velikost textu

Geochemické a izotopové datování povodňových sedimentů

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:
Geochemické a izotopové datování povodňových sedimentů
Název v angličtině:
Geochemical and isotopic dating of floodplain sediments
Typ:
Disertační práce
Autor:
RNDr. Tereza Nováková
Školitel:
prof. RNDr. Martin Mihaljevič, CSc.
Oponenti:
prof. Ing. Luboš Borůvka, Dr.
RNDr. Jan Rohovec, Ph.D.
Konzultant:
RNDr. Tomáš Matys Grygar, Ph.D.
Id práce:
89771
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Ústav geochemie, mineralogie a nerostných zdrojů (31-430)
Program studia:
Aplikovaná geologie (P1202)
Obor studia:
-
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
25. 6. 2014
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Čeština
Klíčová slova:
sedimenty, složení, stopové prvky, datování, Pb isotopy
Klíčová slova v angličtině:
sediments, composition, trace elements, Pb isotopes
Abstrakt:
ABSTRAKT V řadě evropských zemí říční systémy představují nejrozšířenější a nejdostupnější sedimentární prostředí ke studiu historického vývoje dané oblasti a hodnocení vlivu antropogenních aktivit a míry znečištění na lokální či regionální úrovni. Studium říčních sedimentů je však komplikováno jejich náchylností ke změnám morfologie koryta, dynamiky toku a k recyklaci starých sedimentárních záznamů, ať již způsobených přirozeně - povodňovými událostmi nebo vlivem člověka (změny využití krajiny, vodohospodářské stavby). Individuální přístup ke každé řece, znalost způsobu ukládání jejích sedimentů, výplně říční nivy a následná identifikace zastoupených sedimentárních těles – tzv. facií jsou ke studiu sedimentárních záznamů nezbytné. Charakter a litologické složení uložených sedimentárních facií totiž ovlivňují koncentrace zájmových rizikových prvků a jedině vhodně zvolené místo odběru vzorků, správný faciální popis a provedení stratigrafická korelace profilů jsou zárukou správné interpretace získaných dat. V řadě zemí však dosud neexistují legislativní nástroje respektující přirozenou variabilitu sedimentárních záznamů ani jednotná metodika hodnocení míry znečištění sedimentů. Regionální kontaminace a identifikace zdrojů lokálního znečištění rizikovými prvky (Pb, Zn, Cu, …) a magnetickými částicemi v průběhu posledních staletí byla studována v sedimentech řeky Moravy, v oblasti mezi Litovelským a Strážnickým Pomoravím, včetně oblasti soutoku řeky Moravy s řekou Dřevnicí, zahrnující průmyslovou oblast Zlína a Otrokovic. Vzorky byly pro porovnání odebírány ze tří typů sedimentárních facií - z nárazových břehů, z nivních sedimentů pomocí ručně vrtaných 2-4 m hlubokých vrtů napříč nivou a také ze břehů regulovaných koryt. Poté byla provedena prvková analýza vzorků pomocí rentgenové fluorescence (ED XRF), kalibrovaná výsledky získanými pomocí hmotnostního spektrometru (ICP MS) a stanoveno izotopové složení olova k určení původu Pb. Kationtová výměnná kapacita (CEC) byla využita pro stanovení obsahu expandabilních jílových minerálů a pomocí hmotnostní magnetické susceptibility byl stanoven obsah magnetických částic. K datování sedimentů byly využity aktivity 137Cs a 210Pb. Výsledky z ED XRF a CEC umožnily litologický a faciální popis sedimentárních profilů. Chemostratigrafické korelace hloubkových profilů zájmových prvků pomohly k odhalení migrací prvků v propustných vrstvách sedimentů s vyšším obsahem písku a ve všech profilech v hloubkách > 1.5 m, v sedimentárních vrstvách obsahujících oxyhydroxidy Fe a Mn vzniklé střídáním oxidačně- redukčních podmínek kvůli kolísání hladiny spodní vody. Ve všech profilech pak byla ve svrchních části přítomna vrstva s antropogenně zvýšenými koncentracemi rizikových prvků a magnetických částic a pod ní se nacházela vrstva s jejich nízkými litogenními (preindustriálními) hodnotami. V těchto částech profilů byla poté provedena normalizace rizikových prvků k eliminaci vlivu rozdílné litologie sedimentů, stanoveny funkce litologenního pozadí dané oblasti a provedeno hodnocení míry znečištění pomocí výpočtu faktoru nabohacení (EF – „enrichment factor“). Bylo zjištěno, že nivní sedimenty jsou vhodné pro hodnocení průměrného regionálního znečištění, jehož míra (dle hodnot EF ~1,5 – 3) odpovídá mírně znečištěné oblasti. Využití nárazových břehů bylo omezeno migrací prvků v propustných vrstvách a sedimenty odebrané z břehů regulovaných koryt jsou (pro svou chybějící stratigrafii a známky post-depoziční migrace prvků) vhodné pouze pro hodnocení aktuální kontaminace a odlišení vlivu lokálních zdrojů znečištění – v tomto případě průmyslové oblasti kolem Zlína a Otrokovic. Na základě datování pomocí 137Cs a 210Pb a také pomocí nepřímého datování pomocí Pb a Zn byl počátek nárůstu koncentrací rizikových prvků a magnetických částic stanoven na konec 19. a začátek 20. století. Toto zjištění odpovídá historickému vývoji industrializace oblasti.
Abstract v angličtině:
SUMMARY River systems are the most widespread sedimentary environment in many European countries and can be hence used for study of historical development of contamination and for evaluation of the anthropogenic impact influence at the local or regional level. The study of river sediments, however, is complicated by changes of channel morphology and sedimentation dynamics and redeposition of old sediments, whether caused naturally (flood events) or by human impact (land use changes or building of water management structures), which leads to deposition of various sedimentary facies. Identification of sedimentary facies within floodplain fill is hence necessary - character (lithology) of deposited facies influences the spatial distribution of pollutants within floodplains. Suitable sampling sites strategy and chemostratigraphic correlations of depth profiles guarantee a correct interpretation of obtained data. However, in many countries, there are still no legislative tools or universal methodology for contamination assessment respecting natural variability of sedimentary records. Regional contamination during the last centuries and identification of local pollution sources of risk elements (Pb , Zn , Cu , ...) and magnetic particles have been studied in the sediments of the Morava River, in the area between the Litovelské and the Strážnické Pomoraví, including the confluence of the Morava and the Dřevnice rivers where the industrial area (Zlín and Otrokovice) is situated. Samples were taken from three types of sediments – from erosion banks and floodplain sediments using hand- drilled 2-4 m deep cores and for comparison also from regulated channel banks. Element analysis of the samples was done by X-ray fluorescence (ED XRF); results were further calibrated with results of selected samples analysis done by ICP MS, where also Pb isotopic composition was determined. Cation exchange capacity (CEC) was used to determine content of expandable clay minerals and mass magnetic susceptibility was used for determination of magnetic particles content. Activities of 137Cs and 210Pb were used for dating of sediments. ED XRF and CEC results allowed the description of facies and lithology of sedimentary profiles. Chemostratigraphic correlations of depth profiles were used for identification of risk elements and magnetic particles migration in permeable layers with higher sand content and in layers at depths > 1.5 m where changes of concentrations of risk elements, magnetic particles and Fe and Mn oxyhydroxides occurred due to the changes of redox conditions caused by water table level fluctuations. In the upper part of all profiles were layers with anthropogenically elevated concentrations of risk elements and magnetic particles which were deposited on layers with lower lithogenic background (pre-industrial) values of risk elements. Lithogenic values were further used for risk elements normalization to eliminate the influence of different lithology and to establish lithogenic background functions. Contamination assessment was done by calculating of enrichment factors (EF). Floodplain sediments are useful for evaluation of averaged regional pollution (EF ~1.5 - 3, which indicates minor pollution). Use of erosion banks is restricted by migration of elements in permeable layers and regulated river channel banks sediments (with signs of post - deposition migration of risk elements and no stratigraphy) are suitable for only the evaluation of actual contamination and for distinguishing the local sources of pollution influence (the industrial area in Zlín and Otrokovice cities). Dating of sediments (based on 137Cs and 210Pb dating methods and also on indirect dating by changes of Pb and Zn concentrations) allowed dating of the beginning of risk elements and magnetic particles concentrations increase to the end of the 19th and beginning of the 20th century, which corresponds to the historical development of the industrialization in the area.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce RNDr. Tereza Nováková 2.15 MB
Stáhnout Příloha k práci RNDr. Tereza Nováková 6.54 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce RNDr. Tereza Nováková 240 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky RNDr. Tereza Nováková 186 kB
Stáhnout Autoreferát / teze disertační práce RNDr. Tereza Nováková 772 kB
Stáhnout Posudek oponenta prof. Ing. Luboš Borůvka, Dr. 167 kB
Stáhnout Posudek oponenta RNDr. Jan Rohovec, Ph.D. 137 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 962 kB