36
1 MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ Agronomická fakulta Ústav chemie a biochemie Habilitační přednáška Výskyt a transformace chemických forem rtuti v životním prostředí Mgr. Pavlína Pelcová, Ph.D.

MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ Agronomická fakulta Ústav chemie a biochemie

  • Upload
    beata

  • View
    31

  • Download
    2

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Habilitační přednáška Výskyt a transformace chemických forem rtuti v životním prostředí Mgr. Pavlína Pelcová, Ph.D. MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ Agronomická fakulta Ústav chemie a biochemie. Obsah. Chemické formy rtuti - fyzikálně-chemické vlastnosti - toxicita - zdroje - PowerPoint PPT Presentation

Citation preview

Page 1: MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ Agronomická fakulta Ústav chemie a biochemie

1

MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚAgronomická fakultaÚstav chemie a biochemie

Habilitační přednáška

Výskyt a transformace chemických forem rtuti v

životním prostředí

Mgr. Pavlína Pelcová, Ph.D.

Page 2: MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ Agronomická fakulta Ústav chemie a biochemie

2

Obsah

Chemické formy rtuti- fyzikálně-chemické vlastnosti- toxicita- zdroje- bio-geochemický cyklus rtuti- transport a transformace ve složkách životního

prostředí- atmosféra- voda- sedimenty

- bioakumulace

Page 3: MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ Agronomická fakulta Ústav chemie a biochemie

3

Úvod

Rtuť a její sloučeniny - vysoce toxické- toxicita jednotlivých forem se výrazně liší - v roce 1990 uznány za globální polutant- výskyt, transport a transformace ovlivněny:

tenzí par Hg0

reaktivitou sloučenin rtuti s –SH skupinouchemickým a mikrobiologickým složením

prostředí fyzikálními parametry

Nedostatečně jsou prozkoumány podmínky distribuce a transformace chemických forem Hg v sedimentech, kde výrazně probíhá methylace Hg2+.

Page 4: MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ Agronomická fakulta Ústav chemie a biochemie

4

Chemické formy rtuti – fyzikálně chemické vlastnosti

Mezi nejdůležitější chemické formy (specie) rtuti patří:

- elementární rtuť Hg0 – vysoká tenze par, špatně rozpustná ve vodě

- rtuťné sloučeniny Hg22+- málo rozpustné v H2O

- rtuťnaté sloučeniny Hg2+- tvorba komplexů, vysoká afinita k –SH funkční skupině, dobře rozpustné v H2O

špatně rozpustný HgS (10 ng l-1)

- organokovové sloučeniny rtuti – ve vodě málo rozpustné, lipofilní- sloučeniny alkylrtuti (MeHg+, EtHg+, PrHg+ )- sloučeniny alkoxyalkylrtuti (methoxyethylrtuť)- sloučeniny arylrtuti (PhHg+)- dialkylové a diarylové sloučeniny rtuti (Me2Hg, Ph2Hg)

Page 5: MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ Agronomická fakulta Ústav chemie a biochemie

5

Chemické formy rtuti – toxicita

toxicita

1. Han Y., Kingston H.M., Boylan H.M., Rahman G.M.M., Shah S., Richter R.C., Link D.D., Bhandari S.: Anal. Bioanal. Chem. 375, 428 (2003)

2. Tuček M.: České pracovní lékařství 1, 26 (2006)

Toxicita roste s mobilitou chem. forem Hg – ovlivněna strukturou molekuly, stabilitou, chováním v biosystémech a mírou vylučování organismem

Organické formy Hg: Neurotoxické, embryotoxické i genotoxické účinky, bioakumulace v potravních řetězcích

Hg2+: Akumulace v ledvinách a játrech, absorbovány erytrocyty a bílkovinami plazmy, poškozují ledviny a gastrointestinální trakt

Hg0: Toxicita závisí na expoziční cestě, cílové orgány – ledviny, centrální nervový systém, proniká placentární bariérou, oxidace na Hg2+

Hg22+: V gastrointestinálním traktu oxidovány

na toxičtější Hg2+

Page 6: MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ Agronomická fakulta Ústav chemie a biochemie

6

Limity pro obsah rtuti v potravinách

Nařízení Komise evropských společenství (ES) č. 629/2008 stanovuje maximální limit celkového obsahu rtuti

produkty rybolovu a svalovina ryb 0,50 mg kg-1

vybrané druhy ryb (např. štika obecná, 1,00 mg kg-1

úhoři, makrelovité ryby, treska, tuňák, žralok) drůbež a obiloviny 0,05 mg kg-1

mouka, rýže, zelenina, ovoce 0,03 mg kg-1

brambory, dětská a kojenecká strava 0,02 mg kg-1

Nařízení vlády č. 23/20011 Sb. určuje nejvyšší přípustnou hodnotu rtuti

pro povrchové vody 0,07 g l-1

pro sediment 470 g kg-1

pro biotu (makrozoobentos a jelce tlouště) 206 g kg-1

Page 7: MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ Agronomická fakulta Ústav chemie a biochemie

7

Limitní expoziční hodnoty

Limitní expoziční hodnota pro celkovou rtuť (PTWI – Provisional Tolerable Weekly Intake) byla určena JECFA FAO/WHO (Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives) v roce 1978 ve výši 5 g kg-1 tělesné hmotnosti týdně.

V roce 2003 vyhlášena snížená hodnota PTWI pro sloučeniny methylrtuti na 1,6 g kg-1 tělesné hmotnosti týdně.

Expoziční dávka pro ČR představuje cca 1,8 % PTWI pro celkovou rtuť a asi 5,5 % PTWI pro sloučeniny methylrtuti.

Řehůřková I., Ruprich J., Řeháková J., Mikoláš J., Matulová D.: Mikroelementy, XL. Seminář o metodice stanovení a významu stopových prvků v biologickém materiálu a v životním prostředí s. 46-51 (2006)

Page 8: MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ Agronomická fakulta Ústav chemie a biochemie

8

Zdroje sloučenin rtuti – přírodní zdroje

Přirozený výskyt ve všech složkách životního prostředí

Obsah rtuti v zemské kůře cca 0,5 mg kg-1

Přírodní zdroje• Zvětrávání hornin (mokrá a větrná eroze)• Sopečná činnost• Lesní požáry • Vypařování z oceánů a mokřadů

Toxicological Profile for Mercury – U.S. Department of health and human services, Public Health Service Agency for Toxic Substances and Disease Registry s. 29-161 (1999)

Page 9: MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ Agronomická fakulta Ústav chemie a biochemie

9

Zdroje sloučenin rtuti- antropogenní zdroje

• Vyluhování z hlušiny v lokalitách s aktivní i ukončenou těžbou rtuti• Spalování uhlí a jiných fosilních paliv• Těžba vzácných kovů amalgamací• Výroba cementu• Tavení kovů• Likvidace produktů obsahujících sloučeniny rtuti

• Spalování komunálního odpadu a kalů z čistíren odpadních vod

• Odpady z chemického průmyslu (výroba chloru a NaOH)• Kremace• Výroba a užívání zubních amalgámových výplní• Likvidace baterií, zářivek, manometrů

Globální mapa emisí rtuti

Dastoor A.P., Larocque Y.: Atmospheric Environment 38, 147 (2003)

Pacyna E.G., Pacyna J.M., Pirrone N.: Atmospheric Environment 35, 2987 (2000)

Emise Hg v Evropě 1995

Page 10: MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ Agronomická fakulta Ústav chemie a biochemie

10

Bio-geochemický cyklus rtuti, transport v životním prostředí

Pohyblivost a rozdělení chem. forem rtuti mezi složky prostředí ovlivňují: - chemické formy rtuti

- okolní podmínky – chemické a mikrobiologické složení prostředí a řada fyzikálních parametrů

- adsorpce, desorpce, difúze, vypařování, fotolýza, chemické reakce

Bio-geochemický cyklus rtuti Popisuje osud, chování a transport chemických forem rtuti v životním

prostředí

Zahrnuje vypaření těkavých forem rtuti z půd, hornin a povrchových vod, jejich atmosférický transport, opětovné ukládání na zemi a v povrchových vodách, transformaci chemických forem rtuti a jejich bioakumulaci

Komplikovaný a náročný na vytváření obecných modelů a toxikologických předpovědí

1. Toxicological Profile for Mercury – U.S. Department of health and human services, Public Health Service Agency for Toxic Substances and Disease Registry s. 29-161 (1999)

2. Ecosystem Health, Canadian Tissue Residue of Wildlife Consumers of Aquatic Biota, Minister of Environment (2001)

Page 11: MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ Agronomická fakulta Ústav chemie a biochemie

11

Transport a transformace chemických forem rtuti ve vodních ekosystémech

Toxicological Profile for Mercury – U.S. Department of health and human services, Public Health Service Agency for Toxic Substances

and Disease Registry s. 29-161 (1999)

Page 12: MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ Agronomická fakulta Ústav chemie a biochemie

12

Chemické formy rtuti ve složkách

životního prostředí - atmosféra Přítomny v plynném, kapalném i pevném skupenství Nejčastěji Hg0 a Me2Hg Přibližně 5 % vázáno na pevné částice V nekontaminovaných oblastech jednotky ng m-3, v průmyslových

jednotky g m-3

Zpět na zemi se vrací suchou a mokrou depozicí Hg0 oxidována ozonem, H2O2, org. peroxidy a dalšími oxidačními činidly

na Hg2+

suchá a mokrá depozice Organokovové formy Hg podléhají fotolýze a reagují s volnými radikály

Zvěřina O.: Stanovení rtuti v ovzduší, Diplomová práce, PřF MU (2010)

Page 13: MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ Agronomická fakulta Ústav chemie a biochemie

13

Chemické formy rtuti ve složkách životního prostředí - voda

Nejčastěji ve formě Hg2+ vytváří komplexní sloučeniny v závislosti na chemickém složení vody a pH

Až 70 % Hg ve vodách vázáno na organickou matrici rozdílná rozpustnost, transport a transformace

Obsahy Hg:v podzemních vodách a oceánech do 50 ng l-1

v nekontaminovaných povrchových vodách do 200 ng l-1 v kontaminovaných povrchových vodách kolem 1 g l-1

1. Leopold K., Foulkes M., Worsfold P.: Anal. Chim. Acta 663, 127 (2010)

2. Ravichandran M.: Chemosphere 55, 319 (2004)

Page 14: MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ Agronomická fakulta Ústav chemie a biochemie

14

Chemické formy rtuti ve složkách životního prostředí - voda

Hg2+ ve vodách redukovány na Hg0 uvolněna do atmosféry

Nejdůležitější transformační reakcí rtuti ve vodách je methylace vznikají sloučeniny CH3Hg+ a (CH3)2Hg

1. Boening D.W.: Chemosphere 40, 1335 (2000)

2. Ravichandran M.: Chemosphere 55, 319 (2004)3. Toxicological Profile for Mercury – U.S. Department of health and human services, Public Health Service Agency for Toxic

Substances and Disease Registry s. 29-161 (1999)

Page 15: MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ Agronomická fakulta Ústav chemie a biochemie

15

Chemické formy rtuti ve složkách životního prostředí – voda - methylace

Většinou mikrobiálně řízený proces, probíhá za aerobních i anaerobních podmínek

Jedná se o methylaci Hg2+ methylkobalaminovými sloučeninami (CH3B12) v přítomnosti mikroorganismů (druhy baktérií z rodů Bifidobacterium, Chromobacterium, Enterobacter, Escherichia, Methanobacterium, Pseudomonas)

Bifidobacterium adolescentis

http://microbewiki.kenyon.edu

CH3B12 CH3B12

Hg2+ CH3Hg+ (CH3)2Hg

Escherichia coli

http://microbewiki.kenyon.edu

Methanobacterium thermoautotrophicum

http://microbewiki.kenyon.edu

Pseudomonas aeruginosa

www.biotox.cz/toxikon/bakterie

Page 16: MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ Agronomická fakulta Ústav chemie a biochemie

16

Chemické formy rtuti ve složkách životního prostředí – voda - methylace

Rychlost methylace je ovlivněna:

- koncentrací Hg2+ - koncentrací methylkobalaminových sloučenin - teplotou- pH- koncentrací kyslíku- množstvím rozpuštěného organického uhlíku (DOC)

- koncentrací dalších sloučenin přítomných ve vodě nebo

sedimentech (např. chloridů, síranů, sulfidů, thiolů)

- množstvím a druhem mikroorganismů

1. Boening D.W.: Chemosphere 40, 1335 (2000) 2. Ravichandran M.: Chemosphere 55, 319 (2004)3. Toxicological Profile for Mercury – U.S. Department of health and human services, Public Health Service Agency for Toxic Substances and Disease Registry s. 29-161 (1999)

Page 17: MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ Agronomická fakulta Ústav chemie a biochemie

17

Chemické formy rtuti ve složkách životního prostředí – sedimenty

Vzhledem k vysoké adsorpční schopnosti (koeficient obohacení 103 – 105) jsou významným indikátorem znečištění vodných ekosystémů

Vstup stejně jako u vod nejčastěji ve formě Hg2+ Nejdůležitější transformační reakcí rtuti v sedimentech je

methylace vznikají sloučeniny CH3Hg+ a (CH3)2Hg Obsahy MeHg+ mezi 1,0 - 1,5 % Nejvyšší obsahy rtuti v blízkosti břehů a ústí řek

1. Boszke L., Kowalski A., Głosińska G., Szarek R., Siepak J.: Polish J. Environ. Studies 12, 5 (2003)

2. Sunderland E.M., Gobas F.A.P.C., Heyes A., Branfireun B.A., Bayer A.K., Cranston R.E., Parsons M.B.: Marine Chem. 90, 91 (2004)

Page 18: MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ Agronomická fakulta Ústav chemie a biochemie

18

Faktory ovlivňující distribuci a transformaci chemických forem rtuti v sedimentech – methylace

Probíhá v anaerobních podmínkách za přítomnosti sulfát (síran) redukujících bakterií (Desulfobulbus propionicus, Desulfovibrio desulfuricans, Desulfococcus multivorans, Desulfobacter sp., Desulfobacterium sp.)

Methylace nejvýraznější na rozhraní voda-sediment a v horních sedimentačních vrstvách (do 10 cm)

Abiotická methylace ovlivněna teplotou, koncentrací Hg2+ a koncentrací huminových a fulvinových kyselin

Desulfovibrio desulfuricans

http://microbewiki.kenyon.edu/index.php/Desulfovibrio

Desulfobulbus propionicus

http://bacmap.wishartlab.com/organisms/1265

Page 19: MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ Agronomická fakulta Ústav chemie a biochemie

19

Chemické formy rtuti ve složkách životního prostředí – sedimenty

Distribuce chemických forem rtuti mezi částečky sedimentu, koloidní částice a vodnou fázi a reakční rychlost adsorpčního a desorpčního procesu výrazně ovlivňují následné transformační reakce chemických forem rtuti a jsou důležité při odhadování a předpovědích kontaminací vodních ekosystémů.

Page 20: MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ Agronomická fakulta Ústav chemie a biochemie

20

Chemické formy rtuti ve složkách životního prostředí – sedimenty

Mezi nejdůležitější faktory ovlivňující distribuci a transformaci chemických forem rtuti v sedimentech patří:

- složení sedimentů i okolního vodného prostředí- obsah anorganických sulfidů- obsah organické matrice- obsah hydroxidů železa a manganu- obsah chloridů

- množství a druh mikroorganismů- pH- redoxní potenciál - teplota

1. Pelcová P., Margetínová J., Vaculovič T., Komárek J., Kubáň V.: Cent. Eur. J Chem. 8, 116 (2009)

2. Boszke L., Kowalski A., Głosińska G., Szarek R., Siepak J.: Polish J. Environ. Studies 12, 5 (2003)

Page 21: MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ Agronomická fakulta Ústav chemie a biochemie

21

Faktory ovlivňující distribuci a transformaci chemických forem rtuti v sedimentech – sloučeniny obsahující atomy síry

Výrazná afinita chemických forem rtuti k síře (k anorganickým sulfidům a také obecně ke sloučeninám obsahujícím -SH skupiny)

V anaerobních podmínkách a v přítomnosti sulfidů vytváří mono- a di-sulfidové sloučeniny např. HgS, HgS2H2, HgS2H-, HgS2

2- a CH3HgS-

HgS špatně rozpustný ve vodě, usazování v sedimentech

Adsorbce rtuti na sulfidové minerály (např. na pyrit FeS2, FeS a MnS)

Boszke L., Kowalski A., Głosińska G., Szarek R., Siepak J.: Polish J. Environ. Studies 12, 5 (2003)

Page 22: MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ Agronomická fakulta Ústav chemie a biochemie

22

Vliv síranů, sulfidů, L-cysteinu a thiomočoviny na adsorpci chemických forem rtuti

V přítomnosti síranů, thiomočoviny a L-cysteinu pokles adsorpce organokovových sloučenin o 15 - 25 %, v přítomnosti sulfidů pokles adsorpce Hg2+ o 67 %.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 50 100 150 200 250 300

Adsorpční čas [min]

% a

dso

rbov

ané

MeH

g+

bez přídavku anionu

síran

sulfid

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 50 100 150 200 250 300

Adsorpční čas [min]

% a

dso

rbov

ané

EtH

g+

bez přídavku anionu

síran

sulfid

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 50 100 150 200 250 300

Adsorpční čas [min]

% a

dso

rbov

ané

Hg

2+

bez přídavku anionu

síran

sulfid

Pelcová P., Margetínová J., Vaculovič T., Komárek J., Kubáň V.: Cent. Eur. J Chem. 8, 116 (2009)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 50 100 150 200 250 300

Adsorpční čas [min]

% a

dso

rbo

va

MeH

g+

bez přídavku

thiomočovina

cystein

Page 23: MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ Agronomická fakulta Ústav chemie a biochemie

23

Faktory ovlivňující distribuci a transformaci chemických forem rtuti v sedimentech – organická matrice

Směs různých látek s převahou huminových a fulvových kyselin a huminů. Dále nízkomolekulární organické kyseliny, proteiny, polysacharidy atd. Vzájemně se liší molární hmotností, mobilitou i rozpustností.

Vazba se sloučeninami rtuti nejčastěji přes thiolové (R-SH) a hydrogendisulfidové (R-S–SH) funkční skupiny, ale také přes funkční skupiny obsahující atomy kyslíku a dusíku.

Fulvové a huminové kyseliny se podílí na uvolňování rtuti z HgS.

Vliv na methylaci Hg2+

1. Tack F.M.G., Vanhaesebroeck T., Verloo M.G., Van Rompaey K., Van Ranst E.: Environm. Poll. 134, 173 (2005)

2. Ravichandran M.: Chemosphere 55, 319 (2004)

Page 24: MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ Agronomická fakulta Ústav chemie a biochemie

24

Faktory ovlivňující distribuci a transformaci chemických forem rtuti v sedimentech – hydroxidy železa a manganu

Adsorpce rtuti na goethit FeO(OH) a hausmannit Mn3O4 (až 40 %)

Adsorpce závisí na redoxních podmínkách a obsahu kyslíku ve vodách i sedimentech

Při anaerobních podmínkách jsou chemické formy rtuti uvolňovány zpět do okolního prostředí

Wasay S.A., Barrington S., Tokunaga S.: J. Soil Contam. 7, 103 (1998)

Page 25: MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ Agronomická fakulta Ústav chemie a biochemie

25

Faktory ovlivňující distribuci a transformaci chemických forem rtuti v sedimentech – chloridy

Vytváří s Hg2+ stabilní záporně nabité komplexy HgCl3- a HgCl42- nižší biotická methylace nižší obsah MeHg+ v mořské vodě

Usnadňují demethylaci MeHg+

Vliv na adsorpci není jednoznačný. Ovlivněný řadou dalších parametrů jako např. koncentrací rtuti, koncentrací chloridů, sulfidů, organickou matricí, pH atd.

Boszke L., Kowalski A., Głosińska G., Szarek R., Siepak J.: Polish J. Environ. Studies 12, 5 (2003)

Page 26: MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ Agronomická fakulta Ústav chemie a biochemie

26

Faktory ovlivňující distribuci a transformaci chemických forem rtuti v sedimentech – pH

V silně kyselém prostředí pozorována desorpce chemických forem rtuti ze sedimentů

Maximum adsorpce – závislé na chemické formě rtuti

Pelcová P., Margetínová J., Vaculovič T., Komárek J., Kubáň V.: Cent. Eur. J Chem. 8, 116 (2009)

Třepaný systém

0

20

40

60

80

100

0 2 4 6 8 10 12 14

pH

% a

dso

rbov

ané

Hg

MeHg+

EtHg+

PhHg+Hg2+

Page 27: MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ Agronomická fakulta Ústav chemie a biochemie

27

Faktory ovlivňující distribuci a transformaci chemických forem rtuti v sedimentech – pH

Snížení adsorpce chemických forem rtuti v silně alkalickém prostředí je přisuzováno: - komplexaci chemických forem rtuti s organickými ligandy - formování Hg(OH)2, RHgOH- změně povrchového potenciálu sedimentu

V silně kyselém prostředí je snížení adsorpce chemických forem rtuti přisuzováno konkurenci s protony kyselin

Boszke L., Kowalski A., Głosińska G., Szarek R., Siepak J.: Polish J. Environ. Studies 12, 5 (2003)

Page 28: MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ Agronomická fakulta Ústav chemie a biochemie

28

Faktory ovlivňující distribuci a transformaci chemických forem rtuti v sedimentech – teplota

Výrazný vliv na kinetiku adsorpčních procesů. S rostoucí teplotou vzrůstá rychlost adsorpce chemických forem rtuti na sediment je výrazně zkrácena doba ustavení adsorpční rovnováhy.

S rostoucí teplotou zvýšení aktivity mikroorganismů zvýšení methylace Hg2+. Maximum methylace mezi 33 – 45 °C. Nad 55 °C methylační proces úplně zastaven.

30

40

50

60

70

80

90

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

Adsorpční čas [min]

% a

dso

rbov

ané

MeH

g+

4,5 °C

22,3 °C

60,0 °C

1. Pelcová P., Margetínová J., Vaculovič T., Komárek J., Kubáň V.: Cent. Eur. J Chem. 8, 116

(2009) 2. Boszke L., Kowalski A., Głosińska G., Szarek R., Siepak J.: Polish J. Environ. Studies 12, 5

(2003)

Page 29: MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ Agronomická fakulta Ústav chemie a biochemie

29

Bioakumulace chemických forem rtuti

Jeden z nejvyšších akumulačních koeficientů (až 106), tj. poměr mezi koncentrací kovu v biologickém materiálu a koncentrací kovu v původním roztoku

Celkový obsah rtuti i MeHg+ vzrůstá s trofickou úrovní potravní pyramidy

MeHg [%] T-Hg [mg.kg-1]

piscivorní ptáci

85% - 90% (kormorán velký) 3370 ± 870 g.kg-1

dravé ryby 285,9 ± 14,1 g.kg-1

80 % - 88 % (štika obecná, okoun říční) 246,1 ± 61,8 g.kg-1

všežravé a býložravé ryby 320,1 ± 134,1 g.kg-1

(lín obecný, perlín ostrobřichý, 162,0 ± 18,0 g.kg-1

karas stříbřitý, kapr obecný, 91,2 ± 24,1 g.kg-1

65%-83% amur bílý) 73,5 ± 26,6 g.kg-1

45,8 ± 9,1 g.kg-1

vodní rostliny 48,3 ± 6,5 g.kg-1

13% - 16% (rákos, orobinec) 14,9 ± 3,2 g.kg-1

37% sediment 106,8 ± 8,3 g.kg-1

voda 0,02 ± 0,01 g.l-1

Záhlinické rybníky u Přerova

Houserová P., Kubáň V., Kráčmar S., Sitko J.: Environmental Pollution 145, 185 (2007)

Page 30: MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ Agronomická fakulta Ústav chemie a biochemie

30

Bioakumulace chemických forem rtuti - ptáci – stanovení celkové Hg

Obsah celkové rtuti (T-Hg) v testovaných tkáních klesal v pořadí:

játra ≥ ledviny > svalovina > střeva

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

svalovina střeva játra ledviny

Tkáň

T-H

g [m

g.k

g-1 v

suši

ně]

Káně lesní dospělí

Potápka roháč dospělí

Kormorán velký dospělí

Kormorán velký mláďata

Potápka roháč samci

Potápka roháč samice

Houserová P., Kubáň V., Kráčmar S., Sitko J.: Environmental Pollution 145, 185 (2007)

Obsah T-Hg v tkáních ptáků ovlivněn skladbou potravy

Mláďata kormorána velkého 6-krát nižší obsah Hg v játrech (F4,60 = 28,50, p = 0,0001)

Page 31: MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ Agronomická fakulta Ústav chemie a biochemie

31

Bioakumulace chemických forem rtuti - ptáci – stanovení chemických forem rtuti

tkáň % MeHg+

játra 15,3 – 62,1 % mezidruhové rozdíly statisticky významné

svalovina a střeva

71,3 – 93,7 % mezidruhové rozdíly statisticky nevýznamné

ledviny 63,3 – 77,4 % mezidruhové rozdíly statisticky nevýznamné

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

svalovina střeva játra ledviny

Tkáň

MeH

g/T

-Hg

[%]

Káně lesní dospělí Potápka roháč dospělíKormorán velký dospělíKormorán velký mláďataPotápka roháč samciPotápka roháč samice

Obsahy EtHg+ a PhHg+ pod mezí detekce metody

Biotransformační procesy (demethylační procesy) v játrech Hg2+ snadněji vyloučeny z organismu

Mláďata kormorána velkého 4-krát vyšší obsah MeHg+ v játrech (F4,60 = 56,71, p = 0,001)

Houserová P., Kubáň V., Kráčmar S., Sitko J.: Environmental Pollution 145, 185 (2007)

Page 32: MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ Agronomická fakulta Ústav chemie a biochemie

32

Bioakumulace chemických forem rtuti - ryby – stanovení celkové Hg

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0,4

0,45

0,5

svalovina hepatopankreas(resp.játra)

ledviny kůže žábry

Tkáň

T-H

g [m

g.k

g-1 v

su

šin

ě]

Amur bílý

Kapr obecný

Štika obecná

Karas stříbřitý

Lín obecný

Okoun říční

Perlín ostrobřichý

Nejvyšší obsahy T-Hg ve svalovině

Obsah T-Hg ovlivněn skladboupotravy, životními

podmínkami, věkem

Svalovina dravých ryb statisticky významně vyšší obsahy T-Hg

Nejvyšší obsah T-Hg ve svalovině lína obecného potrava drobná zvířena dna se součástí sedimentů, zdržuje se při dně

Nejnižší obsah T-Hg ve svalovině amura bílého potrava vodní rostlinstvo

Houserová P., Kubáň V., Kráčmar S., Sitko J.: Environmental Pollution 145, 185 (2007)

Page 33: MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ Agronomická fakulta Ústav chemie a biochemie

33

Bioakumulace chemických forem rtuti - ryby – stanovení chemických forem rtuti

0

20

40

60

80

100

120

svalovina hepatopankreas(resp. játra)

ledviny kůže žábry

Tkáň

MeH

g/T

-Hg

[%]

Amur bílý

Kapr obecný

Štika obecná

Karas stříbřitý

Lín obecný

Okoun říční

Perlín ostrobřichý

Nejvyšší obsahy MeHg+ ve svalovině (65,1 – 87,9 %)

Houserová P., Kubáň V., Kráčmar S., Sitko J.: Environmental Pollution 145, 185 (2007)

Page 34: MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ Agronomická fakulta Ústav chemie a biochemie

34

Vědecký a pedagogický rozvoj habilitačního oboru - Zemědělské chemie

Pedagogický rozvoj

Výuka a garance chemických předmětů Odborné vedení bakalářských, diplomových a disertačních prací

Postupy a dovednosti vyžadované v laboratoři stopové analýzy, správná laboratorní praxe

Metody odběru, uchování, rozkladů a prekoncentrace vzorků

Využití složitějšího přístrojového vybavení HPLC-UV/VIS, HPLC-AFS, AAS, CE-UV/VIS, CE-C4D, IC – vývoj a optimalizace nových metod

Analýzy vzorků zaměřené na monitorování analytů ve složkách životního prostředí Sledování a vyhodnocení distribucí, transformací a transportů analytů v životním

prostředí

Statistické vyhodnocení výsledků (certifikáty: Interaktivní počítačové zpracování dat, Statistika v analytické chemii)

Page 35: MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ Agronomická fakulta Ústav chemie a biochemie

35

Vědecký a pedagogický rozvoj habilitačního oboru - Zemědělské chemie

Vědecký rozvoj

Získání potřebných finančních prostředků – grantové projekty, bilaterální spolupráce Řešení grantových projektů – publikování dosažených výsledků v časopisech s IF

Spolupráce s pracovišti zabývajícími se speciační analýzouMasarykova univerzita - Ústav chemie - prof. RNDr. Josef Komárek, DrSc.

- prof. RNDr. Viktor Kanický, DrSc.Jihočeská univerzita – Katedra aplikované chemie

- Ing. Jaroslav Švehla, CSc.

Zahraniční spolupráceInstitut des sciences de la vieBiologie de la nutrition et toxicologie environnementale (BNTE)Université de LouvainBelgium

Sledování neurotoxického účinku rtuti na úhoře říčního Možnost bilaterální spolupráce

Page 36: MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ Agronomická fakulta Ústav chemie a biochemie

36

Poděkování