Anotace a cíle:

Problémem kalů vznikajících při zpracování fosfátových hornin jsou vysoké hladiny těžkých kovů (zejména arsenu) pocházejících z těchto hornin. Takový kal nemůže být použit na zemědělské půdě (překračuje limity obsahu kovu) jako kal ani hnojivo, ač obsahuje vysoké množství prospěšného fosforu. Stává se tedy odpadem se všemi administrativními, ekonomickými i environmentálními důsledky. Cílem diplomové práce bude zjistit, v jakých formách a jak mobilní a biodostupný je arsen v takových kalech a zejména jakými způsoby může být buď odstraněn či snížena jeho rizikovost (mobilita, biodostupnost ...). Nadějnou cestou se v tomto případě jeví varianta kompostování, či přímo vermikompostování či fytoremediace.

Postup a zásady pro vypracování:

1) Studium literatury a podrobná rešerše shrnující dosavadní poznatky následujících oblastí:

A) Kaly ČOV (důraz na průmyslové kaly), kovy v kalech (hladiny, formy, osud, rizika ...), nakládání s kaly (legislativa, limity, využití kalů a jeho limitace).

B) Biodostupnost/mobilita kovů v pevné matrici (metody hodnocení, interpretace, rizika), metody snižování rizik kovů v pevné matrici (snižování mobility/biodostupnosti, fytoremediace, (vermi)kompostování kalů, extrakce, sorbenty ...), hodnocení rizikovosti pevných vzorků (testy toxicity, limity apod.).

C) Výskyt a osud specií arsenu v půdách, kalech a dalších materiálech (přírodní a antropogenní zdroje, formy As v půdách, transport a transformace forem As v závislosti na složení půd, organické hmotě, Eh, pH ..., toxicita specií ...)

D) Analytika As (odběr a zpracování vzorků pro stanovení celk. As a specii v půdách; stanovení „celkového“ obsahu – výluhy (lučavka) vs. rozklad ...; frakcionace (jednokrokové, sekvenční extrakce); extrakce pro stanovení „biodostupných“ podílů; instrumentace – ICP, AAS, HG-AFS (výhody vs. nevýhody, LODs...); speciace forem As (separace - LC, GC, CE; detekce prvkově selektivní (ICP...) vs. molekulově selektivní (MS); spojení separačních a detekčních technik

2) Experimentální studie:

A) Vybrané vzorky kalů – odběry a detailní charakteristika (analýza obsahů kovů - arsenu a dalších prvků, analýza pH a dalších parametrů, jak si stojí tento kal z legislativního hlediska)

B) Návrh experimentálního designu „remediačních“ pokusů – definování problému a charakterizace cílů z legislativního a praktického hlediska

C) Kompostování případně vermikompostování (stabilizace? imobilizace kovů?) nebo jen přímo míchání s půdou v poměru napodobujícím reálný scénář aplikace kalu či hnojiva - nádobové experimenty; hodnocení osudu kovu v kompostovaném/aplikovaném kalu (extrakce a analýza celk. vs mobilních/biodostupných obsahů vč. specií = výluhy – lučavka, biodostupný podíl; ICP-MS metodika pro stanovení celk. As ve výluhu; HPLC-ICP-MS metodika pro stanovení specií); testy toxicity (zaučení se testů s žížalami, chvostoskoky, roupicemi a rostlinami ...), přestup As do rostlin, žížal ??

D) Další možnosti odstranění / snížení rizika arsenu v dotyčných kalech, např. fytoremediace; další experimenty dle literárních poznatků a vývoje dalších souvislostí