Stanovení rtuti a jejích forem v půdách, sedimentech a hlušině atomovou absorpční spektrometrií

RNDr. Pavel Coufalík, Ph.D.

Doctoral thesis

Determination of mercury and its forms in soils, sediments and tailings by atomic absorption spectrometry

Abstract:

Rtuť patří mezi cirkulující polutanty globálního charakteru. Její specie se objevují ve všech částech ekosystému s různou mírou toxicity pro živou přírodu. Pro správné posouzení mobility a biodostupnosti rtuti v environmentálních materiálech je zapotřebí kvantifikace jejích forem. Stanovení obsahů jednotlivých sloučenin rtuti, tedy speciační analýza, je často nahrazena určením jejích vazebných forem. V rámci této disertační práce byly studovány postupy stanovení hlavních anorganických forem rtuti, které se vyskytují v půdách, sedimentech a hlušině. Pro základní frakcionační analýzu byl navržen postup sekvenční extrakce, který umožnil rozdělení celkového obsahu rtuti v materiálu na tyto formy: rtuť uvolnitelnou ve vodě, rtuť uvolnitelnou v kyselých podmínkách, rtuť vázanou na huminové látky, elementární rtuť a amalgámy, sulfidickou rtuť a rtuť reziduální. Druhou metodou studia byla termická desorpční analýza rtuti z pevné fáze. Tato metoda frakcionační analýzy umožňuje charakteristiku termické stability rtuti ve vzorcích. Desorpční analýzou bylo sledováno termické chování následujících forem rtuti: Hg0, HgCl2, HgO, HgSO4, HgS a Hg(II) vázané na huminové kyseliny. V práci byly rovněž studovány možnosti interpretace termických desorpčních křivek. Termickou desorpční analýzu lze použít k frakcionaci rtuti v environmentálních matricích. Zkoumané metody byly aplikovány na široké spektrum vzorků půd, sedimentů a hlušin, dále byla zhodnocena jejich využitelnost pro studium rtuti deponované v rašelinných vrstvách. Postupy frakcionační analýzy byly využity ke studiu vysoce kontaminovaných materiálů, i pro vzorky se stopovými obsahy rtuti.

Abstract:

The mercury belongs to global circulating pollutants. Mercury species are occurring in all parts of the ecosystem with a various degree of toxicity to nature. The quantification of its forms is essential for precise evaluation of the mercury mobility and bioavailability in environmental materials. The determination of individual mercury compounds, thus the speciation analysis, is replaced oftentimes by the determination of its binding forms. The procedures for the determination of inorganic mercury forms contained in soils, sediments and tailings were studied in this thesis. Sequential extraction procedure was designed for the fractionation analysis. The suggested procedure enabled the differentiation of total mercury content in the material into the following forms: mecury releasable in water, mercury releasable under acidic conditions, mercury bound to humic substances, elemental mercury and amalgams, mercury sulphide and residual mercury. Another method of the study was the thermal desorption analysis of mercury from the solid phase. This method of fractionation analysis allows the characterization of thermal stability of the mercury in samples. Thermal behaviour of the following mercury forms was observed by means of the desorption analysis: Hg0, HgCl2, HgO, HgSO4, HgS and Hg(II) bound to humic acids. The potential of the interpretation of thermal desorption curves was studied in this work too. Thermal desorption analysis can be used for the fractionation of mercury in environmental matrices. The investigated methods were applied to the wide range of soils, sediments and tailings. Further, their applicability to the study of mercury deposited in peat layers was also assessed. The fractionation analysis procedures were used for the study of highly contaminated materials as well as for the samples with trace levels of the mercury.

Keywords

Rtuť, Sekvenční extrakce, Termická desorpce, Frakcionační analýza, AAS

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 27. 6. 2013

Thesis defence

• Date of defence: 4. 9. 2013
• Supervisor: prof. RNDr. Josef Komárek, DrSc.
• Reader: prof. RNDr. Viktor Kanický, DrSc., doc. RNDr. Petr Rychlovský, CSc., doc. Ing. Miroslav Fišera, CSc.

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Chemistry (4-years) / Analytical Chemistry