Aktivita půdních mikroorganismů v půdě dlouhodobě kontaminované rtutí

Bc. Artem Khaustov

Master's thesis

Microbial activity in the long-term mercury contaminated soil

Abstract:

Tato diplomová práce se věnuje zkoumání obsahu rtuti a enzymatické aktivity půdních mikroorganismů na lokalitách, kde byla dříve prováděna těžba rud. Rtuť může představovat vážné riziko pro lidské zdraví a pro životní prostředí, jelikož se může šířit do potravního řetězce a způsobovat zdravotní komplikace. Půda, která je součástí přírodního systému a je v dynamické rovnováze se všemi ostatními složkami prostředí, v podmínkách zvýšeného antropogenního zatížení biosféry, podléhá degradaci. Kontaminanty, které se dostávají do půdy v důsledku antropogenní aktivity, narušují normální fungování půdní bioty a tím i celého půdního systému. Cílem této práce bylo posoudit aktivitu půdních mikroorganismů v půdách, které jsou rtutí zatíženy dlouhodobě, tedy v oblastech bývalé těžby rud tohoto prvku na Jedové Hoře u Hořovic a v Horních Lubech u Chebu, a tam, kde se rtuť používala při těžbě zlata amalgamací v Libčicích u Nového Knína. Na každé lokalitě bylo náhodně odebráno 7 půdních vzorků, ve kterých byly následně analyzovány celkové obsahy rtuti a stanovena enzymatická aktivita. Pro každou ze tří lokalit byl stanoven faktor kontaminace pro jednotlivé body odběru a na základě těchto faktorů byly vypočítány minimální, maximální a průměrné hodnoty, stejně jako směrodatná odchylka. Nejvyšší průměrný obsah Hg byl naměřen v lokalitě Horní Luby (40,9 mg/kg) a nejnižší v lokalitě Libčice (5,6 mg/kg). Na lokalitách Jedová Hora a Horní Luby byl v minulosti prováděn průmyslový proces těžby cinabaritu, kvůli čemu byla očekávána zvýšená kontaminace půdy rtutí v těchto lokalitách. V Libčicích se zase rtuť používala k amalgamaci při těžbě zlata, což způsobilo antropogenní kontaminaci půdy. Tato lokalita sloužila jako srovnávací pro výzkum obsahu rtuti. Obecně se uvádí, že pokud je faktor kontaminace vyšší než 3, existuje pravděpodobnost, že půda je znečištěna a mohla by mít negativní dopady na životní prostředí a zdraví lidí. Většina hodnot v této studii překračuje tuto úroveň, což naznačuje, že kontaminace na těchto lokalitách je velmi závažná. Kromě toho byla zaznamenána pozitivní korelace mezi obsahem rtuti a aktivitou chitinázy a aktivitou cellobiohydrolázy v lokalitě Libčice. Z tohoto důvodu je důležité pokračovat v monitorování a analýze obsahu rtuti na těchto lokalitách, aby byl zajištěn aktuální stav mobilizace rtuti v prostředí a zabráněno jejímu šíření do okolí. Je také důležité dodržovat opatření a provádět preventivní opatření, jako je sanace a odstraňování rtuti z půdy, aby bylo minimalizováno riziko negativních dopadů na životní prostředí a lidské zdraví.

Abstract:

This thesis focuses on the examination of mercury content and enzymatic activity of soil microorganisms in areas where mining activities were previously carried out. Mercury can pose a serious risk to human health and the environment, as it can spread into the food chain and cause health complications. Soil, which is part of the natural system and is in dynamic equilibrium with all other environmental components, is subject to degradation under conditions of increased anthropogenic pressure on the biosphere. Contaminants that enter the soil as a result of human activity disrupt the normal functioning of soil biota and thus the entire soil system. The aim of this study was to assess the activity of soil microorganisms in soils that have been exposed to long-term mercury contamination, i.e., in areas of former mercury ore mining at Jedová Hora near Hořovice and Horní Luby near Cheb, and where mercury was used in gold mining by amalgamation in Libčice near Nový Knín. Seven soil samples were randomly collected from each site, and their total mercury contents were subsequently analyzed and enzymatic activity was determined. For each of the three sites, a contamination factor was determined for individual sampling points, and based on these factors, minimum, maximum, and mean values as well as standard deviation were calculated. The highest average Hg content was measured at the Horní Luby site (40.9 mg/kg) and the lowest in Libčice (5.6 mg/kg). Industrial cinnabar mining has been conducted in the past at the Jedová Hora and Horní Luby sites, which was expected to result in increased mercury contamination of the soil in these areas. In Libčice, mercury was used for amalgamation during gold mining, causing anthropogenic soil contamination. This site served as a comparative study for mercury content. It is generally stated that if the pollution factor is higher than 3, there is a probability that the soil is contaminated and could have negative impacts on the environment and human health. Most of the values in this study exceed this level, indicating that contamination at these sites is very serious. In addition, a positive correlation was observed between mercury content and chitinase activity and cellobiohydrolase activity at the Libčice site. For this reason, it is important to continue monitoring and analyzing mercury content at these sites to ensure the current state of mercury mobilization in the environment is understood and prevent its spread. It is also important to follow measures and take preventive actions, such as remediation and removal of mercury from the soil, to minimize the risk of negative impacts on the environment and human health.

Keywords

Rtuť, Těžba rud, Půdní mikroorganismy, Enzymatická aktivita, Korelace

Keywords

Mining, Mercury, Soil microorganisms, Enzymatic activity, Correlation

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 16. 4. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 15. 5. 2023
• Supervisor: prof. Ing. Jiřina Száková, CSc.
• Reader: Hana Stiborová, externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme:
Waste Technology