Analýza prostorových dat z biomonitoringu v průmyslových oblastech.

Aneta Krakovská

Doctoral thesis

Analysis of Spatial Data from Biomonitoring in Industrial Areas.

Abstract:

Cílem práce byla analýza prostorových dat získaných pomocí biomonitoringu s využitím mechů. Dílčím cílem bylo na základě výsledků analýz následně charakterizovat regionální atmosférickou depozici polutantů v ovzduší a zároveň tak ověřit vhodnost využití mechorostů jako alternativního monitoringu kvality ovzduší v průmyslových oblastech malé rozlohy. Celkově bylo odebráno a zkoumáno 93 vzorků mechů na území Moravskoslezského kraje na území České republiky a Slezského vojvodství na území Polska v průběhu let 2015 a 2016. Vzorky byly analyzovány instrumentální neutronovou aktivační analýzou. Na základě provedených analýz bylo zjištěno 38 prvků, které byly vyhodnoceny pomocí PCA, HCPCA, faktorové analýzy, korelační analýzy, kontaminačního faktoru, geoakumulačního faktoru, faktoru obohacení a indexu znečištění. Z analýz vyplynulo rozdělení prvků na skupinu, která je svými koncentracemi blízká úrovní hodnot přirozeného pozadí a skupinu prvků, které byly identifikovány jako emise pravděpodobně pocházející z antropogenní činnosti (Sm, W, U, Tb, a Th). Pravděpodobně dominujícím zdrojem emisí byl pro studovanou oblast identifikován metalurgický průmysl. Zároveň výsledky poukázaly na zdroje lokálního významu. Zájmová oblast byla rozdělená do klastrů podle převažujícího typu znečištění a byl potvrzen dálkový přenos polutantů. Biomonitoring ovzduší pomocí mechorostů se potvrdil jako metoda vhodná pro charakteristiku atmosférické depozice. Na základě dosažených výsledků bylo navrženo pokračování v biomonitoringu v husté sítí na úrovní celé České republiky v rámci mezinárodního projektu ICP Vegetation. Pro další monitorování byla navržena vlastní opatření, které zvýší přesnost a korektnost výsledných dat.

Abstract:

The goal of this work was the analysis of spatial data gained by biomonitoring with the use of mosses. A partial goal was set to characterize the regional atmospheric deposition of pollutants in the air based on the results of the analyses and simultaneously verify the suitability of using mosses as an alternative for monitoring air quality in smaller industrial areas. In total, 93 samples of moss were extracted and examined from the area of the Moravian-Silesian Region in the Czech Republic and the area of the Silesian Voivodeship in Poland throughout the years 2015 and 2016. The samples were analyzed using instrumental neutron activation analysis. Based on the analyses performed, 38 elements, which had been evaluated using the PCA, HCPCA, factor analysis, correlation analysis, contamination factor, geoaccumulation index, enrichment factor, and pollution load index, were found. The analyses resulted in a division of elements into a group which with its concentrations neared the level of values of the natural background and a group of elements identified as emissions likely originating from anthropogenic activity (Sm, W, U, Tb, and Th). The likely dominant source of emissions for the studied area was identified to be the metallurgical industry. Simultaneously, the results pointed to sources of local importance. The area of interest was divided into clusters according to the prevailing type of pollution and long-distance transmission of pollutants was confirmed. Biomonitoring of air using mosses proved to be a suitable method for characterizing atmospheric deposition. Based on the results gained, it was suggested to continue biomonitoring in a dense network across the entire Czech Republic as part of an international project called ICP Vegetation. Specific measures to increase the accuracy and correctness of the resulting data were suggested for continued monitoring.

Keywords

biomonitoring, mechorosty, atmosférická depozice, těžké kovy, neutronová aktivační analýza

Keywords

biomonitoring, bryophytes, atmospheric deposition, heavy metals, neutron activation analysis

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 3. 7. 2020

Thesis defence

• Date of defence: 20. 1. 2021
• Supervisor: Vladimír Lapčík
• Reader: Edyta Sierka, Vítězslav Plášek, Jiří Kupka

VSB – Technical University of Ostrava

Hornicko-geologická fakulta

Doctoral programme / field:
Inženýrská ekologie / Ochrana životního prostředí v průmyslu