FORMY VÝSKYTU RTUTI V KONTAMINOVANÝCH PŮDÁCH A ŘÍČNÍM SEDIMENTU THE FORMS OF MERCURY IN CONTAMINATED SOILS AND IN A RIVER SEDIMENT

Podobné dokumenty
VYLUHOVATELNOST RTUTI SEKVENČNÍ EXTRAKCÍ. VLASTA ŠTEFANIDESOVÁ a TÁŇA TREFILOVÁ

BIOLOGICKÉ LOUŽENÍ KAMÍNKU Z VÝROBY OLOVA

VYLUHOVATELNOST RTUTI Z KONTAMINOVANÝCH MATERIÁLŮ

Sledování mobility kovů v zemině během klasického a mikrovlnného ohřevu

OPTIMALIZACE METODY ANODICKÉ ROZPOUŠTĚCÍ VOLTAMETRIE PRO ANALÝZU BIOLOGICKÝCH VZORKŮ S OBSAHEM RTUTI

DUM VY_52_INOVACE_12CH19

Mohamed YOUSEF *, Jiří VIDLÁŘ ** STUDIE CHEMICKÉHO SRÁŽENÍ ORTHOFOSFOREČNANŮ NA ÚČOV OSTRAVA

Metodický postup stanovení kovů v půdách volných hracích ploch metodou RTG.

DUM VY_52_INOVACE_12CH01

Inovace bakalářského studijního oboru Aplikovaná chemie CZ.1.07/2.2.00/ Výpočty z chemických vzorců

STANOVENÍ CHLORIDŮ. Odměrné argentometrické stanovení chloridů podle Mohra

DUM VY_52_INOVACE_12CH04

U Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVUT

EVROPSKÁ STANDARDIZACE TUHÝCH ALTERNATIVNÍCH PALIV. Ing. Jan Gemrich

Gymnázium a Střední odborná škola, Rokycany, Mládežníků 1115

Chemické názvosloví anorganických sloučenin 2

volumetrie (odměrná analýza)

Galvanický článek. Li Rb K Na Be Sr Ca Mg Al Be Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi As CU Hg Ag Pt Au

Analytické nástroje pro analýzu iontů v prostředí. Analytical tools for environmental metal ions determination

Neutralizace prezentace

Radiační odstraňování vybraných kontaminantů z podzemních a odpadních vod

Využití ICT pro rozvoj klíčových kompetencí CZ.1.07/1.5.00/

Identifikace zkušebního postupu/metody SOP 1 (ČSN ISO 10523) SOP 3 (ČSN ) SOP 4 (ČSN EN ISO 27027)

INTERAKCE NULMOCNÉHO NANOŽELEZA SE SÍRANY. Pavla Filipská, Josef Zeman, Miroslav Černík. Ústav geologických věd Masarykova Univerzita

Vyšší odborná škola, Obchodní akademie a Střední odborná škola EKONOM, o. p. s. Litoměřice, Palackého 730/1

DUM VY_52_INOVACE_12CH07

ANALÝZA EXTRAKTU PODLE MEHLICHA 3 METODOU ICP-OES

KONTROLNÍ TEST ŠKOLNÍHO KOLA (70 BODŮ)

Příloha je nedílnou součástí osvědčení o akreditaci č: 446/2018 ze dne:

DUM č. 2 v sadě. 24. Ch-2 Anorganická chemie

Alkalické kovy. Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Zlín

Ústřední komise Chemické olympiády. 56. ročník 2019/2020 ŠKOLNÍ KOLO. Kategorie A. Praktická část Zadání 40 bodů

Název školy: Číslo a název sady: klíčové aktivity: VY_32_INOVACE_131_Elektrochemická řada napětí kovů_pwp

DOUČOVÁNÍ KVINTA CHEMIE

Tomáš Bouda. ALS Czech Republic, s.r.o., Na Harfě 336/9, Praha 9 Laboratoř Česká Lípa, Bendlova 1687/7, Česká Lípa

Názvosloví anorganických sloučenin

Jednotné pracovní postupy ÚKZÚZ Zkoušení hnojiv 2. vydání Brno 2015

Identifikace zkušebního postupu/metody SOP 1 (ČSN ISO 10523) SOP 2 (ČSN ) SOP 3 (ČSN EN ISO 7027) SOP 4 (ČSN , ČSN )

Aplikace nano-sorbentů pro stabilizaci Pb a Zn v kontaminované půdě

Fakulta životního prostředí v Ústí nad Labem. Pokročilé metody studia speciace polutantů. (prozatímní učební text, srpen 2012)

Základy analýzy potravin Přednáška 1

CHEMICKÉ VÝPOČTY I. ČÁST LÁTKOVÉ MNOŽSTVÍ. HMOTNOSTI ATOMŮ A MOLEKUL.

Jednotné pracovní postupy zkoušení krmiv STANOVENÍ OBSAHU DEKOCHINÁTU METODOU HPLC

Chemie. Mgr. Petra Drápelová Mgr. Jaroslava Vrbková. Gymnázium, SOŠ a VOŠ Ledeč nad Sázavou

Tento materiál byl vytvořen v rámci projektu Operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost.

Výzkum pro hospodaření s odpady v rámci ochrany životního prostředí a udržitelného rozvoje. (prevence a minimalizace vzniku odpadů a jejich hodnocení)

Učební osnovy Vzdělávací oblast: Člověk a příroda Vzdělávací obor: Chemický kroužek ročník 6.-9.

NORMY PRO CHARAKTERIZACI ODPADŮ. Ing. Lenka Fremrová

Test pro 8. třídy A. 3) Vypočítej kolik potřebuješ gramů soli na přípravu 600 g 5 % roztoku.

Toto nařízení vstupuje v platnost dvacátým dnem po vyhlášení v Úředním věstníku Evropské unie.

Příloha k Návodu pro tvorbu příloh osvědčení o akreditaci zkušebních a zdravotnických laboratoří pro oblast fyzikálně chemických zkušebních postupů

Sada 7 Název souboru Ročník Předmět Formát Název výukového materiálu Anotace

SOLI. Autor: Mgr. Stanislava Bubíková. Datum (období) tvorby: Ročník: osmý

Příloha č.: 1 ze dne: je nedílnou součástí osvědčení o akreditaci č.: 381/2010 ze dne:

INECO průmyslová ekologie, s.r.o. Zkušební laboratoř INECO průmyslová ekologie s.r.o. náměstí Republiky 2996, Dvůr Králové nad Labem

STŘEDNÍ ODBORNÁ ŠKOLA a STŘEDNÍ ODBORNÉ UČILIŠTĚ, Česká Lípa, 28. října 2707, příspěvková organizace

KVALITATIVNÍ ANALÝZA ANORGANICKÝCH LÁTEK

ROZLIŠENÍ KONTAMINOVANÉ VRSTVY NIVNÍHO SEDIMENTU OD PŘÍRODNÍHO POZADÍ

Soli kyslíkatých kyselin

III/2 - Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Inovace výuky na GSN prostřednictvím ICT

Odměrná analýza, volumetrie

Chemické veličiny, vztahy mezi nimi a chemické výpočty

ŘADA KOVŮ, LP č. 1 REAKCE KOVŮ

Protokol o zkoušce. : ALS Czech Republic, s.r.o. : Radim Opluštil. : Zákaznický servis : Bezručova 608/36

Těžké kovy ve vodních rostlinách

VLIV SLOŽENÍ ELEKTRODOVÉ HMOTY NA EXTRAKCI ZINKU Z VYPOTŘEBOVANÝCH Zn/MnO 2 BATERIÍ. JIŘÍ FORMÁNEK a JITKA JANDOVÁ. Experimentální část.

NÁZVOSLOVÍ SOLÍ. Autor: Mgr. Stanislava Bubíková. Datum (období) tvorby: Ročník: osmý

UNIVERZITA PARDUBICE

Katedra jaderné chemie, ČVUT v Praze - FJFI, Břehová 7, Praha 1 Centrum pro radiochemii a radiační chemii, ČVUT v Praze - FJFI, Břehová 7, Praha 1

Tato norma je českou verzí mezinárodní normy ISO :1983. Mezinárodní norma ISO :1983 má status české technické normy.

TÜV NORD Czech, s.r.o. Laboratoře a zkušebny Brno Olomoucká 7/9, Brno

Vliv zimní údržby na životní prostředí

1) Napište názvy anorganických sloučenin: á 1 BOD OsO4

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora. Pojmy Metody a formy Poznámky

Oborový workshop pro ZŠ CHEMIE

Předmět: CHEMIE Ročník: 8. ŠVP Základní škola Brno, Hroznová 1. Výstupy předmětu

LABORATORNÍ PŘÍSTROJE A POSTUPY

Název: Beketovova řada kovů

Výukový materiál v rámci projektu OPVK 1.5 Peníze středním školám

Analytické metody využívané ke stanovení chemického složení kovů. Ing.Viktorie Weiss, Ph.D.

Složení soustav (roztoky, koncentrace látkového množství)

1H 1s. 8O 1s 2s 2p H O H

Komposty na bázi vedlejších produktů výroby bioplynu a spalování biomasy

NORMY PRO CHARAKTERIZACI ODPADŮ VYDANÉ V ROCE Ing. Lenka Fremrová

ZŠ ÚnO, Bratří Čapků 1332

HOŘČÍK KOVY ALKALICKÝCH ZEMIN. Pozn. Elektronová konfigurace valenční vrstvy ns 2

Tento materiál byl vytvořen v rámci projektu Operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost.

Gymnázium Chomutov, Mostecká 3000, příspěvková organizace Mgr. Monika ŠLÉGLOVÁ VY_32_INOVACE_06B_05_Vlastnosti kovů, hliník_test ANOTACE

KVALITATIVNÍ ELEMENTÁRNÍ ANALÝZA ORGANICKÝCH LÁTEK

energetického využití odpadů, odstraňování produktů energetického využití odpadů, hodnocení dopadů těchto technologií na prostředí.

THE WASTES FROM PRODUCTS OF ELECTRICAL AND ELECTRONIC INDUSTRIES AND THEIRS TREATMENT

Průvodka. CZ.1.07/1.5.00/ Zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Pořadí DUMu v sadě 07

Součástí cvičení je krátký test.

DETERMINATION OF MECHANICAL AND ELASTO-PLASTIC PROPERTIES OF MATERIALS BY NANOINDENTATION METHODS

Vyšší odborná škola, Obchodní akademie a Střední odborná škola EKONOM, o. p. s. Litoměřice, Palackého 730/1

NOVÉ POZNATKY O STRUKTUŘE TVÁŘENÉ SLITINY AlSi12CuMgNi (AA 4032) Katedra náuky o materiáloch, Slovenská republika

TÜV NOPRD Czech, s.r.o., Laboratoře a zkušebny Seznam akreditovaných zkoušek včetně aktualizovaných norem LPP 1 (ČSN EN 10351) LPP 2 (ČSN EN 14242)

Ústřední komise Chemické olympiády. 48. ročník 2011/2012. ŠKOLNÍ KOLO kategorie D ŘEŠENÍ SOUTĚŽNÍCH ÚLOH

Jednotné pracovní postupy ÚKZÚZ Analýza půd I 4. vydání Brno 2016 ÚPRAVA VZORKŮ PŮD PRO ANALÝZU REPREZENTATIVNÍ ZMENŠOVÁNÍ VZORKU

Transkript:

Sborník vědeckých prací Vysoké školy báňské Technické univerzity Ostrava Řada hornicko-geologická Volume XLIX (2003), No.1, p. 105-116, ISSN 0474-8476 Vlasta ŠTEFANIDESOVÁ *, Táňa TREFILOVÁ ** FORMY VÝSKYTU RTUTI V KONTAMINOVANÝCH PŮDÁCH A ŘÍČNÍM SEDIMENTU THE FORMS OF MERCURY IN CONTAMINATED SOILS AND IN A RIVER SEDIMENT Abstract Půdy a říční sediment s vysokými obsahy rtuti byly vyluhovány simultánní extrakcí řadou extrakčních činidel (dusičnanem draselným, hydrogenfluoridem draselným, difosforečnanem sodným, chelatonem a kyselinou dusičnou). Obsahy jednotlivých forem rtuti, vyměnitelné, adsorbované, organické, karbonátové a sulfidické byly menší než 0,05 µg/g. Obsahy zbytkové rtuti byly u půd 84,40 % a 98,00 % u říčního sedimentu 99,70 %. Simultánní extrakční metoda byla dále použita u vzorků půd a sedimentu obohacených přídavkem dusičnanu rtuťnatého (80 µg/g). Obsah vyměnitelné formy rtuti půdy P 1 byl menší než 0,05 µg/g, půdy P 2-0,059µg/g a u sedimentu 0,16 µg/g. Nejvyšší obsahy rtuti byly vyextrahovány v karbonátové a organické formě rtuti). Obsahy zbytkové rtuti vázané v matricích byly u půd 16,86 % a 4,80 %, u sedimentu 51,90 %. Simultánní extrakční metoda je vhodnou metodou k rozlišení jednotlivých forem rtuti v kontaminovaných půdách a říčním sedimentu. Abstract Samples of soils and of a single river sediment with high content of mercury were leached by the simultaneous extraction method by means of a number extraction agents, such as potassium nitrate, potassium hydrogenfluoride, sodium diphosphate, EDTA, nitrate acid. The contents various forms of mercury the exchangeable, the adsorbed, the organic, the carbonate and the sulphide one were lower than 0.05 µg/g. The contents of residual mercury were for the two specimens of soils 84.40 per cent resp. 98.00 per cent and for the specimen of river sediment 99.70 per cent. Furthermore, the simultaneous extraction method was applied for soil samples and for a single sample of river sediment - both being enriched by addition of mercury nitrate (80 µg/g). The content of the exchangeable form of mercury in soil sample P 1 was lower then 0.05 µg/g in sample P 2 0.059 µg/g and its content in sediment 0.16 µg/g. The highest contents of mercury were extracted in the carbonate and organic forms of mercury (7.16 69.60 µg/g). The contents of residual mercury bound in matrix were for the soil samples 16.86 per cent resp. 4.80 per cent and for the sample of river sediment 51.90 per cent. The simultaneous extraction method is a suitable approach to distinction of particular forms of mercury in contaminated soils or river sediment. Key words: speciation analysis, contaminated soils, determination of mercury, AMA 254. Úvod Určení celkové koncentrace stopového prvku neposkytuje žádné informace o jeho biodostupnosti nebo o jeho interakcích se sedimenty a půdami. V současné době je zcela jasné, že určení speciace je nezbytné ke studiu toxicity kovů pro organismy a k pochopení transportu stopových kovů v životním prostředí. Výraz speciační analýza definuje Florence [1] jako stanovení koncentrací jednotlivých chemických forem prvku, jejichž součet tvoří celkovou koncentraci prvku ve vzorku. V některých případech se používá funkční definice (podíl prvku využitelný rostlinami, podíl prvku obsaženého v potravině apod.) [2]. Extrakce půd, sedimentů a popílků různými extrakčními činidly a následné stanovení příslušných prvků vhodnými instrumentálními metodami (AAS, ICP-AES, ICP-MS) umožňuje určit rozpustný podíl * ** RNDr. Ph.D., Vysokoškolský ústav chemie materiálů, Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava, tř. 17. listopadu 15, 708 33 Ostrava - Poruba, e-mail: vlasta.stefanidesova@vsb.cz Ing., Vysokoškolský ústav chemie materiálů, Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava, tř. 17. listopadu 15, 708 33 Ostrava - Poruba, e-mail: tana.trefilova@vsb.cz 105

prvku v půdě a podíly vázané na různé složky půdy nebo sedimentu. Postupy extrakcí byly mnohokráte různě modifikovány a byla získána cenná data o distribuci mnoha prvků ve vzorcích životního prostředí. Žádný laboratorní experiment však nemůže dostatečně přesně simulovat podmínky v přírodě (kyselé deště, různorodý odpad na skládkách, sorpční vlastnosti jednotlivých půd a minerálů, aerobní nebo anaerobní rozklad organické hmoty, rozdílná schopnost rostlin stopové prvky přijímat), proto je třeba při určování pracovního postupu a při výběru extrakčních činidel vědět, pro jaký účel se dané experimenty provádí. Výsledky ukazují, že půdy a sedimenty mají zcela odlišné složení a nemají podobnou distribuci jednotlivých forem. Speciace tedy musí být provedena individuálně pro každý materiál, aby bylo možno předpokládat jeho vliv na biologickou vyluhovatelnost [3], [4]. Cílem předkládané práce je ověřit možnost použití simultánní [5] extrakce k oddělení jednotlivých forem rtuti v kontaminovaných půdách a říčním sedimentu. Výsledky simultánní extrakce pak konfrontovat s dříve publikovanými výsledky sekvenční [6] extrakce. Metody speciační analýzy Sekvenční extrakce Poměrně často používaným postupem, který nám umožní rozdělení jednotlivých forem těžkých kovů je sekvenční extrakce podle Tessiera [3]. Postupná extrakce analyzovaného vzorku různými extrakčními činidly umožní rozlišit pět základních frakcí: - Iontově vyměnitelná frakce charakterizuje podíl stopových prvků adsorbovaných na povrchu anorganických solí, vyměnitelných z povrchu půdních koloidů změnou koncentrace univalentního iontu, - frakce vázaná na uhličitany charakterizuje podíl stopových prvků vázaných v karbonátech, k uvolnění dochází změnou acidobazických podmínek prostředí, - frakce vázaná na oxidy Mn a Fe charakterizuje podíl prvků vázaných na oxidy Fe a Mn, které jsou termodynamicky nestabilní a uvolňují stopové prvky do roztoku změnou oxidačně-redukčního potenciálu, - frakce vázaná na organické látky a sulfidy charakterizuje podíl prvků vázaných v organické hmotě a v sulfidech, prvky se uvolňují důsledkem degradace organických látek a rozkladem sulfidů změnou fyzikálně-chemických vlastností, - zbytková frakce, podíl vázaný v silikátové matrici na primární a sekundární minerály, v přírodě se prvky z této frakce do vodného prostředí neuvolňují. Nevýhodou tohoto extrakčního postupu je značná časová náročnost. Výsledky série sekvenčních extrakcí jsou k dispozici až téměř po jednom týdnu. Simultánní extrakce Zajímavým provedením speciační analýzy je simultánní analýza, kterou publikoval Seema Gupta [5]. Jednotlivé frakce jsou extrahovány současně vhodnou kombinací extrakčních činidel, jak uvádí schéma simultánní extrakce na obr. 1. Frakce I A Frakce II A B Frakce III A B C Frakce IV A B C D Frakce V A B C D E 106

Obr. 1: Schéma simultánní speciační analýzy Vysvětlivky: A - 1 g vzorku + 50 cm 3 1,0 mol.dm -3 KNO 3 A + B - 1 g vzorku + 50 cm 3 1,0 mol.dm -3 KNO 3 + 80 cm 3 0,5 mol.dm -3 KHF 2 A + B + C - 1 g vzorku + 50 cm 3 1,0 mol.dm -3 KNO 3 + 80 cm 3 0,5 mol.dm -3 KHF 2 + 80 cm 3 0,1 mol.dm -3 Na 4 P 2 O 7. 10 H 2 O A + B + C + D - 1 g vzorku + 50 cm 3 1,0 mol.dm -3 KNO 3 + 80 cm 3 0,5 mol.dm -3 KHF 2 + 80 cm 3 0,1 mol.dm -3 Na 4 P 2 O 7. 10 H 2 O + 80 cm 3 0,1 mol.dm -3 EDTA 3 A + B + C + D + E - 1 g vzorku + 50 cm 3 1,0 mol.dm -3 KNO 3 + 80 cm 3 0,5 mol.dm -3 KHF 2 + 80 cm 3 0,1 mol.dm -3 Na 4 P 2 O 7 10 H 2 O + 80 cm 3 0,1 mol.dm -3 EDTA 3 + 50 ml 1,0 mol.dm -3 HNO 3 Výsledky sekvenční speciační analýzy [7] jsou často konfrontovány s upraveným postupem simultánní extrakce. Pro vyšší koncentrace analytu jsou výsledky obou metod srovnatelné a pro menší počet vzorků je simultánní extrakce proveditelná v jednom dni. U nízkých až stopových koncentrací se vyskytují vyšší diference mezi oběma metodami, které jsou způsobeny většími chybami jednotlivých stanovení. Paralelní extrakce Méně často je používána paralelní extrakce těžkých kovů, jak ve své práci uvádí Calvet [8]. U tohoto postupu jsou sledovány rozdíly vyloužených koncentrací získané extrakčními činidly podobných vlastností a porovnávány výsledky následných extrakcí. - Vyměnitelná forma se např. extrahuje chloridem vápenatým, hořečnatým, barnatým nebo dusičnanem draselným. - Karbonátová forma je extrahována kyselinou octovou, octanem amonným nebo octanem hořečnatým. - Oxidická forma je extrahována kyselinou šťavelovou, chelatonem, hydroxylaminem nebo močovinou. - Organická forma je extrahována difosforečnanem draselným nebo sodným, peroxidem vodíku, octanem amonným s kyselinou dusičnou, peroxidem vodíku s hydroxidem amonným. - K extrakci zbytkové formy (celkový obsah) se používá kyselina fluorovodíková, kyselina dusičná, kyselina dusičná s kyselinou chloristou, kyselina dusičná s kyselinou fluorovodíkovou a chloristou nebo kyselina fluorovodíková s kyselinou chloristou. Další z metod upravené sekvenční extrakce uvádí Sakamoto et al. [9]. Organicky vázaná rtuť byla z původního vzorku extrahována chloroformem. Ze zbytku po první extrakci byl vyextrahován oxid rtuťnatý pomocí kyseliny sírové a k extrakci sulfidu rtuťnatého byl použit roztok chloridu sodného v kyselině dusičné (1 mol.dm -3 ) v přítomnosti chloridu měďného. K detailnější speciaci sloučenin rtuti se velmi často používá spojení plynové nebo kapalinové chromatografie s následným stanovením atomovou absorpční spektrometrií [10], [11]. Experimentální část K ověření sekvenční a simultánní speciační analýzy [5], [7] byly vybrány dva vzorky půd ze silně znečištěné oblasti ostravského regionu s vysokým obsahem rtuti a jeden vzorek říčního sedimentu z oblasti kolem řeky Bečvy v městě Přerov. Popis vzorků a původní složení půd a sedimentu Vzorek půdy P 1 - hlína s obsahem malých kamínků a úlomků cihel, intenzivní dehtovitý zápach (původní obsah rtuti 4,800 µg/g). 107

Vzorek půdy P 2 - hlína s obsahem malých kamínků a úlomků cihel, intenzivní dehtovitý zápach (původní obsah rtuti 4,956 µg/g). Vzorek sedimentu S 1 - bahno s vysokým obsahem vody a s příměsí malých kamínků a kousků trav (původní obsah rtuti 143,000 µg/g ). Kvalitativní i kvantitativní složení původních vzorků půd P 1, P 2 a sedimentu S 1 (velikost částic < 0,2 mm) bylo zjištěno metodou rentgenové fluorescence spektrometrem SPECTRO X-LAB, firmy SPEC- TRO Al (SRN) ve Vysokoškolském ústavu chemie materiálů Vysoké školy báňské Technické univerzity Ostrava. U vzorku sedimentu byla zjištěna vlhkost. Výsledky jsou převzaty z práce [11] a uvedeny v tabulce I. Tabulka I: Složení vzorků půdy P 1, P 2 a sedimentu S 1 a ztráta žíháním Vzorek P 1 Vzorek P 2 Vzorek S 1 Koncentrace Koncentrace Koncentrace Prvky Prvky Prvky c (µg/g) c (µg/g) c (µg/g) Hg 4,80 Hg 4,96 Hg 143,00 Y 25,50 Y 23,60 Nb 6,00 Ni 42,10 As 24,70 Y 14,50 Ce 46,70 Ni 35,90 Cu 15,80 As 49,30 Ce 46,60 Pb 17,90 Rb 72,80 Cu 62,40 La 18,50 Cr 80,60 Rb 65,10 Nd 22,30 V 80,60 Cr 72,80 Ni 25,10 Cl 180,80 V 76,90 Ce 45,80 Zr 201,00 Pb 100,90 Rb 52,80 Sr 211,00 Zr 166,60 Zn 55,60 Cu 223,60 Sr 197,00 Sr 74,30 Pb 224,60 Zn 233,10 Ba 326,60 Zn 934,80 Cl 279,20 Zr 336,80 Ztráta žíháním 16,74 % Ztráta žíháním 17,68 % Vlhkost 26,00 % Ztráta žíháním 3,28 % Koncentrace některých dalších majoritních prvků (v hmotnostních procentech) ve sledovaných půdách a říčním sedimentu, které nejsou uvedeny v tabulce 1 byly následující: koncentrace Si se pohybovaly v rozmezí 26 38 %, koncentrace Fe, Al, Ca v rozmezí 3 5 %, S, K v rozmezí 0,7 1,5 % a koncentrace P a Mg byly menší než 0,5 %. Simultánní speciační analýza vzorků byla provedena podle výše uvedeného schématu. K 1,00 g vzorku půdy nebo sedimentu (< 0,2 mm) bylo přidáno 50 cm 3 KNO 3 o koncentraci c = 1,0 mol.dm -3 a extrahováno na rotační třepačce po dobu 16 hodin. Po odfiltrování tuhého podílu byla získána frakce I. Další frakce (II) byla připravena vyloužením 1,00 g vzorku půdy nebo sedimentu přidáním 50 cm 3 KNO 3 (c = 1,0 mol.dm -3 ) a 80 cm 3 KHF 2 (c =0,5 mol.dm -3 ). Další postup jako u předcházející frakce. III frakce byla získána vyloužením 1,00 g vzorku půdy nebo sedimentu přidáním 50 cm 3 KNO 3 (c = 1,0 mol.dm -3 ), 80 ml KHF 2 (c =0,5 mol.dm -3 ) a 80 cm 3 Na 4 P 2 O 7.10 H 2 O (c = 0,1 mol.dm -3 ). Další postup jako u předcházející frakce. IV. frakci získáme vyloužením 1,00 g vzorku půdy nebo sedimentu přidáním 50 cm 3 KNO 3 (c = 1,0 mol.dm -3 ), 80 cm 3 KHF 2 (c = 0,5 mol.dm -3 ), 80 cm 3 Na 4 P 2 O 7.10 H 2 O (c = 0,1 mol.dm -3 ) a 80 cm 3 EDTA 3 (c = 0,1 mol.dm -3 ). Další postup jako u předcházející frakce. Poslední V. frakce byla připravena vyloužením 1,00 g vzorku půdy nebo sedimentu přidáním 50 cm 3 KNO 3 o koncentraci c = 1,0 mol.dm -3, 80 cm 3 KHF 2 (c = 0,5 mol.dm -3 ), 80 cm 3 Na 4 P 2 O 7.10 H 2 O (c = 0,1 mol.dm -3 ), 80 cm 3 EDTA 3 (c = 0,1 mol.dm -3 ) a 50 cm 3 HNO 3 (c = 1,0 mol.dm -3 ). Další postup jako u předcházející frakce. Koncentrace 108

rtuti v jednotlivých výluzích získáme z rozdílu naměřených hodnot koncentrací rtuti dvou po sobě následujících frakcí (přepočteno na 1 g vzorku). Simultánní speciační analýza obohacených vzorků byla provedena se vzorkem půdy (1g), který byl obohacen 80,0 µg rtuti přídavkem 0,8 cm 3 standardního roztoku dusičnanu rtuťnatého o koncentraci c = 1000 mg.dm -3. Koncentrace rtuti vyloužené příslušným extrakčním činidlem byly změřeny na atomovém absorpčním spektrofotometru AMA 254. Všechny uvedené výsledky jsou průměrnou hodnotou ze dvou paralelních stanovení a jsou uvedeny v tabulce II a III. Obsahy rtuti v sedimentu jsou přepočteny na suchý vzorek. Výsledky sekvenční extrakce aplikované již dříve na stejných vzorcích jsou převzaty z předcházející práce [6] a jsou uvedeny v tabulce IV a V. Tabulka II: Obsahy rtuti v jednotlivých frakcích simultánní speciační extrakce půd P 1, P 2 a sedimentu S 1 Frakce /Extrakční činidlo P 1 P 2 S 1 Obsah rtuti (µg/g) Frakce I Frakce II Frakce III Frakce IV (0,1 mol.dm -3 EDTA 3) Frakce V 0,625 < 0,050 < 0,050 (0,1 mol.dm -3 EDTA 3) (1,0 mol.dm -3 HNO 3 ) Původní obsah rtuti 4,800 4,956 143,000 Přidaný obsah rtuti 0,000 0,000 0,000 Celkový obsah rtuti 4,800 4,956 143,000 Koncentrace rtuti změřená ve výluzích 0,625 0,050 0,050 Obsah rtuti ve zbytkové tuhé fázi 4,052 4,858 142,710 Výtěžnost 97,44 % 99,03 % 99,83 % 109

Tabulka III: Obsahy rtuti v jednotlivých frakcích simultánní speciační extrakce obohacených půd P 1, P 2 a sedimentu S 1 Frakce /Extrakční činidlo P 1 P 2 S 1 Obsah rtuti (µg/g) Frakce I < 0,050 0,059 0,169 Frakce II 1,410 3,231 3,996 Frakce III 17,050 7,161 21,761 Frakce IV 51,201 69,600 46,002 (0,1 mol.dm -3 EDTA 3) Frakce V (0,1 mol.dm -3 EDTA 3) (1,0 mol.dm -3 HNO 3 ) Původní obsah rtuti 4,800 4,956 143,000 Přidaný obsah rtuti 80,000 80,000 10,000 Celkový obsah rtuti 84,800 84,956 153,000 Koncentrace rtuti změřená ve výluzích 69,710 80,040 71,930 Obsah rtuti ve zbytkové tuhé fázi 14,300 4,100 79,500 Výtěžnost 99,07 % 99,04 % 98,95 % 110

Tabulka IV: Koncentrace rtuti v jednotlivých frakcích sekvenční extrakce vzorků P 1, P 2 a S 1 Frakce /Extrakční činidlo P 1 P 2 S 1 Obsah rtuti (µg/g) Frakce I Frakce II Frakce III 0,185 < 0,050 0,126 Frakce IV (0,1 mol.dm -3 EDTA3) 0,664 0,340 0,064 Frakce V (1,0 mol.dm -3 HNO 3 ) < 0,050 < 0,050 0,158 Původní obsah rtuti 4,800 4,956 143,000 Přidaný obsah rtuti 0,000 0,000 0,000 Celkový obsah rtuti 4,800 4,956 143,000 Koncentrace rtuti změřená ve výluzích 0,899 0,390 0,398 Obsah rtuti ve zbytkové tuhé fázi 3,833 4,914 142,476 Výtěžnost 98,58 % 107,00 % 99,90 % Tabulka V: Koncentrace rtuti v jednotlivých frakcích sekvenční extrakce obohacených vzorků P 1, P 2 a S 1 P 1 P 2 S 1 Frakce /Extrakční činidlo Obsah rtuti (µg/g) Frakce I < 0,050 0,059 0,169 Frakce II < 0,050 < 0,050 0,127 Frakce III 0,768 0,364 0,507 Frakce IV (0,1 mol.dm -3 EDTA3) 54,460 55,386 40,680 Frakce V (1,0 mol.dm -3 HNO 3 ) -- -- 0,079 Původní obsah rtuti ve vzorku 4,800 4,956 143,000 Přidaný obsah rtuti 80,000 80,000 10,000 Celkový obsah rtuti 84,800 84,956 153,000 Koncentrace rtuti změřená ve výluzích 55,278 55,859 41,562 Obsah rtuti ve zbytkové tuhé fázi 28,1782 27,8442 110,214 Výtěžnost 98,40 % 98,52 % 99,20 % 111

Výsledky a diskuse Simultánní speciační analýza Extrakcí vzorků půd a sedimentu kombinací extrakčních činidel - KNO 3, KHF 2, Na 4 P 2 O 7. 10 H 2 O, EDTA 3, HNO 3, jsme dospěli k těmto závěrům. Obsahy jednotlivých forem rtuti, (tab. II.) vyměnitelné, adsorpční, organické, karbonátové a sulfidické byly menší než 0,05 µg/g. Pouze v případě sulfidické formy rtuti u půdy P 1 došlo k mírnému zvýšení vylouženého obsahu rtuti. Obsahy zbytkové rtuti v tuhé fázi byly u půd 84,40 %, 98,00 % a sedimentu 99,70 %. Celkové obsahy vyloužené rtuti byly u půd 13, 02 %, 1,00 % a sedimentu 0,03 %. Vzhledem k nízkým koncentracím vyloužené vyměnitelné formy rtuti nepředpokládáme, že by ze sledovaných materiálu došlo k uvolnění rtuti do životního prostředí. Srovnání výsledků sekvenční a simultánní extrakce uvádí obr. 2. Tato metoda byla dále aplikována na vzorky půd a sedimentu obohacené přídavkem dusičnanu rtuťnatého. Obsahy vyloužené rtuti v jednotlivých formách byly vyšší, než u neobohacených vzorků půd a sedimentu (tab. III). Obsah vyměnitelné formy rtuti půdy P 1 byl menší než 0,05 µg/g, půdy P 2-0,059 µg/g, sedimentu 0,16 µg/g. Nejvyšší obsahy rtuti byly vyextrahovány v karbonátové a organické formě rtuti. Celkové obsahy vyloužené rtuti byly u půd 82,20 %, 94,20 % a sediment 47,00 % rtuti. Obsahy zbytkové rtuti vázané v matricích půd 16,86 %, 4,80 % a sedimentu 51,90 % rtuti. Srovnání s výsledky sekvenční analýzy uvádí obr. č.3. Pokud by sledované materiály byly znečištěny vyššími obsahy rtuti, můžeme předpokládat kontaminaci podzemních vod a složek životního prostředí. Simultánní speciační analýza je vhodnou metodou ke stanovení jednotlivých forem rtuti. Její hlavní a nezanedbatelnou výhodou je získání výsledků v průběhu jednoho dne a nevyžaduje finančně náročnou laboratorní techniku. Nesmí býti opomenouto, že vyluhovatelnost rtuti u této metody je ovlivněna vyšším objemem použitých činidel. Dochází k velkému zředění sledovaného analytu, čímž se můžeme dostat pod mez detekce. Sekvenční speciační analýza [6] K postupné extrakci vzorků půd a sedimentu metodou sekvenční speciační analýzy bylo použito těchto extrakčních činidel KNO 3, KHF 2, Na 4 P 2 O 7. 10 H 2 O, EDTA 3, HNO 3. Z provedených experimentů vyplývá, že bylo dosaženo dostatečné reprodukovatelnosti, vyloužená množství jednotlivých forem rtuti jsou srovnatelná (tab.iv.). Obsahy vyměnitelné a karbonátové formy rtuti, které se nejvíce projevuje v životním prostředí byly menší než 0,05 µg/g. Nejvyšší obsahy byly vyextrahovány v oxidické a organické formě rtuti. (0,064 0,664 µg/g). Přestože byla k vyluhování rtuti z kontaminovaných půd a říčního sedimentu použita různá extrakční činidla, největší podíl rtuti však stále zůstává pevně vázán v matrici půd a sedimentu a neohrožuje složky životního prostředí. Obsahy rtuti vyloužené z půd 18,70 %, 7,90 % a ze sedimentu 0,30 % rtuti. Obsah rtuti pevně vázané v matrici půd 79,80 %, 99,70 % a sedimentu 99,60 % rtuti. Za použití stejného extrakčního postupu a vyluhovacích činidel byla následně provedena analýza se vzorky obohacenými přídavkem dusičnanu rtuťnatého (tab.v.). Obsah vyměnitelné formy rtuti u půdy P 1 byl menší než 0,05 µg/g, půdy P 2 0,059 µg/g a u sedimentu 0,169 µg/g. Z naměřených hodnot tedy vyplývá, že obsah vyloužené rtuti z půd je vysoký 65,00 % a 65,67 %. V matrici je vázáno u půdy 33,20 %, a 33,14 % rtuti. V případě sedimentu se vyloužilo 27,00 % rtuti. Převážná část rtuti (72,22 %) je dále vázána v matrici sedimentu. Pokud by sledované materiály byly znečištěny vyššími obsahy rtuti, můžeme předpokládat kontaminaci podzemních vod a složek životního prostředí. Nesmíme opomenout také nebezpečí vstupu do potravního řetězce a následnou kumulaci kovu v živých organismech. Sekvenční speciační analýza je vhodnou metodou ke stanovení jednotlivých forem rtuti. Tato metoda je však časově poměrně náročná, výsledky získáváme přibližně asi po týdnu měření a filtrovatelnost frakcí IV a V je zdlouhavá, téměř neproveditelná. Metoda má však nižší spotřebu vyluhovacích činidel a nevyžaduje finančně náročnou laboratorní techniku. 112

0,6 c, µ g.g 1 P1(se) P1(si) P2(se) P2(si) S1(se) S1(si) 0,3 0 I II III IV Frakce V Obr. 2: Obsahy rtuti v jednotlivých frakcích sekvenční ( SE) a simultánní (SI) extrakce původních vzorků P 1, P 2 a S 1 60 c, µ g.g 1 P1(se) P1(si) P2(se) P2(si) S1(se) S1(si) 30 0 Frakce I II III IV V Obr. 3: Obsahy rtuti v jednotlivých frakcích sekvenční (SE)a simultánní (SI) extrakce obohacených vzorků P 1, P 2 a S 1 113

Zhodnocení a závěr Úkolem této práce bylo ověřit vyluhovatelnost jednotlivých fyzikálně chemických forem rtuti z kontaminovaných půd a říčního sedimentu a ze stejných vzorků obohacených přídavkem dusičnanu rtuťnatého. K určení jednotlivých forem rtuti bylo použito simultánní speciační analýzy(tab. II a III). Výsledky simultánní speciační analýzy byly porovnány s dříve publikovanými výsledky sekvenční speciační analýzy (tab.iv a V). Vzhledem k velmi nízkým koncentracím rtuti vyloužené z původních vzorků (stopová množství) můžeme konstatovat, že během simultánní i sekvenční extrakce dochází ke srovnatelnému a reprodukovatelnému rozdělení rtuti do jednotlivých frakcí. Výraznější shody výsledků obou metod bylo dosaženo u vzorků obohacených dusičnanem rtuťnatým, kdy dochází k extrakci vyšších koncentrací jednotlivých forem rtuti. Výtěžnost jednotlivých postupů je dostatečně vysoká. Literatura [1] Florence, T.M.: Talanta. 29, 1982, 354 s. [2] Bernhard, M., Brinckman, F.E., Sadler, P.J.: The Importance of Chemical Speciation in Environmental Process., Springer, Berlin 1986. [3] Tessier, A., Cambell, P.G.C., Bisson, M.: Anal. Chem. 51, 1979, 844 s. [4] Ravishankar, B.R., Auclair, J.-C., Tyagi, R.D.: Water Pollution Research Journal of Canada 29, 1994, 457 s. [5] Seema Gupta, Indu Mehrotra, Om vir Sing: Simultaneous extraction scheme: a method to characterise metal form in sewage sludge. Environmental Technology 11, 1990, 229 s. [6] Štefanidesová, V., Trefilová, T.: Speciační analýza rtuti v kontaminovaných půdách a říčním sedimentu. Chem. Listy, v tisku 2002. [7] Stover, R.C., Sommers, L.E., Silviera, D.J.: J. Water Pollut. Control Fed. 48, 1976, 2165 s. [8] Calvet, R., Bourgeois, S., Msaky, J.J.: Some experiments on extraction of heavy metals present in soil. J. Environ. Anal. Chem. 39, 1990, 31 s. [9] Sakamoto, H., Tomiyasu, T., Zonehara, N.: Anal. Sci. 8, 1992, 35 s. [10] Halko, R., Hutta, M.: Chem. Listy 94, 2000, 292 s.. [11] Wilken, R.D.: Fresenius J. Anal. Chem. 342, 1992, 795 s. Summary For determination of particular forms of mercury in contaminated soil and in river sediment two samples of contaminated soil from Ostrava region of (hereafter P 1 and P 2 ) and a single sample of river sediment (S 1 ) from the river Bečva in surroundings of Přerov were selected. The original contents in soil samples were P 1 4.8000 µg/g, resp. P 2 4.956µg/g and in the river sediment S 1 143.000 µg/g. In order to determine particular forms of mercury the method of extraction simultaneously specifying them by means of potassium nitrate, potassium hydrogenfluoride, sodium diphosphate, EDTA and nitrate acid was applied. By means of extraction of soil samples of a similar composition a comparable partitioning of mercury into the individual fractions was achieved. The contents of the particular forms of mercury - the exchangeable, the adsorbed, the organic, the carbonate and the sulphide form of mercury were lower than 0.05 µg/g. The contents of the residual mercury were for the soil P 1 84.40 per cent and for the soil P 2 98.00 per cent. The total content of leached mercury was for the soil P 1 13.50 per cent and for the soil P 2 1.00 per cent. From the river sediment S 1, 0.03 per cent of mercury were leached during the extraction, 99.70 per cent of mercury remained bound in its solid matrix. The simultaneous extraction method was applied also for the samples of soil and a of river sediment which had been enriched with 80 µg/g addition of mercury nitrate The extraction of both the sample type - 114

of soil and river sediment - provided a comparable partitioning into individual fractions. The content of exchangeable form of mercury from soil sample P 1 was lower than 0.05 µg/g and from soil sample P 2-0.059µg/g, from the river sediment it was 0.16 µg/g. The highest contents of mercury were extracted in carbonate and organic forms of mercury. The total content of leached mercury 82.18 resp. 94.20 per cent for soil samples and 47.00 per cent for river sediment. Contents of mercury bound in matrix were for the soil P 1 16.86 per cent, for the soil P 2 4.80 per cent and for river sediment S 1 51.90 per cent. If the examined materials were contaminated with a higher quantity of mercury, contamination of ground waters and of components of life environment could be expected. The results of simultaneous extraction were compared with published former results of the sequential extraction. In conclusion it can be sayd that either method can be applied for determination of forms of mercury in both the natural contaminated samples of soils and river sediment and the samples enriched with mercury nitrate. According to the above-mentioned results both the simultaneous and sequential extraction provided a comparable and reproducible partitioning of mercury into the individual fractions. Also the effectiveness of the individual methods is sufficiently high. Recenzent: Prof. Ing. Zdeněk Klika, CSc., VŠB-TU Ostrava 115

116