Vazba kontaminantů na koloidy ve vodách z důlní a hutní oblasti

• Název práce v češtině: Vazba kontaminantů na koloidy ve vodách z důlní a hutní oblasti
• Název v anglickém jazyce: Contaminant binding to colloids in water from a mining/smelting area
• Klíčová slova: koloidy, koloidní částice, částice, důlní oblast, hutní oblast, Příbram, kontaminanty, stopové prvky, povrchový tok, podzemní voda, adsorpce
• Klíčová slova anglicky: colloids, colloidal particles, particles, mining area, smelting area, contaminants, trace elements, adsorption, Příbram, surface water, groundwater
• Akademický rok vypsání: 2012/2013
• Typ práce: diplomová práce
• Jazyk práce: čeština
• Ústav: Ústav geochemie, mineralogie a nerostných zdrojů (31-430)
• Vedoucí / školitel: prof. RNDr. Vojtěch Ettler, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno vedoucím/školitelem
• Datum přihlášení: 27.11.2012
• Datum zadání: 27.11.2012
• Datum odevzdání elektronické podoby: 19.08.2013
• Datum proběhlé obhajoby: 17.09.2013
• Oponenti: doc. Ing. Jiří Faimon, Dr.

Předběžná náplň práce

Tato práce se zabývá studiem koloidních částic a jejich schopností vázat stopové prvky v povrchových a podzemních vodách v důlní a hutní oblasti Příbramska. Pro studium koloidů byla zvolena kombinace metod kaskádové filtrace a ultrafiltrace s tangenciálním tokem, pomocí které byly ze zkoumaných vzorků vod postupně oddělovány jednotlivé koloidní frakce. K tomuto účelu byly použity filtry o nominální velikosti pórů 0,8 μm, 0,45 μm, 0,1 μm, 100 kDa, a 5 kDa. Vzorky vod byly po každém stupni filtrace analyzovány pomocí ICP-OES, ICP-MS a HPLC, měřeny byly také fyzikálně chemické vlastnosti vzorků vod (pH, Eh, elektrická vodivost). U vybraných vzorků byla provedena analýza rozpuštěného organického uhlíku (DOC) a analýza pevné fáze zachycené na použitých filtrech. Získaná data byla použita k termodynamickému modelování v programu PHREEQC-2.
Výsledky ukazují, že hlavní a stopové prvky lze podle jejich zastoupení v jednotlivých velikostních frakcích přibližně rozdělit do několika skupin. Většina prvků se ve zkoumaných vodách vyskytuje dominantně jako zcela rozpuštěné látky (< 5 kDa), koloidy tvoří většinou nejvýše 5-20 % a to téměř výhradně ve frakci 5 kDa – 100 kDa. U prvků jako As, Co, Cr, Si, Sb a U byl pozorován postupný pokles koncentrace ve všech frakcích pouze při nízké hodnotě iontové síly 1,2 mmol/l. Postupný pokles koncenterace ve více vzorcích byl pozorován u Cd, Fe, Pb, Mn a Zn. Největší zastoupení ve frakci koloidů a menších hrubě disperzních částic bylo pozorováno v povrchových vodách u Fe a Pb, kde v činilo až 90 %. Hlavním faktorem ovlivňujícím zastoupení koloidů je iontová síla roztoku, s rostoucí iontovou silou se zastoupení koloidů snižuje.

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

This study deals with the association of trace elements with colloids and particles in surface waters and groundwaters of mining and smelting district of Příbram. Colloids were studied using combination of cascade filtration a tangential flow ultrafiltration method to separate individual colloid fractions. Colloids were separated by filtration membranes with nominal pore size 0,8 μm, 0,45 μm, 0,1 μm, 100 kDa, and 5 kDa. Water samples were analyzed using ICP-OES, ICP-MS and HPLC. The data were used for thermodynamic modeling using PHREEQC-2 programme.
The results show that major and trace elements can be divided into several groups, based on their abundance in individual size fractions. Most elements dominate in fraction of truly dissolved matter as dissociated ions (< 5 kDa), maximum concentration in colloid fraction is 5-20 % and almost exclusively in fraction 5 kDa – 100 kDa. Gradual decrease of concentration in all fractions at low ionic strength (1,2 mmol/l) was observed in case of elements such as As, Co, Cr, Si, Sb and U. Gradual decrease of concentration in several samples was observed for Cd, Fe, Pb, Mn and Zn. Dominant binding to colloids and particles in surface waters was observed for Fe and Pb, where these fractions accounted for over 90 %. The main factor influencing colloid concentration is ionic strength and the colloid concentration generally decrease with increasing ionic strength.