Vliv biocharu na nasycenou hydraulickou vodivost kontaminované nivní půdy

Tomáš Tomáš

Master's thesis

Influence of biochar on saturated hydraulic conductivity of contaminated fluvisol

Abstract:

Diplomová práce se zabývá vlivem biocharu na nasycenou hydraulickou vodivost (Ks) kontaminované nivní půdy. Měřené hodnoty Ks jsou důležitým vstupem pro modelování proudění vody v půdě. V této práci byly hodnoty Ks naměřeny na kontaminované nivní půdě a na této půdě obohacené 2 a 5 % biocharu. Pro tyto půdy byly stanoveny hodnoty Ks a následné změny Ks v čase při opakovaném měření. Biochar je materiál, kterým se zlepšuje sorpční kapacita a další vlastnosti půdy. Vliv aplikace biocharu na Ks ale ještě není dostatečně objasněn. Pro práci byl použit biochar vytvořený pyrolýzou ze stopek vinné révy. Měření byla provedena ve dvou sériích v rozmezí měsíců říjen až prosinec roku 2015. V každé sérii bylo měřeno deset vzorků, 5 kontrolních a 5 s příměsí biocharu. To je celkem 20 vzorků. Měření každého vzorku probíhalo přibližně 14 dní a vzorky byly měřeny v deseti časových krocích. Současně byly změřeny také související fyzikální vlastnosti (objemová hmotnost, pórovitost, obsah vody v blízkosti nasycení) a byly provedeny zrnitostní rozbory hustoměrnou metodou. Vzorky byly uměle připraveny nasypáním homogenizované zeminy do Kopeckého válečku (100 cm3). V první sérii měření bylo porovnáváno 5 vzorků s kontaminovanou nivní půdou a pět vzorků této půdy s přídavkem 5 % biocharu. V druhé sérii bylo porovnáváno znovu pět vzorků s kontaminovanou nivní půdou a pět vzorků obohacených o 2 % biocharu. Sycení vzorků probíhalo postupně a všechny vzorky byly syceny stejně dlouhou dobu. Měření bylo prováděno na laboratorním permeametru metodou konstantního spádu. Pro kontroly v měření I byly průměrné hodnoty Ks ze všech kroků 4,818.10-6 m.s-1 a pro vzorky s 5% biocharem byly průměrné hodnoty ze všech kroků 2,254.10-6 m.s-1. V měření II pro kontroly byly průměrné hodnoty ze všech kroků 6,435.10-6 m.s-1 a pro vzorky s 2% biocharem byly průměrné hodnoty 4,211.10-6 m.s-1. Použitý biochar na testované půdě snižuje hodnoty Ks oproti kontrole. Hodnoty Ks jsou více sníženy při aplikaci 5% biocharu než při aplikaci 2% biocharu. Biochar také koeficient variace u většiny časových kroků. U kontrolních měření jsou také změny hodnot Ks mezi jednotlivými časovými kroky výraznější než u vzorků obohacených o biochar.

Abstract:

This thesis deals with the influence of biochar on saturated hydraulic conductivity (Ks) of contaminated fluvisol. Values of Ks are key inputs for modeling of water flow in soils. Contaminated fluvisol and this soil enriched by 2 and also 5% of biochar were studied in this thesis. These differently treated soils ware gauged to find out differences in Ks and changes of Ks time. Biochar improves sorption capacity and other soil properties. The influence of biochar application on Ks it not fully revealed. We used biochar which was made by pyrolysis of stalks of grapevine. Measurements were made in two series since October to December in 2015. For both series, 10 samples, (5 in reference and 5 enriched by biochar) were measured. A total of 20 samples were measured in each series. Every sample was measured for 14 days in 10 time steps (10 recurrent measurements). Physical properties (bulk density, porosity, saturated water content) and particle size analysis using hydrometer method were also measured. Homogeneous soil mixtures of the soils were packed in Kopeckého sampling rings (100 cm3). In first series, 5 reference samples and 5 samples with 2% content of biochar were compared. Saturation of the samples was made gradually and slowly and takes 1 week. Measurement was made by laboratory permeameter (hydraulic gradient about 0.5). For reference samples of first series, mean Ks value was 4,818.10-6 m.s-1. For samples enriched by 5% biochar mean Ks value was 2,254.10-6 m.s-1. For reference of second series, mean Ks value was 6,435.10-6 m.s-1. For samples enriched by 2% biochar mean Ks value was 4,211.10-6 m.s-1. Application of biochar on tested soil decrease Ks in comparison with reference soil. Decrease of Ks value was more distinct for soil enriched 5% of biochar than for soil enriched by 2% of biochar. Application of biochar also decrease coefficient of variation of measured Ks. in most of the time steps. Reference samples exhibited larger differences of Ks among time steps than biochar enriched soils.

Keywords

Biochar, vliv sorbentu, nasycená hydraulická vodivost, laboratorní permeametr

Keywords

effect of sorbent, saturated hydraulic conductivity, laboratory permeametr, Biochar

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 15. 12. 2016

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Lukáš Jačka, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Environmental Sciences

Master programme / field:
Landscape Engineering / Landscape Engineering