Vliv znečištění ovzduší na fyziologické parametry vybraných rostlin

Bc. Naďa Ingrová

Master's thesis

Influence of air pollution on physiological parameters of selected plants

Abstract:

Diplomová práce se zabývá vlivem znečištění ovzduší na fyziologické parametry vybraných rostlin na čtyřech lokalitách. Konkrétně se jedná o stresory v podobě rizikových prvků v závislosti na lokalitě a termínu sběru. Byl stanoven energetický obsah netto i brutto energie v čerstvé i usušené biomase vybraných druhů rostlin, který byl dán do korelace s lokalitou a rizikovými prvky za pomocí metody spalné kalorimetrie. Na těchto vybraných lokalitách obec Květnice, Výzkumný ústav Běchovice, sjezd z dálnice D1 směr Říčany, obec Prachov v Prachovských skalách byly odebrány tyto rostlinné druhy: štírovník růžkatý (Lotus corniculatus), růže šípková (Rosa canina), zlatobýl obecný (Solidago virgaurea), starček obecný (Senecio vulgaris) a sveřep (Bromus sp.). Rostlinný materiál se odebíral v těchto termínech 20. června 2021, 18. srpna 2021 a 1. října 2021. V sušině nadzemní biomasy byla stanovena pomocí spalné kalorimetrie a přístroje suchého adiabatického kalorimetru LAGET MS 10A, hodnota spalného tepla. Dále pomocí ICP-MS byl stanoven obsah vybraných rizikových prvků: V, Cr, Mn, Cd, Co, Ni, Cu, Zn, As, Mo, Ti, Pb. Cílem této diplomové práce bylo stanovit obsah energie akumulované do nadzemní biomasy a obsah rizikových prvků u vybraných druhů rostlin. Za tímto účelem byly vybrány čtyři lokality, a to na základě zjištění možné kontaminace antropogenními polutanty a rizikovými prvky v daném prostředí. Ze získaných výsledků vyplývá, že obsah energie ve vybraných genotypech vykazoval kolísavou tendenci v termínech odběru biomasy i lokalitě. Statistické výpočty potvrdily, že důležitým aspektem je termín odběru i samotný rostlinný druh. Tyto dvě hlediska ovlivňují hodnotu energetického obsahu v rostlinné biomase. Je potřeba zdůraznit, že rovněž záleží na odebrané části rostliny. U všech daných rostlinných druhů se odebírala pouze nadzemní část. Průměrný obsah netto energie v biomase nadzemní části růže šípkové se pohyboval v rozmezí 8,68 kJ.g-1 do 14,97 kJ.g-1 (odběr říjen-srpen), zlatobýlu obecného 13,28 kJ.g-1 do 16,40 kJ.g-1 (odběr červen-srpen), starčku obecného 12,49 kJ.g-1 do 15,53 kJ.g-1 (červen-říjen), sveřepu 12,06 kJ.g-1 do 15,67 kJ.g-1 (srpen-srpen). Naproti tomu podle statistických výpočtů nebyl potvrzen vliv lokality na energetickém obsahu daného rostlinného druhu. Dále byl posuzován dopad rizikových prvků na energetický obsah biomasy. Z výsledků vyplynulo, že prvky Mn, Cu, Zn, Cd ovlivnily obsah energie v biomase a u ostatních prvků V, Cr, Co, Ni, As, Mo, Ti, Pb se účinek neprojevil. Obsahy rizikových prvků v biomase na všech lokalitách byly v přípustné hladině a nevykazovaly indikační hodnoty při jejichž překročení může být podezření z ohrožení růstu rostlin a produkční funkce půdy. Na lokalitě Květnice dosahovaly nejvyšší hodnoty obsahy těchto prvků V - 1,028 μg.g-1 a Co - 20,86 μg.g-1, na lokalitě VÚ Běchovice u prvků As - 0,31 μg.g-1, Ti - 0,068 μg.g-1, Mo - 5,13 μg.g-1 a Cu - 13,31 μg.g-1, na lokalitě sjezd z D1 směr Říčany u prvků Cr - 37,40 μg.g-1, Pb - 0,524 a Ni – 18,50 μg.g-1 a na lokalitě Prachov u prvků Mn – 830,30 μg.g-1, Zn – 71,70 μg.g-1 a Cd – 0,256 μg.g-1. Stanovení rozdílů rozikových prvků v závislosti na lokalitě se podařilo prokázat.

Abstract:

The thesis deals with the effect of air pollution on physiological parameters of selected plants at four sites. Specifically, it deals with stressors in the form of risk elements depending on the location and harvesting date. The net and gross energy content of the fresh and dried biomass of the selected plant species was determined and correlated with the site and risk elements using the combustion calorimetry method. The following plant species were collected at the following selected sites: the village of Květnice, the Research Institute Běchovice, the exit from the D1 motorway towards Říčany, the village of Prachov in Prachovské skály: the lotus (Lotus corniculatus), the rose (Rosa canina), the goldenrod (Solidago virgaurea), the common sagebrush (Senecio vulgaris) and the bromegrass (Bromus sp. The plant material was collected on the following dates: 20 June 2021, 18 August 2021 and 1 October 2021. The dry weight of the aboveground biomass was determined using combustion calorimetry and a LAGET MS 10A dry adiabatic calorimeter. In addition, the content of selected hazardous elements V, Cr, Mn, Cd, Co, Ni, Cu, Zn, As, Mo, Ti, Pb was determined by ICP-MS. The aim of this thesis was to determine the energy content accumulated in aboveground biomass and the content of risk elements in selected plant species. For this purpose, four sites were selected by identifying possible contamination by anthropogenic pollutants and risk elements in the environment. The results obtained showed that the energy content of the selected genotypes showed a fluctuating trend in the dates of biomass sampling and location. Statistical calculations confirmed that the important aspect is the sampling date and the plant species itself. These two aspects influence the value of energy content in plant biomass. It should be stressed that the part of the plant taken also matters. For all the plant species concerned, only the above-ground part was taken. The average net energy content of the biomass of the above-ground part of rose hip ranged from 8.68 kJ.g-1 to 14.97 kJ.g-1 (sampled October-August), that of goldenrod from 13.28 kJ. kJ.g-1 to 16.40 kJ.g-1 (June-August), common buckthorn 12.49 kJ.g-1 to 15.53 kJ.g-1 (June-October), common buckthorn 12.06 kJ.g-1 to 15.67 kJ.g-1 (August-August). On the other hand, according to statistical calculations, the influence of location on the energy content of the plant species was not confirmed. The impact of risk elements on the energy content of biomass was assessed. The results showed that the elements Mn, Cu, Zn, Cd influenced the energy content of biomass and the other elements V, Cr, Co, Ni, As, Mo, Ti, Pb did not show any effect. The levels of the risk elements in biomass at all sites were within the permissible level and did not show indication values above which plant growth and soil production function may be suspected to be compromised. At the Květnice site, the highest values of these elements were V - 1.028 μg.g-1 and Co - 20.86 μg.g-1, at the VÚ Běchovice site for the elements As - 0.31 μg.g-1, Ti - 0.068 μg.g-1, Mo - 5.13 μg.g-1 and Cu - 13.31 μg.g-1, at the D1 exit in the direction of Říčany for the elements Cr - 37.40 μg. g-1, Pb - 0.524 and Ni - 18.50 μg.g-1 and at the Prachov site for the elements Mn - 830.30 μg.g-1, Zn - 71.70 μg.g-1 and Cd - 0.256 μg.g-1. Determination of differences in rosette elements depending on location could be demonstrated.

Keywords

polutanty, ovzduší, rostliny, stres, obsah energie, chemické složení

Keywords

air, stress, energy content, chemical composition, pollutants, plants

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 20. 4. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 18. 5. 2023
• Supervisor: doc. Ing. František Hnilička, Ph.D.
• Reader: Jan Velebil, Ing.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme / specializace:
Agriculture and Rural Development / Development of Rural Areas