Primární a sekundární ekotoxické efekty biouhlu v půdě

Bc. Klára Kročová

Master's thesis

Primary and secondary ecotoxic effects of biochar amendment to soil

Abstract:

Tato práce se zabývá vlivem přídavku biouhlu do půdy (0 %, 1 %, 5 %, 10 % hm.) na biodostupnost vybraných kontaminantů (p,p´ DDE, epoxykonazol, tebukonazol) pro žížaly. Biouhel vyrobený z dřevní hmoty i biouhel z rýžových slupek vykazovaly velmi podobné sorpční vlastnosti jak pro p,p´-DDE (nejvýznamější produkt rozkladu DDT), tak pro epoxykonazol a tebukonazol. Biouhel byl do půdy přidáván v různých hmotnostních podílech: 0 %, 1 %, 5 % a 10 %. U žádného z těchto vzorků se na žížalách neprojevily toxické účinky biouhlu. Míra bioakumulace všech sledovaných kontaminantů exponenciálně klesala s rostoucím množstvím biouhlu v půdě a byla v souladu s klesající koncentrací kontaminantů v SPME (mikroextrakce na pevnou fázi) vláknech, které byly použity k vzorkování pórové vody. Například přídavek biouhlu v množství 10 % hm. do půd kontaminovaných p,p´ DDE snížil bioakumulaci do žížal až o 79 %, koncentraci v pórové vodě až o 81 %. V případě konazolových fungicidů snížil 10% přídavek biouhlu míru bioakumulace do žížal o 94 % a obsah kontaminantu v pórové vodě o téměř 100 %. V případě persistentního p,p´ DDE nebyl zjištěn statisticky významný rozdíl mezi jeho biodostupností v historicky a laboratorně kontaminované půdě. Výsledky potvrzují účinný pokles biodostupnosti kontaminantu v rozmezí 1% - 5% přídavku biouhlu do půdy, pro žížaly se snížil podíl volně dostupného kontaminantu v pórové vodě. Druh materiálu, ze kterého byl biouhel získán, a proces jeho výroby, hrály zanedbatelnou roli pro míru sorpce a biodostupnosti kontaminantu.

Abstract:

The present work addresses the influence of biochar on the bioavailability of model compounds (p,p´-DDE, epoxiconazole, and tebuconazole) to earthworms from contaminated soils amended with 0 %, 1 %, 5 %, or 10 % of biochar. Rice husk and wood based biochars used in this study showed similar sorption towards p,p´-DDE (the most important metabolite of DDT), epoxiconazole, and tebuconazole. No toxic effects of biochars were observed with the increasing biochar doses in soils, which indicated on biochar safety for earthworms. The extent of bioaccumulation decreased exponentially with increasing biochar dose for all three contaminants tested and was in line with the decreasing concentration in solid phase microextraction (SPME) fibres used to sample porewater. For example, upon the addition 10 % of biochar to soil contaminated with p,p´ DDE, bioaccumulation of p,p´ DDE and its concentration in porewater were found to decrease by 79 % and 81 %, respectively. The addition of 10 % biochar to soils containing conazole fungicides affected in 94% reduction in their bioaccumulation and in almost 100% decrease in concentration in SPME fibres. The data suggests that bioavailability of contamiants in soils was effectively reduced by the addition of biochar at doses between 1 – 5 % and, for earthworms, this was achieved via the reduction of the freely dissolved concentrations of contamiants in soil porewater. The feedstock and pyrolysis conditions used for biochars´ production played a negligible role in sorption and bioavailability of pollutants and the derived pyrolized materials caused no deleterious effects on earthworms within the dose range tested.

Keywords

bioakumulace, biodostupnost, biouhel, DDE, epoxykonazol, pórová voda, půda, SPME, tebukonazol, žížala

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 14. 5. 2018

Thesis defence

• Date of defence: 7. 6. 2018
• Supervisor: Mgr. Bc. Lucie Bielská, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Experimental Biology / Special Biology