Technické aspekty regenerace brownfields

Barbora Macečková

Doctoral thesis

Technical aspects of brownfield regeneration

Abstract:

Technická regenerace brownfields zahrnuje nejen sanace stávajících budov, ale i řešení problémů týkajících se znečištění těchto lokalit. Odstranění kontaminantů z území by mělo být prioritou zejména kvůli potenciálnímu ohrožení lidského zdraví a kvality životního prostředí. Výběr vhodné sanační technologie pro odstranění přítomného znečištění je součástí úspěšného řešení technické regenerace brownfields. Disertační práce je zaměřena na ověření výchozí hypotézy posouzení možnosti využití sanační technologie fytoremediace, resp. fytoextrakce pro odstranění toxických prvků, resp. toxických kovů z půdy pomocí technického konopí (Cannabis sativa L.). Tato metoda je založena na principu využití zelených rostlin, které jsou schopny, do svých vnitřních struktur, akumulovat toxické prvky. Jedná se metodu s nízkými ekonomickými náklady, technicky nenáročnou a šetrnou k životnímu prostředí. Technické konopí bylo vybráno pro jeho základní předpoklady využití k tomuto účelu, za ty nejdůležitější lze vyjmenovat například: technické konopí je plodinou, pro Českou republiku původní, u které je kompletně zvládnuta agrotechnika; je schopna akumulovat toxické prvky z kontaminované půdy; disponuje vysokou produkcí biomasy, což podporuje i druhotné využití vypěstovaného materiálu - i přesto, že je kontaminovaný - například v energetickém průmyslu. Postup při posuzování základní hypotézy lze definovat následovně. V první fázi byl vybrán druh zeminy – odebraný z průmyslového brownfields – na kterém byla ověřena schopnost růstu vybrané plodiny technického konopí. Aplikace technologie fytoextrakce in situ byla stěžejní náplní druhé fáze praktické části disertační práce. Analytická měření, která následovala ve třetí fázi ověřování výchozí hypotézy, měla dva cíle. Prvním z nich bylo podrobné hodnocení odebrané zeminy. Chemická analýza zeminy podrobně popsala její chemické vlastnosti, míru jejího znečištění a také prvky, které jsou v této zemině dostupné pro rostliny. Druhým cílem byla analýza rostlinného materiálu. Tato analýza měla kvalitativní a kvantitativní charakter. První kvalitativní analýza prokázala přítomnost několika prvků, které jsou pokládány za toxické, případně za ty, které nejsou běžnými pro rostlinnou buněčnou strukturu. Za tyto prvku jsou považovány: baryum, zinek, měď, olovo, kadmium, titan, hliník a tantal. Kvantitativní chemický rozbor vypěstovaných rostlin nejen potvrdil přítomnost, ale především určil obsah následujících prvků: zinku, mědi, kadmia a olova. Na základě vyhodnocení naměřených dat lze konstatovat, že výchozí hypotézu lze potvrdit. Technologii fytoextrakce toxických prvků z půdního prostředí pomocí technického konopí (Cannabis sativa L.) lze v tomto konkrétním případě vyhodnotit jako úspěšnou.

Abstract:

Technical regeneration of brownfields consists not only of building remediation but also of solving potential contamination on these sites. To eliminate pollutants from brownfields should be priority mainly to protect human health and support the quality of environment. Choice of the appropriate remediation method is part of the successful technical regeneration of brownfields. Dissertation thesis is focused on verification of hypotheses: “Verification of the possible usage of remediation technology phytoextraction of toxic metals from soils by using technical hemp (Cannabis sativa L.)”. Phytoextraction refers to uptake of contaminants from soil or water by plant roots and their translocation to any harvestable plant part. Phytoextraction is cost-effective method; application of this method doesn’t require any difficult technical support and is ecological friendly. Technical hemp has several advantages as: plant is originally from Czech Republic, its agro -technology is completely known, technical hemp is able to accumulate toxic elements from soil, and it is high biomass plant. To verify initial hypotheses basic steps should be given. In the first phase concrete type of the soil – sampled in industrial brownfield – according to the hemp ability to grow on was chosen. The crucial step - Application of the phytoextraction technology in situ was done in the second phase. Third part consists of two types of analysis. The first one was analysis of the sampled soil to obtain its chemical properties and determination of bioavailable elements in the soil to be accumulated by the plant. Second analysis was focused on the plants which were grown on the contaminated soil. The aim of this analysis was: first to detect elements in the plants issue by qualitative method and second to determine concrete concentration of those elements in whole plant C. sativa L. Results from the first qualitative analysis shows that C. sativa was able to accumulate some elements which are conventionally considered as toxic metals: barium, zinc, copper, cadmium and lead. And also others which are not naturally in plant issues: titanium, tantalum, and aluminum. Quantitative analysis determine in certain concentration following elements: zinc, copper, cadmium, lead. According to the all gained results it can be concluded that the initial hypothesis: „Using the technology phytoextraction of the toxic metals from soil using technical hemp (Cannabis sativa L.)“ can be verified.

Keywords

brownfields, technická regenerace, kontaminace, toxické kovy, fytoextrakce, technické konopí

Keywords

brownfields, technical regeneration, contamination, toxic metals, phytoextraction, technical hemp

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 29. 6. 2015

Thesis defence

• Date of defence: 15. 12. 2015
• Supervisor: Barbara Vojvodíková
• Reader: Juraj Ladomerský, Dagmar Petríková, Karol Kočík

VŠB - Technical University of Ostrava

Fakulta stavební

Doctoral programme / field:
Stavební inženýrství / Městské inženýrství a stavitelství