|
|
Charakterizace organických látek v biouhlu a jejich uvolňování v půdním ekosystému
Bočán, David ; Doležalová Weissmannová, Helena (oponent) ; Mravcová, Ludmila (vedoucí práce)
Záměrem této práce byla optimalizace extrakcí 38 PAH a 7 PCB sloučenin na vzorcích komerčně dostupného biouhlu a následně extrakce těchto látek z vybraných reálných vzorků biouhlu a půdy pomocí nejvhodnější stanovené metody. Koncentrace uvedených látek v těchto extraktech byla stanovena s využitím plynové chromatografie s hmotnostní detekcí. Nakonec byla z takto určených koncentrací v jednotlivých vzorcích vyvozena míra uvolňování těchto látek z biouhlu do půdy. V teoretické části byla provedena literární rešerše shrnující proces výroby biouhlu a jeho vlastnosti. Další část byla věnována organickým látkám, které se v biouhlu mohou vyskytovat a byly zde shrnuty jejich vlastnosti a účinek na životní prostředí a organismy. Dále pak byly zmíněny nejčastěji využívané způsoby extrakcí a stanovení těchto látek. Nakonec byla charakterizována půda, její jednotlivé složky a změny ke kterým v ní dochází po přidání biouhlu. V praktické části byla provedena optimalizace extrakcí pomocí PSE extraktoru a extrakcí pomocí termální desorpce. Po nalezení optimální kombinace parametrů pro každou extrakční metodu byly tyto metody aplikovány na reálné vzorky biouhlů a půd. Kvalitativní analýza byla provedena pomocí GCxGC-TOF hmotnostního spektrometru a kvantitativní analýza pomocí MRM metody na GC-MS hmotnostním spektrometru.
|
|
|
Revitalizace zemědělských půd
Vavřina, Jan
Od počátku zemědělství se začíná formovat významný půdotvorný faktor a tím je člověk. Lidskou činností se půdní vlastnosti mění ve prospěch pouze jedné půdní funkce a tou je růst rostlin (produkce, výnos). Tyto změny však snižují variabilitu půdních vlastností, které jsou následně degradovány a tím dochází k narušení celého agroekosystému. Nové postupy, principy a agrotechnická opatření, které napomáhají k revitalizaci půdy se postupně implementují napříč světem. Tyto změny způsobu hospodaření na zemědělské půdě využívají mutualistických ekologických interakcí, které napomáhají naplňovat základní půdní funkce a poskytují ekosystémové služby. V praktické části práce byly porovnány dvě půdy s odlišnou mírou revitalizace. Tyto půdy byly porovnány v relativních hodnotách ke kontrolní půdě, která byla málo ovlivněna zemědělskou činností. Z výsledků vyplývá, že půdy zemědělsky využívané mají nižší stabilitu půdních agregátů, objemovou hmotnost, obsah amonné formy N, obsah POH oproti kontrolní půdě. Zároveň však vykazují vyšší respiraci, která byla ovlivněna zpracováním půdy před odběrem půdních vzorků.
|
|
|
Karbonizovaný čistírenský kal a jeho vliv na vybrané půdní parametry
Mikulcová, Kateřina
Tato bakalářská práce se zabývá vlivem karbonizovaného čistírenského kalu na vybrané půdní parametry. Je zde popsána charakteristika půdy a biouhlu, která je doplněna o postup jeho výroby a význam v minulosti i současnosti. V rámci praktické části bakalářské práce byl založen nádobový experiment ve třech variantách s odstupňovanou dávkou biouhlu, který sloužil jako podklad pro stanovení vybraných analýz. Aplikace biouhlu pozitivně ovlivnila nárůst rostlinné biomasy, došlo také k nárůstu kolonizace kořenů arbuskulární mykorhizou, zvýšila se hodnota pH půdy a podílu stabilních půdních agregátů. Jako nežádoucí vliv biouhlu byl vyhodnocen pokles dehydrogenázové aktivity. K problematice inhibice mikrobiální aktivity se jako řešení nabízí aplikace biouhlu společně s jiným organickým hnojivem (hnůj, či kompost), které podporuje mikrobiální aktivitu do doby, než začnou být částice biouhlu vhodným prostředím pro kolonizaci.
|
|
|
Vliv kombinace biouhlu a zinečnatých nanočástic na rostliny kukuřice seté kultivovaných v in vitro podmínkách
Szomolaiová, Erika
Kombinovaná aplikace nanočástic oxidu zinečnatého (ZnO NPs) a biouhlí by mohla být jedním ze slibných nástrojů pro zvýšení životaschopnosti rostlin a zmírnění široké škály stresových faktorů působících na kulturní plodiny. Pro ověření účinku různých koncentrací ZnO NPs (0, 50, 100 a 1000 mg/l), biouhlí i jejich kombinace na rostliny kukuřice seté (Zea mays L.) byl proveden in vitro experiment. Schopnost příjmu zinku rostlinným organismem z formy zinočnatých NPs, stejně jako možný vliv biouhlí na příjem a akumulaci zinku, byla vyhodnocena pomocí atomové absorpční spektrometrie. V tomto experimentu byla zjištěna pozitivní závislost mezi koncentrací ZnO NPs a obsahem zinku v nadzemní části rostlin, přičemž tento vztah nebyl ovlivněn přítomností biouhlí. Fyziologický stav rostlin byl hodnocen pomocí spektrofotometrických analýz stanovení fotosyntetických pigmentů a sekundárních metabolitů. Nejvýraznější vliv aplikace ZnO NPs a biouhlí byl pozorován u obsahu polyfenolických látek, jejichž obsah se zvyšoval přímo úměrně s koncentrací aplikovaných ZnO NPs. Naopak přítomnost biocharu způsobila významné snížení (p < 0,05) obsahu polyfenolických látek.
|
|
|
Vliv kultivace v půdě na fyzikálně-chemické charakteristiky biouhlu
Hladký, David ; Sovová, Šárka (oponent) ; Kalina, Michal (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá studiem působení půdních činitelů na fyzikálně-chemické charakteristiky biouhlu. Popisuje změnu biouhlu po dlouhodobém kultivačním experimentu i po sekvenčních výluzích, které byly realizovány v kratším časovém měřítku. Teoretická část přibližuje jednotlivé fyzikálně-chemické charakteristiky, strukturu, možnosti aplikace a optimální metody charakterizace biouhlu. V práci se dozvíme proč je biouhel nazýván půdním kondicionérem, nikoliv hnojivem. Experimentální část se zabývá studiem změn fyzikálně-chemických charakteristik biouhlu po kultivačním experimentu. Tyto výsledky jsou porovnány se sekvenčním vylouhováním biouhlů ve zvolených prostředích (voda, kyselina citronová, peroxid vodíku), které simulují vlivy, které mohou na biouhel v půdě působit. Z experimentálních výsledků je patrná podobnost jednotlivých sledovaných hodnot vzorků po dlouhodobém kultivačním experimentu a sekvenčních výluzích. Je patrné, že zásaditost pH způsobují soli iontů alkalických kovů a kovů alkalických zemin. Nejvíce díky přítomnosti draslíku ve struktuře biouhlu, dále pak také přítomností vápníku a sodíku. Tyto ionty jsou také příčinou vysoké konduktivity, která spolu s pH po pěti vyluhovacích cyklech výrazně klesá, a po dvouleté kultivační době se ustálí. Všechny použité biouhly mají vysoký obsah organické hmoty, což je předpoklad pro vhodné použití v zemědělství, a zlepšení vlastností půdy.
|
|
|
Výroba a charakterizace biouhlu ze směsného rostlinného odpadu
Bureš, Vojtěch ; Nábělek, Jakub (oponent) ; Pořízka, Jaromír (vedoucí práce)
Tato práce byla zaměřená na výrobu biouhlu ze směsného rostlinného odpadu v kontextu domácích zahrad a malých farem. Cílem práce bylo z běžného směsného zahradního odpadního materiálu vyrobit různé typy biouhlu a následně jej charakterizovat podle klasifikace Evropského biouhelného certifikátu (EBC), dále také vytvořit metodiku pro domácí výrobu biouhlu dle současných poznatků. Čtyři z pěti vyrobených biouhlů splnily všechna kritéria pro kategorii EBC-Feed a jsou proto vhodné pro jakoukoliv formu využití včetně výroby krmiv. Poslední vzorek z důvodu nadlimitních obsahů polycyklických aromatických uhlovodíků (PAU) nesplnil parametry EBC pro využitelné biouhly, ale podle soudobých studií a nových limitních hodnot Evropské unie pro hnojiva a hnojivé výrobky zjištěné koncentrace PAU nebrání jeho aplikaci do zemědělské půdy. Na základě poznatků této práce proto lze doporučit domácí výrobu biouhlu a jeho aplikaci do zemědělské půdy pro dlouhodobé zlepšení její kvality.
|
|
|
Analýza organických látek v systému půda-biouhel-salát
Hlaváčová, Josefína ; Řezáčová, Veronika (oponent) ; Mravcová, Ludmila (vedoucí práce)
Předložená bakalářská práce se zabývá analýzou polycyklických aromatických uhlovodíků extrahovaných ze salátu, půdy, biouhlu a směsi půdy s biouhlem. Polycyklické aromatické uhlovodíky se do biouhlu dostávají při samotné výrobě biouhlu neboli pyrolýze. Po aplikaci biouhlu do půdy se pak polycyklické aromatické uhlovodíky mohou uvolňovat do půdy a znečišťovat ji. Teoretická část práce je zaměřena na charakterizaci a vznik biouhlu. Pak jeho aplikaci na půdu a následnými změnami, které v půdě vyvolává. Experimentální část se zabývá optimalizací mikrovlnné extrakce. Dále byly provedeny reálné experimenty, kdy byl sledován vliv přidaného biouhlu na koncentraci polycyklických aromatických uhlovodíků v půdě a salátu. Analýza reálných vzorků obsahovala mikrovlnnou extrakci s následným kvantitativní a kvalitativním stanovením na GC/MS/MS. Ve vzorcích bylo měřeno 16 prioritních polycyklických aromatických uhlovodíků, které stanovuje Agentura pro ochranu životního prostředí Spojených států Amerických. U vzorků půdy s biouhlem a salátem byla sledována vyšší koncentrace polycyklických aromatických uhlovodíků než u vzorků bez biouhlu. Stejný výsledek přinesla i analýza kořenů salátů.
|
|
|
Properties and use of high-temperature biochar
Sedmihradská, Anežka
Despite being a hot topic in environmental research, biochar and its properties have been mainly investigated from the perspectives of feedstock type and pyrolysis temperature. Few studies have explored the effect of particle size on biochar properties.Even when the effect of particle size on crop efficiency is recognized, there is a lack of corresponding data and analysis.2–7 Therefore, we thoroughly analyzed (proximate and ultimate analysis, SEM, XRD, Raman spectroscopy) four particle size fractions (< 0.5, 0.5–2, 2–5, > 5 mm) of high-temperature biochar from a gasification power plant, the sizes reflecting those of biochar actually used in agriculture. The < 0.5 mm fraction was significantly different in terms of carbon structure, and carbon and ash content. Consequently, pH, electric conductivity and heavy metal content also differed greatly. The corresponding results for the other particle fractions were broadly similar to each other. Interestingly, for all fractions, the porosity and H/C ratio were independent of particle size, meaning that, regardless of size, the investigated biochar fractions are equally stable in soil. The 0.5–2 mm fraction was then selected to be used in different industrial or agricultural processes such as the anaerobic digestion of wastewater or livestock feeding. The effect of biochar on these processes is currently under investigation, providing only initial data so far.
Plný tet:  PDF
|
|
|
Enzymatická degradace biouhlu
Zmijová, Marie ; Enev, Vojtěch (oponent) ; Kalina, Michal (vedoucí práce)
Prosperita lidstva je neodlučně spjata se zdravou půdou. Ukazuje se, že aplikací biouhlu dochází ke zlepšení půdních vlastností a vlivem toho také růst a výnosnost rostlin. Přítomnost a činnost půdní bioty připívá ke kvalitě půdy, ta ale zároveň vylučuje sloučeniny, které mohou biouhel degradovat. S cílem zjistit, zdali dochází k fyzikálně-chemickým změnám biouhlu, byly provedeny experimenty simulující působení enzymů a kořenových exsudátů. K tomuto účelu byly vybrány tři biouhly, které byly pomocí roztoku H2O2, představujícího enzymatické působení, degradovány a následně analyzovány metodami TGA, FTIR, SEM a měřením kontaktního úhlu. Bylo zjištěno že množství a typ degradované hmoty biouhlu závisí na parametrech jeho výroby. Enzymatickou oxidací přibývají na povrchu biouhlu funkční skupiny obsahující kyslík a značně se mění smáčení povrchu. Extrakční experiment s kyselinou citronovou, představitelem kořenových exsudátů, odhalil efektivnější promytí vzorku, díky čemuž biouhly obsahovaly větší podíl organické hmoty. U získaných výluhů bylo sledováno množství prvků uvolněných z biouhlu pomocí ICP-OES. Počáteční promytí vedlo k uvolnění největšího množství mikro a makroprvků, které způsobilo snížení hodnoty pH požitého roztoku a zvýšení jeho vodivosti. Hodnota pH prostředí měla zásadní vliv na množství uvolněných vícevalentních prvků (Ca, Mg). Kombinací těchto změn, ke kterým může docházet v půdním systému, pravděpodobně nedochází ke změně požadovaného účinku biouhlu a jeho použití může být v dlouhodobém horizontu prospěšné.
|
|
|
Metody kvantifikace vlivu biouhlu na půdní respiraci
Losová, Anežka ; Mravcová, Ludmila (oponent) ; Kalina, Michal (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá studiem metod pro posouzení vlivu biouhlu a hnojiva NPK na aktivitu mikroorganismů v půdě prostřednictvím měření půdní respirace. Teoretická část formuluje charakteristiku půdy, vlastnosti a proces výroby biouhlu. Dále je literární rešerše zaměřená na definování a optimalizaci různých metodik využitelných k měření půdní respirace. Experimentální část popisuje nejdříve zvolené fyzikálně-chemické charakteristiky půdy a biouhlu (pH, konduktivita výluhu, kapacita zadržování vody). Pomocí termogravimetrie a elementární analýzy bylo následně pro vzorky půd a biouhlu naměřeno množství organického, anorganického podílu a složení organických prvků (C, H, O, a N). Z provedené literární rešerše byl zvolen dynamický inkubační systém pro posouzení vlivu aplikace biouhlu na míru aktivity půdních mikroorganismů prostřednictvím měření půdní respirace. Vznikající oxid uhličitý se během inkubace sorboval do hydroxidu sodného a následně se jeho množství stanovilo pomocí titrační a konduktometrické metody. Naměřené výsledky obou metod navzájem korelovaly a obě tyto metody jsou tedy vhodné ke stanovení míry půdní respirace. Z experimentálních dat vyplývá, že biouhel má pozitivní účinky na rychlost produkce oxidu uhličitého půdní respirací. Kombinací biouhlu a hnojiva NPK nedošlo k výraznému navýšení účinnosti biouhlu. S ohledem na získané výsledky lze však usoudit, že biouhel, jakožto půdní kondicionér v zemědělství, má velký potenciál podpořit celkovou míru půdní respirace.
|
host ::
RSS.