Modelování distribuce a osudu perzistentních organických polutantů ve vegetaci

Mgr. Anna Svobodová

Bachelor's thesis

Environmental distribution and fate modelling of persistent organic pollutants in vegetation

Abstract:

Environmentální distribuční modely zpracovávají informace o vstupu perzistentních organických polutantů (POPs) do životního prostředí a jejich osudu. Dnes již sice není tak velká produkce těchto nebezpečných látek (DDT, PCB, PAH) jako v minulosti, ale právě nyní se ukazuje jejich nepříznivý dopad na lidské zdraví. Vzhledem k jejich stálé přítomnosti v životním prostředí, schopnosti bioakumulace a multifázovému chování potřebujeme vhodné modelovací nástroje k predikci jejich environmentálních koncentrací. Zahrnutí vegetace do těchto modelů je tedy velice důležité, poněvadž právě rostlinami se POPs dostávají do vyšších trofických pater (přes potravních řetězce), ale také do půdy. Vegetace také ovlivňuje jejich dálkový transport. Jak se v posledních studiích prokázalo, vegetace má významný podíl na příjmu a kumulaci skupin nepolárních organických látek definovanými těmito rozdělovacími koeficienty (KOA-oktanol-vzduch, KAW-vzduch-voda, KOW-oktanol-voda): 1.) přijaté atmosférickou depozicí (s log KOA>6 a log KAW > -6 ) 2.) přijaté transpirací přes kořeny ( s log KOW < 2,5 a log KAW < -1) Tato práce by měla formou rešerše objasnit působení vegetace na osud polutantů v prostředí (mechanismy příjmu, redistribuce v rostlině, vliv na koncentraci v půdě, dálkový transport v ovzduší) a přinést informace o existujících distribučních modelech pro stanovení koncentrace POPs v prostředí (s důrazem na vegetaci). Praktickou částí je vytvoření nerovnovážného, ustáleného fugacitního modelu simulujícího vliv změny LAI (leaf area index) a specifické biomasy (dvou parametrů definující typ vegetace) na koncentraci vybraných POPs (BaP, HCB, acenaftylen, PCB 101 a PCB 52) v modelových typech rostliny (jehličnany, listnaté stromy a luční porost). Tím práce zprostředkuje reálný vliv popisných parametrů vegetace a dokreslí tak celkovou představu o fungování distribučních modelů.

Abstract:

The environmental distribution model process information about the admission and fate of persistent organic pollutants (POPs) into the environment. Even thought the of these dangerous substance (DDT, PCB, PAH) is not as high as it used to be, just now we recognize the adverse effect on human health. Since the pollutants are constantly present in the environment and have the ability of bioaccumulation, we need appropriate simulation tools to predict their environmental concentrations. We also need to imbrace the vegetation, since POPs are present in plants and through them they are getting into the higher trophic levels (due to food chain) and into the ground. Vegetation is also important in POPs long range transport. The latest studies proved that the vegetation plays a significant role in the intake and accumulation of non-polar organic substances which we divide by these partitioning coefficients (KOA – octanol-air, KAW-air-water, KOW-octanol-water): 1.) received by atmospheric deposition (with log KOA> 6 and log KAW> -6) 2.) received by transpiration by roots (with log KOW < 2,5 and log KAW< -1) This paper should demonstrate the influence of vegetation on the pollutants in the environment (ways of intake, redistribution in the plants, influence on the ground concentration, long range transport by air) and compile information on different distribution models determining the POPs concentration in the environment. Practical part of this study is creating nonequilibrium steady-state fugacity model simulating the influence of a LAI (leaf area index) change and specific biomass change on the concentration of chosen POPs (BaP, HCB, acenaphtylen, PCB 101 and PCB 52) in model types of vegetation (coniferous, deciduous trees, grass field). The work intervenes real influence of descriptive vegetation parameters and creates overall conception of function distribution models.

Keywords

Perzistentní organické polutanty (POPs), fugacita, distribuční modely, vegetace, transportní cesty příjmu, LRT (long range transport)-dálkový transport, rozdělovací koeficienty, LAI (leaf area index), Persistent organic pollutants (POPs), fugacity, distribution models, vegetation, transport ways of intake, LRT (long range transport), partitioning coefficients

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 25. 5. 2009

Thesis defence

• Date of defence: 17. 6. 2009
• Supervisor: Mgr. Jiří Komprda, Ph.D.
• Reader: Mgr. Klára Komprdová, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Biology / Mathematical Biology