Ekotoxikologie a environmentální chemie půd •Doc. RNDr. Jakub Hofman, Ph.D. •hofman@recetox.muni.cz •Proč nás zajímá půda ? položit otázku •3 Proč nás zajímá půda ? •Klíčová složka přírody •Neobnovitelný přírodní zdroj •Produkční schopnosti půdy •Počátek i konec potravního řetězce a cyklů látek •Filtrační a dekontaminační prostředí •Zásobárna biodiverzity • • • •4 •Co ohrožuje půdu ? položit otázku Ohrožení půd •eroze •zábory •kompakce •desertifikace •zasolení •poškození vodního režimu •ztráta organické hmoty •kontaminace •pokles půdní biodiverzity •sesuvy •povodně • 1,7 mld. ha půdy – 85 % 8,7 mld. ha 2 mld. ha degradováno 76 mil. ha půdy na světě kontaminováno či ohroženo kontaminací 22 mil. ha (19 mil. ha v EU) ≈ 10% problému půdy Výsledek obrázku pro two seconds Některé pesimistické odhady uvádí, že za 60 let bude svět bez úrodné půdy, protože současná rychlost degradace půd je 10 – 40 krát rychlejší než její tvorba či obnova. 10 milionů hektarů úrodné půdy ročně odpovídá ztrátě plochy fotbalového hřiště každé dvě sekundy Až 99% produkce potravin je vázáno na půdu až 25 – 40 % zemědělských půd světa degradováno či přímo vážně degradováno. Lidstvo má aktuálně k dispozici asi 8,7 mld. ha půdy, což představuje asi 58 % povrchu souše. Asi 1,5 mld. ha je půda orná (Kozák a kol., 2006), přičemž degradací je postiženo asi 38 % orných půd, z trvalých pastvin (3,2 mld. ha) je to 21 % a z lesů a křovin (4 mld. ha) je to 18 % (Oldeman, 1994). Odhaduje se, že v Evropě mizí erozí 12 – 17 t/ha/rok a v Africe, Asii a Jižní Americe až 30 – 40 t/ha/rok (Šimek, 2004). Celosvětově se odhaduje ztráta půdy způsobená erozí na 25 – 75 mld. tun ročně (UNEP, 2002; den Biggelaar, 2004). Zpráva EEA (EEA, 2007) udává, že počet potenciálně (tj. je potřeba je prozkoumat a posoudit, zda vyžadují sanaci) kontaminovaných míst v EU se odhaduje na 3 mil. Dále uvádí, že 250 tis. míst je skutečně kontaminováno a vyžaduje sanaci. V EU představuje kontaminace půd roční výdaje v rozsahu 2,4 – 17,3 mld. EUR a to většinou z veřejných zdrojů (European Commission, 2006c). V ČR je počet kontaminovaných míst odhadován na téměř 9 tis. (MŽP, 2013; tab. 1-4, obr. 1-11). Jedná se zejména o tzv. staré ekologické zátěže - SEZ , k nimž však přibývají nově kontaminovaná místa. Celková částka na nápravu ekologických škod v ČR se odhaduje na 169 mld. Kč. •politika •legislativa •výzkum •vzdělávání •6 •Jak půdu chránit ? položit otázku •7 Půdní ekotoxikologie •zkoumá efekty kontaminace na půdní organismy •ROLE: •Výzkumná podpora ochrany půdy proti kontaminaci a dalším stresorům (vědecká báze ochrany půd) •ÚKOL: •Sledovat vztahy mezi organismy a kontaminanty v půdním prostředí v celé jeho komplexnosti … • •HLAVNÍ AKTIVITY •Vývoj nástrojů použitelných v rutinní praxi -Testování chemikálií a přípravků -Testování odpadů, kalů ….. -Hodnocení kvality půd •Vědecký výzkum komplexních témat jako: −Osud kontaminantů v půdě a biodostupnost −Toxicita směsí −Biodiversita apod…… • A vyvozovat závěry, navrhovat řešení a nástroje pro účinnou a racionální ochranu půd … •8 Skupina půdní ekotoxikologie ECT Oekotoxikologie GmbH znak Úvodní stránka •(Bio)monitoring půd •10 Monitoring půd prováděný centrem RECETOX •Rozsáhlá síť lokalit: −regionální pozaďový monitoring na observatoři Košetice −monitoring lesních ekosystémů −půdy v okolí průmyslových zdrojů (cementárna Mokrá či Beroun) −půdy zatížených regionech (Zlínsko, Liberecko, Berounsko ...) −půdy v okolí silnic a dálnic −nivní půdy v celé ČR •zahrnuje několik set lokalit a tisíce vzorků (opakování kampaní) •11 Základní baterie mikrobiálních parametrů •velikost mikrobiální biomasy Cbio •respirační aktivita - bazální respirace – BR a substrátem indukovaná respirace – SIR, respirometrie – OxiTOP • • • • • • • •mineralizace dusíku: amonifikace a nitrifikace (AMO, NIT) či potenciální amonifikace a nitrifikace (PAMO, PAO) •enzymatické aktivity (dehydrogenázová aktivita) •diverzita společenstva půdních mikroorganismů IMG_0532.JPG IMG_0531.JPG http://www.shjcyb.com/NOVA/WTW/image/oxitop_control_bm6.jpg Vliv solení na půdní chemismus a MO •12 •Půdní ekotoxikologické biotesty Test s chvostoskokem Folsomia candida •14 •15 021 023 024 028 031 NS4 Test s chvostoskokem Folsomia candida Test se salátem Lactuca sativa •16 IMG_0196 IMG_7022_al IMG_7021_al IMG_7034 •Biodostupnost kontaminantů v půdách •18 Proč se zabývat biodostupností ? •Eisenia andrei exposed to 2000 Pb mg/kg From: Bradham et al. (2003) Sledování biodostupnosti pro žížaly •19 Metody pro odhad biodostupnosti •20 • • • • • • • •Zkumavky, půda (1.5 g) •10 mM NaN3 a PDMS vlákno 30 µm • • • • •Třepačka (20 h) • • • • •Extrakce a analýza • •Půda a současné pesticidy https://www.bernedeclaration.ch/fileadmin/files/images/Syngenta/Paraquat/Werbung_Gramoxone.jpg http://thumb7.shutterstock.com/display_pic_with_logo/79177/79177,1320175272,21/stock-photo-stages-i n-eating-a-slice-of-bread-isolated-87880000.jpg Pesticidy a zemědělství http://www.pestcontrolcanada.com/INSECTS/Stored%20food%20and%20fabric%20pests/rusty.gif http://www.pestcontrolcanada.com/INSECTS/Stored%20food%20and%20fabric%20pests/rusty.gif http://www.pestcontrolcanada.com/INSECTS/Stored%20food%20and%20fabric%20pests/rusty.gif http://www.blast.fr/files/2010/06/blast_gabarit_map1.jpg •K •K •K •K •K http://www.blast.fr/files/2010/06/blast_gabarit_map1.jpg •L •J •L •L •J http://www.westernpest.com/uploads/promo/LadyBug_silo.jpg http://www.pestcontrolcanada.com/INSECTS/Stored%20food%20and%20fabric%20pests/rusty.gif http://markleyspest.com/images/dead-ladybug.jpg http://geographyblog.eu/wp/wp-content/uploads/2011/04/Food-Security-73631.jpg • http://earthuntouched.com/wp-content/uploads/2014/10/Desertification.jpg http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/56/World-Population-1800-2100.svg/800px-World -Population-1800-2100.svg.png •75% globálního pesticidového trhu: •mínus 20-40 % •mykotoxiny apod. • • FAO/M. Davis http://cdn.toonvectors.com/images/154/68133/toonvectors-68133-140.jpg http://png.clipart.me/graphics/previews/112/stick-man-workout-with-heart_112542632.jpg •ztráty 107 ha/r •+ •= http://www.pestcontrolcanada.com/INSECTS/Stored%20food%20and%20fabric%20pests/rusty.gif •2 – 3 mil t/r celosvětově •350 – 400 tis t/r v Evropě •5 – 6 tis t/r v ČR Současné pesticidy v zemědělské půdě •únor – začátek března = dlouhodobá rezidua CUPs •75 půd, 2 hloubky, vysušeny, archivovány, rozdrceny, přesety ... •půdní vlastnosti (TOC, CEC, pH, textura, HA/FA, DRIFT analýza OM ...) •QuEChERS extrakce + LC/MS analýza cca 65 CUPs • http://static-content.springer.com/image/art%3A10.1007%2Fs00216-007-1610-7/MediaObjects/216_2007_16 10_Figa_HTML.gif Výsledky monitoringu •69 vzorků (92 %) s alespoň jednou účinnou látkou nad LOQ •35 % vzorků s pěti a více účinnými látkami • •59 vzorků (79 %) s alespoň jednou látkou nadlimitní (0,01 mg/kg) •32 % vzorků s třemi a více látkami nad limit •13 vzorků (17 %) s překročeným limitem pro sumu pesticidů (0,1 mg/kg) • • • • • •Kamenice 5, A29, Brno – Bohunice •Tel: 549 49 4267, 775 140 071 •Fax: 549 492 840 •E-mail: hofman@recetox.muni.cz • •http://www.recetox-education.cz/index-vyuka.php?page=uvod •www.recetox.muni.cz