Využití biocharu při fytoremediaci půd kontaminovaných kovy

Tereza Králová

Bachelor's thesis

The use of biochar during phytoremediation of metal-contaminated soils

Abstract:

Smyslem této bakalářské práce bylo posouzení účinnosti aplikace biocharu (dále jen BC) při fytoremediaci půdy kontaminované rizikovými kovy. Pomocí nádobového experimentu, který probíhal ve výzkumném skleníku Fakulty životního prostředí České zemědělské univerzity v Praze, bylo možno nasbírat dostatečné množství dat k dalšímu zpracování. Vzorky půdy vhodné pro experiment byly odebrány z oblasti vysoce kontaminované kovy. Jednalo se o oblast příbramského těžebního regionu nivního pásma řeky Litavky. Jako půdní aditiva byly použity tři druhy BC (měkké dřevo; měkké + tvrdé dřevo 1:1, Miscanthus giganteus). Především byla posuzována účinnost BC při imobilizaci zejména Zn a Pb. Studie sledovala mnoho parametrů jako např.: koncentrace jednotlivých rizikových prvků, podíl organické hmoty a organického uhlíku, produkci biomasy, množství kontaminantu v biomase, množství kontaminantu v pórové vodě, hodnoty pH nebo hodnoty chlorofylu A a chlorofylu B. Experiment prokázal, že půda ošetřená použitými druhy BC v některých případech i několikanásobně snižuje mobilitu rizikových prvků v půdě. Významná účinnost byla pozorována zejména u Zn, jehož koncentrace v pórové vodě působením BC výrazně klesla. Příznivé změny u hodnocených parametrů byly zaznamenány u všech vzorků s přidanými aditivy, výraznější pak byly výsledky u půd s vyšší koncentrací BC, a to 5 %. Například u půdy ošetřené BC (5 %) z měkkého dřeva došlo k poklesu koncentrace Zn z 36,5 mg.L-1 na 3,19 mg.L-1. Dalším případem jsou vzorky s BC s nižší koncentrací - 1% z měkkého a tvrdého dřeva 1:1, kde hodnoty poklesly z 51,7 mg.L-1 na 3,86 mg.L-1. Byl zaznamenán nárůst hodnot pH půdy u všech třech typů, zejména u BC 5 % z Miscanthus giganteus a BC 5 % z měkkého a tvrdého dřeva 1:1. Vzorky ošetřené 5 % BC měly nejvyšší produkci biomasy a byly u nich naměřeny nejvyšší hodnoty barviva chlorofylu A. U všech ošetřených vzorků také klesla koncentrace Zn akumulovaného v biomase. Nejnižší hodnoty koncentrace Zn byly zaznamenány u vzorků BC 5 % z tvrdého a měkkého dřeva v poměru 1:1 a u vzorků BC 5 % z Miscanthus giganteus. Pro imobilizaci rizikových kovů tedy měly nejvyšší účinnost zmíněné poslední dva vzorky (dřevo mix 1:1 a Miscanthus).

Abstract:

The purpose of this work was to evaluate the effectiveness of the biochar (BC) application in phytoremediation of a soil polluted with risk metals. Using a pot experiment, which was conducted in a research greenhouse of the Faculty of Environmental Sciences at the Czech University of Life Sciences Prague, it was possible to collect enough data to be further treated. Soil samples suitable for the pot experiment were obtained from the extremely polluted area of a mining region of the Příbram District nearby Litavka River. Three types of the BC treatments were used as a soil amendment (softwood, softwood + hardwood 1: 1, Miscanthus giganteus). Mainly, the use of BC for the immobilization of contaminants (in particular Zn and Pb) was assessed. The study investigated many parameters, e.g.: concentrations of individual elements, organic matter content, the content of organic carbon, biomass production, the amount of trace elements in the biomass, the amount of trace elements in the pore water, the pH values or values of chlorophyll A and chlorophyll B. Experiment has shown that some BC treatments can significantly reduce the mobility of trace metals in the soil. Substantial effect was observed in case of Zn, which concentration in the pore water decreased due to the BC treatment. Positive results for all treatments with higher portion of BC, particularly 5 %, were recorded. The concentration of Zn decreased from 36,5 mg.L-1 to 3,19 mg.L-1 for the treatment with 5 % BC softwood and from 51,7 mg.L-1 to 3,86 mg.L-1 for the treatment with 1 % BC softwood-hardwood (1:1). An increase in pH values was also observed for all three types of BC, particularly for Miscanthus giganteus BC 5 % and softwood-hardwood (1:1) BC 5 %. Treatment with s BCIT5% showed the highest biomass production and the highest amount of chlorophyll A. Values of Zn accumulated in biomass decreased for all treatments. The lowest Zn concentration was recorded for softwood-hardwood (1:1) BC 5 % and Miscanthus giganteus BC 5 %. We can conclude that the use of softwood-hardwood (1:1) BC 5 % and Miscanthus giganteus BC 5 % were most effective for the immobilization of risk elements.

Keywords

biochar, stabilizace půd, rizikové kovy, rostliny, stopové prvky

Keywords

soil stabilization, risk metals, plants, trace elements, biochar

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 25. 4. 2017

Thesis defence

• Supervisor: Mgr. Martina Vítková, Ph.D.
• Reader: Petr Ouředníček, Ing.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Environmental Sciences

Bachelor programme / field:
Landscaping / Landscaping