Vliv kontaminace půdy rtutí na aktivitu půdních mikroorganismů

Bc. Martin Klouza

Master's thesis

The effect of mercury soil contamination on the activity of soil microorganisms

Abstract:

V této diplomové práci byl sledován dopad kontaminace půdy rtutí na aktivitu půdních mikroorganismů a zároveň byla testována některá opatření, která mohou případný negativní dopad vysokých koncentrací v půdě omezit. Laboratorní pokusy byly prováděny na dvou typech půd. Prvním typem byla nekontaminovaná černozem z lokality Suchdol, druhým typem byla luvizem z lokality Červený Újezd. Jednotlivé vzorky obou půd pak byly kontaminovány rtutí ve čtyřech různých expozičních časech. Jako látky s potenciální schopností snížit toxicitu rtuti byly vybrány dva materiály, digestát, tedy odpad z výroby bioplynu, a popílek ze spalování biomasy pro energetické využití. Nejdříve bylo stanoveno půdní pH, z čehož vyplynulo, že pH černozemě bylo neutrální, zatímco pH luvizemě se ukázalo jako kyselé. Celkový rozpustný uhlík a dusík byly stanovovány v 0,01 M roztoku CaCl2, a to v poměru 1:10 (hmotnost: objem). Ani u jednoho typu půdy pak nebyl zaznamenán rozdíl v obsazích těchto prvků v závislosti na rtuti. Kvantifikace uhlíku mikrobiální biomasy neodhalila signifikantní změny v žádném ze vzorků prvního ani druhého typu půdy. Výrazné změny byly zaznamenány pouze u vzorků s příměsí digestátu. Ten, jelikož obsahuje poměrně velké množství uhlíku, podpořil rozvoj mikroorganismů. V obsazích N NH4+ a N NO3-- nebyly pozorovány rozdíly mezi půdou nekontaminovanou a kontaminovanou. Nicméně po aplikaci digestátu byl zaznamenán vyšší obsah NH4+ u vzorků se 14 a 21 denní inkubací, což podporuje tvrzení, že digestát podpořil rozvoj půdní mikroflóry. V druhém typu půdy byly změny obsahů N-NH4+ a N-NO3-- zaznamenány po 14 a 21 denní inkubaci. Z výsledků vyplynulo, že digestát se ukázal jako potenciální remediant působící proti toxicitě rtuti v půdě. S největší pravděpodobností to souvisí s obsahem uhlíku v digestátu. Lze tedy konstatovat, že digestát může být úspěšnou strategií pro přírodní bioremediační procesy v půdách kontaminovaných rtutí.

Abstract:

The aim of this diploma thesis was observing the impact of mercury contamination in soil on the activity of soil microorganisms as well as testing certain measures that can potentially reduce the negative impact of high concentrations in the soil. Laboratory experiments were conducted on two types of soils. The first type was non-contaminated chernozem from the Suchdol location, the second type was Luvisoil from the Červený Újezd location. Individual samples from both types of soil were then contaminated with mercury in four different exposure times. Two materials, digestate, i. e. biogas production waste, and fly-ash from the combustion of biomass for energy use, were chosen/selected as agents with a potential ability to reduce the toxicity of mercury. First, the soil pH was determined, which revealed that the pH of Chernozem was neutral, while the pH of Luvisoil proved acidic. Total soluble carbon and nitrogen were determined in 0.01 M CaCl2 solution at a ratio of 1:10 (weight: volume). No difference in the contents of these elements in dependence on mercury was noticed in either of the types of soil. Quantification of carbon supply in microbial biomass revealed no significant changes in any of the samples of the first or second type of soil. Significant changes were detected only in samples with addition of digestate. This, as it contains relatively large amounts of carbon, supported the development of microorganisms. No differences were detected between the contaminated and non-contaminated soil in the contents of N-NH4+ and N-NO3-. However, after the application of digestate a higher level of NH4+ was recorded in the samples with 14- and 21-day incubation, which supports the claim that the digestate supported the development of soil microflora. In the second type of soil changes in the contents of N-NH4+ and N-NO3- were detected after 14 and 21 days of incubation. The results showed that the digestate has emerged as a potential remediant agent counteracting the toxicity of mercury in the soil. Most likely it is related to the content of carbon in the digestate. It is therefore concluded that the digestate can be a successful strategy for natural bioremediation processes in soils contaminated with mercury.

Keywords

rtuť, půda, kontaminace, půdní mikroflora

Keywords

mercury, soil, contamination, soil microflora

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 9. 4. 2015

Thesis defence

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

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

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