Šíření mikropolutantů v půdním prostředí

Bc. Eliška Horáková

Diplomová práce

Spread of micropollutants in the soil environment

Anotace:

Půdy mohou být kontaminovány humánními nebo veterinárními léčivy. Jejich chování v půdním prostředí je do značné míry řízeno sorpcí různých sloučenin v půdním roztoku na půdní složky. V této diplomové práci jsme studovali proudění vody a transport 4 léčiv (atenolol, trimethoprim, karbamazepin a sulfamethoxazol) aplikovaných v jejich směsi na půdu odebranou z různých horizontů modální šedozemě, která pochází z lokality Čáslav. Proudění vody a léčiv v půdních sloupcích odebraných z horizontů Ap, Bth a Ck bylo vyhodnoceno experimentálně a pomocí matematických modelů. Po aplikaci roztoku na půdní válec bylo sledováno proudění vody a transport rozpuštěných látek v průběhu výtopové infiltrace. Vyhodnocení, popis, případně předpověď pozorované infiltrace vody do půdy, odtoku z půdního vzorku a tlakových výšek uvnitř půdních sloupců jsou závislé na hydraulických charakteristikách půdy. Základními charakteristikami, které definují hydraulické vlastnosti pórovitého půdního prostředí jsou retenční čára půdní vlhkosti a hydraulické vodivosti. Jejich parametry byly optimalizovány tak, aby měřené a modelem HYDRUS-1D simulované toky a tlakové výšky odpovídaly. Podobně byly pomocí inverzního modelování měřených koncentrací látek v drénovaném roztoku zjištěny charakteristiky určující transpot látek. Cílem této práce bylo zjistit, zda vybraný matematický model HYDRUS-1D dokáže interpretovat pozorovaný transport vybraných léčiv v půdním prostředí. Z výsledných dat lze říci, že přestože některé scénáře jak pro simulaci proudění vody, tak pro simulaci transportu některých látek vedly k věrohodné interpretaci pozorovaných dat, celkové kombinace všech scénářů (tj. jak pro vodu, tak všechny 3 látky) ukazují na výskyt preferenčního proudění vody ve všech půdních sloupcích. Proto je potřeba pro interpretaci dat použít jiný model, tj. model duální propustnosti v programu HYDRUS-1D.

Abstract:

Soils may be contaminated with human or veterinary pharmaceuticals. Their behavior in the soil environment is largely controlled by the sorption of various compounds in the soil solution on the soil components. In this thesis, we studied the flow of water and 4 pharmaceuticals (atenolol, trimethoprim, carbamazepine and sulfamethoxazole) applied in their mixtures to the soil taken from different horizons of the Greyic Phaeozem, taken from the Čáslav locality. The flow of water and pharmaceuticals in the soil columns taken from the horizons Ap, Bth and Ck was evaluated experimentally and using mathematical models. After application of the solution to the soil column, the flow of water and the transport of solutes during the ponding infiltration were monitored. The evaluation, description, or prediction of the observed infiltration of water into the soil, the outflow from the soil sample and the pressure heads inside the soil columns depend on the hydraulic characteristics of the soil. The basic characteristics that define the hydraulic properties of a porous soil environment are the retention curve of soil soil-water content and hydraulic conductivity. Their parameters were optimized so that the measured fluxes and pressure heads corresponded to simulated ones using the HYDRUS-1D model. Similarly, the characteristics determining the transport of the substances were determined by inverse modeling of the measured concentrations of substances in the discharged solution. The aim of this work was to find out whether the selected mathematical model HYDRUS-1D can interpret the observed transport of selected pharmaceuticals in the soil environment. From the resulting data, it can be said that although some scenarios for both water flow simulation and transport simulation of certain substances led to a reliable interpretation of the observed data, the overall combinations of all scenarios (i.e. for both water and all 3 substances) point to the occurrence of preferential water flow in all soil columns. Therefore, it is needed to use a different model to interpret the data, i.e. the dual-permeability model in the HYDRUS-1D program.

Klíčová slova

Léčiva, Půda, Matematické modely, Sorpce, Degradace, Hydraulické vlastnosti

Keywords

Pharmaceuticals, Soil, Mathematical models, Sorption, Degradation, Hydraulic properties

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 14. 4. 2022

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: prof. Ing. Radka Kodešová, CSc.

Česká zemědělská univerzita v Praze

Fakulta agrobiologie, potravinových a přírodních zdrojů

Magisterský studijní program:
Technologie odpadů