects of raw substances. None of substances was provable identified as an inhibitor of germination. Soil pot experiments were used to evaluate chronic ecotoxicity effects of substances toward Lupinus albus as well as soil enzyme activities. Two soil series (termed as forest and arable) with different parameters were used. For each soil series and substance were created variants with concentration 0.1, 0.01 and 0 % (overall 2 x 7 variants). Activities of soil dehydrogenases, nitrate reductase and acid fosfatase were measured periodically during 3 months. Dehydrogenases showed the most significant sensitivity to variant 6PPD 0.1 %, adverse effects of 6PPD degradation products were gradually observed too. Contamination by ZnO induced both inhibition and activation. In case of carbon black, detected inhibition was probably induced by blocking of free substrate by linkage of particles. The most significant response of nitrate reductase was detected at samples of ZnO 0.1 %. We can speculate artificial stabilisation and activation of this enzyme. Negative effects of carbon black and 6PPD were confirmed during whole monitoring of arable soil series, for forest series this effect was determined only in 3rd measurement. Activity of acid phosphatase showed resistant. Naturally lower germination rate of Lupinus albus was found for forest soil. In samples 6PPD 0.01 % and carbon black 0.01 % inhibitions of germination were observed. Inhibition of plant growth was found in both variants of 6PPD and in ZnO 0.1 % whereas carbon black induced elongation. In arable soil series germination was determined in variant 6PPD 0.01 % and the lowest growth ratio was detected at ZnO 0.1 % and carbon black 0.01 %. Germination test with Lupinus albus with leaches of arable soil samples was made for verification of results. There were detected problems with seed germimation at both control samples (demineralised water and uncontamined soil). Only in case of contamination by carbon black germination inhibition was observed.

Keywords

gumárenské suroviny, ekotoxicita, odpad, výroba pneumatik

Keywords

ecotoxicity, waste, tyres production, rubber tire feedstocks

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 12. 4. 2017

Thesis defence

• Supervisor: prof. Ing. Daniela Pavlíková, CSc.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme / field:
Care of Biosphere / Waste Use and Management