Biologická dostupnost chemických prvků na lokalitách ovlivněných povrchovou těžbou hnědého uhlí

Bc. Adéla Kališová

Master's thesis

Bioaccessibility of chemical elements at the locations affected by opencast brown coal mining

Abstract:

Sokolovská a Mostecká oblast leží v západní části České republiky na úpatí Krušných hor. Tyto oblasti jsou významným zdrojem nerostných surovin, jelikož leží v Podkrušnohorské pánvi. Mezi nejvýznamnější těžené suroviny na území se řadí hnědé uhlí. Těžba a zpracování uhlí je jeden z nejvýznamnějších zdrojů kontaminace prostředí. Oblasti v okolí uhelných dolů často bývají ovlivněny a nacházejí se zde zvýšené koncentrace rizikových prvků, které jsou přirozenou součástí uhlí. Mezi takové prvky se řadí As, Be, Cd, Pb, a Zn. Vyšší koncentrace rizikových prvků negativně působí na vegetaci, živočichy i člověka. Cílem práce bylo analyzovat pseudocelkové obsahy rizikových prvků v půdách a rostlinách v oblasti Mostecka a Sokolovska. Celkově se na Mostecku vzorky odebíraly z 25 lokalit a na Sokolovsku z 28 lokalit. Jednotlivé odběrové lokality byly rozděleny podle lokace, zde se nacházely v horských oblastech nebo v oblastech pánevních. Rostlinné vzorky se dále rozdělily podle místa růstu, na rostliny odebrané na poli nebo na louce. Rostliny se také rozdělily podle taxonomie na příslušné čeledi. Srovnával se také obsah prvků v kořenech a nadzemní biomase rostlin, a následně byl vypočítán translokační faktor, který slouží k odhadu míry příjmu prvků nadzemní biomasou rostlin. Zjištěný pseudocelkový obsah prvků v půdě odhalil výrazně vysoké obsahy As, Be a Zn u všech analyzovaných půd. Všechny uvedené prvky (As, Be, Zn) překročily preventivní hodnoty stanovené vyhláškou 363/2016 Sb. Index individuálního znečištění prostředí potvrdil, že zejména horské lokality jsou závažně kontaminované As. Pánevní oblasti jsou kontaminované středně. Be a Zn představovaly pro prostředí nízké riziko kontaminace. Rostliny obsahovaly nejvíce Cu a Zn, tedy esenciální prvky, bez rozdílu místa výskytu. Na Sokolovsku rostliny rostoucí na poli překračovaly maximální povolenou hodnotu As v krmivech, stanovené evropskou směrnicí 2002/32/ES. Povolenou hodnotu v krmivech pro As, překročily také rostliny rostoucí na loukách na Mostecku. Tyto zvýšené obsahy by mohly mít negativní vliv na zdraví volně žijících býložravců. Na základě zjištěných hodnot obsahů prvků v rostlinách, je větší riziko pro zdraví v případě konzumace kořenů rostlin. Translokační faktor poukázal na to, že rostliny na Mostecku i Sokolovsku akumulují rizikové prvky hlavně v kořenech a netransportují je do nadzemní biomasy. Výsledky pseudocelkových obsahů prvků v jednotlivých čeledích, neodhalily žádnou čeleď, která by zvýšeně akumulovala některý z rizikových prvků. Akumulace prvků tak byla více ovlivněna lokalitou než danou čeledí.

Abstract:

The Sokolovský and Mostecký regions are located in the western part of the Czech Republic at the foot of the Krušné hory. These areas are an important source of minerals, as they lie in the Podkrušnohorská basin. Brown coal is one of the most important raw material in the area. Coal mining and processing is one of the most important sources of environmental contamination. Areas around coal mines are often affected and there are increased concentrations of risk elements that are a natural part of coal. Such elements include As, Be, Cd, Pb , and Zn. Higher concentrations of risk elements have a negative effect on vegetation, animals and humans. The aim of the work was to determine the pseudo-total contents of risk elements in soils and plants in the Most and Sokolovská regions. In total, samples were taken from 25 locations in the Most region and from 28 locations in the Sokolovská region. The individual sampling sites were divided according to location, where they were located in mountainous areas or in pelvic areas. Plant samples are further subdivided according to the place of growth, the plants collected in the field or meadow. The plants were also divided according to taxonomy into respective families. The content of elements in the roots and adzem biomass of plants was also compared, and then the translocation factor, useful for an estimation of the uptake rate of elements by above-ground plant biomass, was calculated. The determined pseudo-total content of elements in the soil revealed significantly high contents of As, Be and Zn in all analyzed soils. All the above elements (As, Be, Zn) exceeded the preventive values set by Decree 363/2016 Coll. The index of individual environmental pollution confirmed that especially mountain locations are seriously contaminated with As, whereas the basin areas are moderately contaminated. Be and Zn concentrations represented low risk of environmental contamination. Plants contained mostly Cu and Zn, i.e. essential elements, regardless of the location of occurrence. In the Sokolovská region, plants growing in the field exceeded the maximum permitted value of As in feed set by the European Directive 2002/32 / EC. The allowed amount of As for animal feed was exceeded by the plants growing the Most region. These increased levels could have a negative effect on the health of wild herbivores. Based on the determined values of the content of elements in plants, there is a greater risk to health in the case of consumption of plant roots. The translocation factor pointed out that plants in the Most and Sokolovská regions accumulate risk elements mainly in the roots and do not transport them into above-ground biomass. The results of pseudo-total element contents in individual families did not reveal any family that would increasingly accumulate any of the risk elements. The accumulation of elements was thus more influenced by the locality than by the given family.

Keywords

půda, rostlina, akumulace, Sokolovsko, Mostecko, rizikové prvky

Keywords

risk elements, soil, plant, accumulation, Sokolovsko, Mostecko

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 20. 4. 2021

Thesis defence

• Supervisor: prof. Ing. Jiřina Száková, CSc.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme:
Waste Technology