Výskyt toxických kovů ve vodních ekosystémech pramenů Jizerských hor

Lucie Heřmanová

Master's thesis

Toxic metals in the aquatic ecosystem of Jizerské mountains springs

Abstract:

Na území Jizerských hor bylo vybráno 20 pramenů, ve kterých byl sledován výskyt toxických kovů ve vzorcích vody, sedimentu a bioty (Cd, Mn, Pb, Cu, Ni, Zn a Fe). Obsah kovů v sedimentech byl stanoven jako celkový obsah po rozkladu kyselinou dusičnou a peroxidem vodíku, a v jednotlivých geochemických frakcích po provedení sekvenční analýzy (BCR). Koncentrace kovů byly stanoveny s využitím techniky AAS a ICP-OES. V terénu byly spolu s odběrem vzorků měřeny základní fyzikálně-chemické ukazatele kvality vody. Výsledky obsahu kovů byly dále analyzovány pomocí několika indexů – Distribučního koeficientu (Kd), Koeficientu rizika (HQ), Indexu geoakumulace (Igeo), Faktoru obohacení (Ef) a Biota sediment akumulačního faktoru (BSAF).U většiny pramenů byly sledovány stabilní hodnoty teploty, pH, konduktivity a obsahu kyslíku během sledovaného období. Výjimkou byl pramen BS2236, u kterého byl zaznamenán výrazný pokles pH z hodnoty 7,5 na 4,3. V případě konduktivity byla u 3 z 20 pramenů pozorována kolísavost hodnot (ES2220, DN1012 a BS2231).Z výsledků měření obsahu kovů v sedimentu lze označit za nejvíce obsažený prvek mangan, který se nejvíce vyskytoval v nejjemnější frakci (<0,067 mm) a docházelo k jeho poklesu v podzimním období. Z testování obsahu toxických kovů v biotě lze říci, že byly vyšší obsahy kovů nalezeny ve smíšených vzorcích bioty v porovnání se samostatně separovaným druhem. Nejvýšších průměrných hodnot ve vodě dosahovalo železo, dále mangan a zinek.Z výsledků statistických analýz byla nalezena spojitost mezi obsahem kovů a typem horniny, tj. sediment zpevněný. V rámci tohoto horninového typu jsou si prameny podobné v obsahu kovů. Při testování závislosti obsahu kovu na hodnotě pH bylo zjištěno, že v rámci sedimentu má pH vliv na olovo a v rámci vody má hodnota pH vliv na obsah manganu, olova a mědi.

Abstract:

The presence of toxic metals (Cd, Mn, Pb, Cu, Ni, Zn and Fe) in the sediment, water and biota of 20 springs was monitored in the Jizerské Mountains. The concentrations of these metals in sediments were determined as the total contents after decomposition by nitric acid and hydrogen peroxide, and in particular geochemical fractions after performance of Sequential analysis (BCR). Concentartions of metals were determined by using of Atomic absorption spectrometry (AAS) and ICP-OES. Together with the sampling were measured physico-chemical indicators of quality of water. The metal content results were further analyzed using several indexes - Distribution Coefficient (Kd), Hazard Quotient (HQ), Geoaccumulation Index (Igeo), Enrichment Factor (Ef), and Biota sediment accumulation factor (BSAF).By the major part of springs there were watched stable values of temperature, pH, conductixity and contents of oxygen during watched period. The only one exception was spring BS2236 in which was found a significant drop from pH 7.51 to 4.27. In the case of conductixity, by 3 of 20 springs there was observed the fluctuation of values (ES2220, DN1012 and BS2231). For some springs can be observed temperature change (DN1012, BS2231), but this is apparently influenced by the measurement with the crucible due to lack of water.From the results of the measurement of the contents of metals in the sediment, the most contained element was manganese, which was the most present in the finest fraction (<0.067 mm) and there was a decrease in the autumn period. From testing of contents of the toxic metal in biota, it is possible to say that higher metal contents were found in mixed biota samples compared to one separate species. Iron, manganese and zinc reached the highest average values in water.From the results of the statistical analyses, a connection was found between the contents of metals and the kind of mineral, i.e. the strengthened sediment. In this kind of mineral, the springs are similar as regards metal contents. By testing of dependence of the metal contents on pH, there was found out that the pH has aninfluence on lead in the sediment, and pH has effect on manganese, lead, and copper in water.

Keywords

biota, sediment, AAS, BCR, distribuční koeficient, koeficient rizika, index geoakumulace, faktor obohacení, biota sediment akumulační faktor

Keywords

biota, sediment, AAS, BCR, Distribution Coefficient, Hazard Quotient, Geoaccumulation Index, Enrichment Factor, BSAF

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 9. 12. 2018

Thesis defence

• Supervisor: prof. RNDr. Dana Komínková, Ph.D.
• Reader: Jana Nábělková, Ing., externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Environmental Sciences

Master programme / field:
Engineering Ecology / Nature Conservation