velikost textu

Změny zátěže ekosystému v podélném profilu antropogenně ovlivněného toku

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Změny zátěže ekosystému v podélném profilu antropogenně ovlivněného toku
Název v angličtině:
Changes of ecosystem loads in longitudinal profile of anthropogenic polluted river
Typ:
Disertační práce
Autor:
RNDr. Kateřina Kohušová
Školitel:
RNDr. Jaroslav Tonika, CSc.
Oponenti:
doc. RNDr. Tomáš Cajthaml, Ph.D.
prof. RNDr. Dana Komínková, Ph.D.
Id práce:
83691
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Ústav pro životní prostředí (31-550)
Program studia:
Ekologie a ochrana prostředí (P1601)
Obor studia:
Aplikovaná a krajinná ekologie (XAPLEK)
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
14. 4. 2011
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Informace o neveřejnosti:
Příloha práce byla vyloučena ze zveřejnění.
Jazyk práce:
Čeština
Klíčová slova:
antropogenní znečištění, Bílina, těžké kovy, biofilm
Klíčová slova v angličtině:
anthropogenic pollution, Bílina river, heavy metals, biofilm
Abstrakt:
Disertační práce Změny zátěže ekosystému v podélném profilu antropogenně ovlivněného toku Kateřina Kohušová ABSTRAKT Pro stanovení antropogenní zátěže ekosystému Bíliny byly sledovány koncentrace vybraných těžkých kovů (As, Cd, Hg, Pb, V, Zn) a specifických organických látek (PAU, PCB, HCH, HCB, DDT) ve třech různých matricích, v povrchové vodě, v biofilmech a sedimentech. V podélném profilu toku byly vytyčeny čtyři odběrové profily (B1 – B4) mapující různé části toku, sledování probíhalo v letech 2005 až 2008. U koncentrací sledovaných látek v povrchové vodě bylo zaznamenáno snížení zátěže v porovnání s hodnotami zjištěnými před deseti lety. Koncentrace sledovaných látek detekované v povrchové vodě vykazovaly zjevné tendence v průběhu znečištění v podélném profilu toku, kdy docházelo k navyšování zátěže směrem po proudu. Odběrovými profily, které se vyznačovaly nejvyššími koncentracemi polutantů, byly profily B3 a B4 ve střední a dolní části toku. U některých polutantů se většina naměřených hodnot pohybovala pod mezí stanovitelnosti daných analytických metod, což vypovídá o snížení zátěže v toku, ale tento pozitivní trend byl rušen náhlými výkyvy maximálních koncentrací. I když k těmto výkyvům dochází pouze ojediněle a jejich trvání je krátkodobé, zjištěné hodnoty koncentrací byly velmi vysoké (Hg, suma PAU a DDT), což může mít výrazný negativní vliv na fungování ekosystému. Takovéto hodnoty koncentrací látek mohou říční ekosystém významně poškodit. Při sledování koncentrace látek v biofilmech a sedimentech bylo zjištěno, že koncentrace v těchto matricích byly o 3 – 6 řádů vyšší než v povrchové vodě, přičemž nejvyšší schopnost akumulace byla zjištěna u specifických organických látek (HCB, suma DDT). U některých polutantů byla pozorována závislost mezi koncentracemi v biofilmech a sedimentech (Cd, Hg, suma PCB, suma DDT, silná závislost u V). U vanadu byla pozorována závislost i mezi koncentracemi v povrchové vodě a pevných matricích. Výsledky sledování kontaminace pevných matric také ukázaly na vyšší zátěž toku v jeho střední a dolní části (profil B3, B4). Sledování vanadu poskytlo zajímavé výsledky, docházelo k sezónní variabilitě koncentrací díky zarůstání toku makrofyty (Potamogeton pectinatus). K výraznému zvýšení koncentrací docházelo v souvislosti s výskytem bodových zdrojů znečištění v okolí odběrové lokality. Nárůst koncentrací byl zaznamenán zejména pro V, Hg, HCB a sumu DDT, u nichž docházelo ke zvýšení koncentrací v profilu B3 (V) či závěrném profilu B4 (Hg, HCB, suma DDT). Zátěž toku lze na základě vyhodnocení kontaminace pevných matric hodnotit u sledovaných těžkých kovů, arzenu, olova a zinku jako středně vysokou s rozkolísanými koncentracemi v podélném profilu toku. Střední a dolní část toku se vyznačuje vyšší zátěží rtutí. Poněkud opačný trend byl zaznamenán u kadmia, nejvyšší koncentrace byly zjištěny v profilu B1, který je ovlivněn jinými (přirozenými) zdroji znečištění (horninové složení). Zátěž toku specifickými organickými látkami, konkrétně u PCB je stálá v celém podélném profilu toku. Naopak nejvyšší koncentrace HCB a sumy DDT jsou soustředěny do závěrného profilu B4 v souvislosti s výskytem zdrojů znečištění (staré zátěže, chemický průmysl). Vzhledem k tomu, že maximální koncentrace sledovaných látek jsou vesměs soustředěny do závěrného profilu B4, tok Bíliny (ač nevýznamný svou vodností) svou kontaminací polutanty (zejm. Hg, HCB, metabolity a izomery DDT a izomery HCH) negativně ovlivňuje tok Labe. Na základě provedených sledování byly biofilmy vyhodnoceny a zvoleny jako vhodné matrice pro sledování kontaminace říčního ekosystému. Doporučení pro standardizaci vzorkování biofilmů, která vyplynula z řešení: • vzorkovat biofilmy z různých dostupných povrchů ve sledovaném profilu (s ohledem na jejich poměrné zastoupení); • vzorkovat biofilmy obdobného makroskopického vzhledu; • při vzorkování v různých ročních obdobích zohlednit změny ve složení biofilmů. Disertační práce Změny zátěže ekosystému v podélném profilu antropogenně ovlivněného toku Kateřina Kohušová V rámci této práce byly vzorkovány biofilmy rosolovité konzistence a hnědého zbarvení. Takovéto biofilmy byly bez větších obtíží nacházeny v toku v zimním období; v letním období bylo nutno vyvarovat se vzorkování z příliš osvětlených míst s vysokým zastoupením zelených řas. Mikroskopické sledování složení takto selektovaných biofilmů odhalilo, že více než poloviční podíl každého vzorku byl tvořen rozsivkami (Bacillariophyceae). Na základě tohoto zjištění lze konstatovat, že zjištěné koncentrace sledovaných látek v biofilmu odrážejí stav toku a nejsou ovlivněny kvalitativním složením biofilmu. S ohledem na výsledky sledování všech matric lze shrnout, že ačkoliv v průběhu posledních desetiletí došlo k výraznému snížení znečištění vody Bíliny antropogenními polutanty, zátěž ekosystému zůstává stále vysoká. Projevuje se významnými koncentracemi sledovaných látek, které byly zjištěny v pevných matricích, biofilmech a sedimentech. K nejvýraznějším kontaminantům uvedených matric patří Hg, V, PCB, PAU, HCH, HCB a DDT (vč. metabolitů). Nejzatíženějšími profily jsou profil B3 v Želenicích a závěrný profil B4 v Ústí nad Labem.
Abstract v angličtině:
Disertační práce Změny zátěže ekosystému v podélném profilu antropogenně ovlivněného toku Kateřina Kohušová Changes of ecosystem load in longitudinal profile of antropogenically influenced river ABSTRACT To determine anthropogenic load of the Bílina river ecosystem we monitored concentrations of selected heavy metals (As, Cd, Hg, Pb, V, Zn) and specific organic substances (PAH, PCB, HCH, HCB, DDT) in three different matrices: surface water, biofilms and sediments. In the longitudinal profile of the river, four sampling profiles were determined (B1 – B4), mapping different parts of the river. The monitoring took place from 2005 to 2008. Concentrations of the substances monitored in surface water showed a decrease in load compared to the values from ten years ago. The concentrations found in surface water showed clear tendency of pollution in the longitudinal profile; the load increased downstream and profiles B3 and B4 mid- and downstream had the highest concentration. In the case of some concentrations of substances in surface water there is a trend of the majority of values being below the detection limit by the given methods of analysis. This shows a decrease of load in the river but the positive trend was invalidated by variations in maximum concentrations. Even though these variations were rare and short-term the concentration values were often extremely high (Hg, sum of PAH and DDT), which can have major negative impact on how the ecosystem functions. Such concentration values can significantly damage the ecosystem. During the monitoring the concentrations of the monitored substance in biofilms and sediments was found that the concentrations detected in these matrices were three to six times higher. The highest accumulation capabilities were found in specific organic substances (HCB, sum of DDT). In some pollutants, I detected dependency in the concentrations in biofilms and sediments (Cd, Hg, sum of PCB, sum of DDT, strong dependency for V), and for vanadium in the concentrations in surface water and both solid matrices. The results of the monitoring of the solid matrix contamination have also pointed out higher load mid- and downstream (profiles B3 and B4). The monitoring of vanadium led to interesting results: seasonal concetration variability due to the stream overgrowing with macrophytes (Potamogeton pectinatus). Concentrations of substances in biofilms and sediments were also influenced by one-off variations of maximum concentrations that endanger the functioning of the river ecosystem. For some concentrations there was a sudden increase in relation to the existence of point sources of pollution in the sampling area. These trends were found primarily for V, Hg, HCB and the sum of DDT where there were higher concentrations in the B3 (V) and the B4 (Hg, HCB, sum of DDT) profile. Therefore, on the basis of the measurement of contamination of solid matrices we can consider the load of the stream for heavy metals (As, Pb, Zn) as medium, with varying concentrations in the longitudinal profile and with a higher load for mercury mid- and downstream. The opposite concentration trend where the highest concentrations were found in the first, B1 profile due to natural resources (geological environment) was found for cadminum. The load by specific organic substances is highest for PCB (throughout the whole profile) and for HCB and the sum of DDT (the load is clearly concentrated in the B4 profile). Because the maximum concentration of the monitored substances is concentrated mainly in the downstream B4, profile the Bílina river (even though not important in terms of water content) negatively influences the Elbe river due to its contamination by pollutants (especially Hg, HCB, metabolites and DDT and HCH isomers). On the basis of the monitoring performed, biofilms were evaluated and chosen as suitable matrices for the monitoring of the contamination of the river ecosystem. The following standardisation recommendations for biofilm sampling were formulated: • Sample biofilms from various available surfaces in the monitored profile (taking into account their proportional representation); • Sample biofilms of similar macroscopic appearance; Disertační práce Změny zátěže ekosystému v podélném profilu antropogenně ovlivněného toku Kateřina Kohušová Changes of ecosystem load in longitudinal profile of antropogenically influenced river • Take into account the changes in biofilm composition when using samples from different seasons of the year. In this thesis we sampled biofilms of gelatinous consistency and brown colour. Such biofilms were easy to find in the winter. In the summer we had to avoid sampling from bright places with high green algae content. Microscopic observation of the composition of the collected biofilms revealed that more than half of each sample was made of diatoms (Bacillariophyceae). Due to this finding we can note that the concentrations of the monitored substances in biofilms reflect the situation in the river and are not affected by the qualitative composition of the biofilm. Generally, the results of the monitoring of all matrices show that even though there has been a significant decrease in contamination of the Bílina river the ecosystem remains heavily loaded. There is a considerable concentration of the monitored substances in solid matrices (biofilms, sediments). The most important contaminants are the following: Hg, V, PCB, PAH, HCH, HCB and DDT (including metabolites). The profiles that are loaded the most are the B3 profile in the town of Želenice and the downstream B4 profile in the city of Ústí nad Labem.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce RNDr. Kateřina Kohušová 27.49 MB
Stáhnout Příloha k práci RNDr. Kateřina Kohušová 2.55 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce RNDr. Kateřina Kohušová 28 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky RNDr. Kateřina Kohušová 20 kB
Stáhnout Posudek oponenta doc. RNDr. Tomáš Cajthaml, Ph.D. 66 kB
Stáhnout Posudek oponenta prof. RNDr. Dana Komínková, Ph.D. 56 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 796 kB