Vliv Cd na půdní mikroorganismy - od pedonu po půdní agregát.

Bc. Pavla Vojtová

Master's thesis

The infuence of Cd on soil microorganisms

Abstract:

Diplomová práce se zabývala zkoumáním půdních vzorků z oblasti Praha-Vinoř. Na dvě parcely v této oblasti byl v 80. letech navezen rybniční sediment z místních rybníků Velké a Malé Obůrky, který byl kontaminovaný potenciálně rizikovými kovy, převážně kadmiem. Do rybníků se tato kontaminace dostala vyplavováním z nedaleké opravny leteckých motorů. Půdní vzorky byly odebrány podle odběrové sítě, která byla navržena tak, aby postihovala celé kontaminované území. Odběry probíhaly povrchově v kopaných sondách (s-surface a d-depth), i hloubkově ve dvou vrtaných sondách pomocí vrtné soupravy (sonda A-odběrové místo 6 a sonda B-odběrové místo14). Půdní vzorky byly také zpracovány odlišně. Zatímco z kopaných sond se odebíral směsný půdní vzorek, z vrtaných sond byly odebrány půdní agregáty. Z plochy bylo odebráno 30 vzorků, v případě sond se jednalo o 11 vzorků pro sondu A a 10 pro sondu B z různých hloubek. Celkem bylo tedy odebráno 51 vzorků půdy z 20 odběrových míst. Tyto půdní vzorky byly podrobeny fyzikálně-chemickým analýzám: pH; organický uhlík (Cox); oxalátově výměnné formy Fe, Mn, Al (Feox, Alox, Mnox); kationtová výměnná kapacita (KVK); pseudototální obsahy rizikových prvků (Cdaq; Znaq) a fyzikální vlastnosti dle Kopeckého válečků. U všech vzorků bylo také stanoveno složení bakteriálního společenstva pomocí molekulárních metod. Pro stanovení bakteriálního společenstva bylo třeba extrahovat DNA z půdy, provést polymerázovou řetězovou reakci (PCR) s primery pro prokaryota a sekvenování v servisní laboratoři. U vzorků z plochy byla extrakce prováděna z navážky jemnozemě (0,5 g). Tuto extrakci a PCR prováděli pracovníci VÚRV,v.v., Praha. Autorka práce prováděla extrakci DNA a následné PCR pro agregáty sond A a B a dále také provedla taxonomické zařazení dle databáze a zobrazení složení společenstev v tabulkách a grafech pro vzorky z plochy i agregátů. Fyzikálně-chemické analýzy byly propojeny složením mikrobiálních společenstev tak, aby bylo možné zjistit vliv úrovně kontaminace. Hodnocen byl jak vliv na složení bakteriálního společenstva, tak i uspořádání studovaných společenstev v prostoru. Dále byla zjišťována vazba kadmia na fyzikálně-chemické vlastnosti a jeho mobilita.Pro další statistické analýzy byly výsledky analýz vzorků rozděleny na základě úrovně kontaminace na Vysokou, Střední a Nízkou kontaminaci v případě vzorků z plochy a pro sondu B, na Velmi vysokou, Vysokou, Střední a Nízkou kontaminaci pro sondu A. Složení společenstev bylo zobrazeno pomocí diagramu neparametrického vícerozměrného rozdělení (NMDS), ale toto zobrazení bylo do výsledků zařazeno pouze pro vzorky z plochy, jelikož jinde nebyla zjištěna statistická významnost.Výsledky této práce by mohly přispět k nalezení vhodného řešení remediace.

Abstract:

The diploma thesis dealt with the examination of soil samples from the area of Praha-Vinoř. In the 1980s pond sediment from the local ponds of Velká and Malá Obůrka was extracted and spread out over two land properties in this area. It was later found that the sediment was contaminated with toxic metals mainly cadmium. This contamination got to the ponds by leaching from a nearby aircraft engine repair company.Soil samples were taken according to a grid of 30 sampling points designed to cover the entire contaminated area. One set of samples was collected on the surface in probes of two depths (s-surface and d-depth), the second set of samples was taken from two drilled cores using a drilling rig (probe A-sampling point 6 and probe B-sampling point14). Samples were processed differently, a mixed soil sample was used from the surface probes while soil aggregates were extracted from the drilled probes.A total of 51 soil samples were collected at 20 different testing sites, 30 of them were surface samples, 10 were deep probes at location A and 11 were also deep probes at location B. All of the soil samples were subjected to physicochemical analyzes: pH; organic carbon (Cox); oxalate exchange forms of Fe, Mn, Al (Feox, Alox, Mnox); cation exchange capacity (KVK); pseudototal contents of risk elements (Cdaq; Znaq) and physical properties according to Kopecký rollers. The composition of the bacterial community was also determined for all samples using molecular methods.To determine the bacterial community, DNA was extracted from the soil, followed by polymerase chain reaction (PCR) with primers for prokaryotes and amplicon Illumina sequencing in a service laboratory. For surface samples, extraction was performed from a fine earth batch (0.5g). This extraction and PCR was performed by the staff of VÚRV, v.v., Praha. The author of the thesis performed DNA extraction and subsequent PCR for samples of soil aggregates from cores A and B. She also performed a taxonomic classification according to the database and prepared tables and graphs of the composition of communities for both surface samples and for aggregates.Physicochemical analyzes were linked with the composition of bacterial communities so that the effect of the level of contamination could be demonstrated. Both the influence on the composition of the bacterial community and the distribution of the studied communities in space were evaluated. Furthermore, the binding of cadmium to physicochemical properties and its mobility was determined.For further statistical analyzes, the sample analysis results were divided based on the level of contamination into High, Medium and Low contamination for Core B and surface samples and for Very High, High, Medium and Low contamination for Core A. The composition of the communities was plotted using a nonparametric multidimensional distribution (NMDS) diagram, but this plot was included in the results only for surface samples, as no statistical significance was found elsewhere.The results of this thesis could contribute to finding a suitable solution for remediation.

Keywords

kadmium, agregáty, molekulární metody

Keywords

cadmium, aggregates, molecular methods

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 23. 7. 2020

Thesis defence

• Supervisor: doc. RNDr. Markéta Marečková, Ph.D.
• Reader: Martina Vítková, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme / field:
Waste Technology / Technology, Processing and Utilization of Waste