Acta Univ. Agric. Silvic. Mendelianae Brun. 2008, 56(1), 97-104 | DOI: 10.11118/actaun200856010097

Akumulace toxických kovů vodními makrofyty a možnost jejich využití ve fytoremediačních postupech

Michaela Hillermannová, Radovan Kopp, Ivo Sukop, Tomáš Vítek
Ústav zoologie, rybářství, hydrobiologie a včelařství, Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, Zemědělská 1, 613 00 Brno, Česká republika

Cílem prováděného výzkumu bylo získat poznatky o schopnosti vodních rostlin přirozeně rostoucích na lokalitě absorbovat toxické kovy obsažené v sedimentu dna a povrchové vodě. Dále jsme porovnávali rozdíly v akumulaci toxických kovů jednotlivými skupinami vodních rostlin (submerzní a emerzní) a posuzovali možnost využití jednotlivých rostlinných druhů ve fytoremediačních postupech. Na třech antropogenně zatížených tocích byly v šesti monitorovacích cyklech na několika odběrných profilech, lišících se vzdáleností od zdroje kontaminace, odebrány reprezentativní vzorky vody, sedimentu a vodních makrofyt. Vzorky byly analyzovány na celkový obsah vybraných toxických kovů (As, Cd, Pb, Al, Hg, Zn, Fe, Mn, Cr, Ni a Cu). Pro srovnání byl rovněž proveden odběr z jednoho profilu na nezatížené lokalitě. Získané výsledky jsme podrobili vícerozměrné statistické analýze dat. V sedimentu a rostlinné hmotě byly na zatížených lokalitách zjištěny zvýšené obsahy Fe, Al, Mn, Cr a Zn a to 2-3× vyšší ve srovnání s lokalitou srovnávací. Ve vzorcích povrchové vody byly obsahy kovů vesměs pod mezí detekce analytické metody. Při hodnocení jednotlivých rostlinných druhů můžeme konstatovat, že nejnižší obsahy kovů byly zjištěny u pobřežních druhů (chrastice rákosovitá Phalaroides arundinacea, skřípina lesní Scirpus silvaticus, šťovík Rumex aquaticus), rostlinné druhy rostoucí přímo ve vodním proudu (hvězdoš Callitriche sp., zblochan vzplývavý Glyceria fluitans) vykazovaly střední obsahy kovů. U druhů tvořících nárosty (Fontinalis antipyretica, Cladophora sp.) byly tyto obsahy několikanásobně vyšší oproti předchozím druhům. Z výsledků provedeného výzkumu je zřejmé, že jedním z důležitých faktorů, které ovlivňují akumulaci toxických kovů v rostlinách, je jejich druhová příslušnost. Na základě vyhodnocených dat můžeme pro budoucí využití ve fytoremediačních postupech doporučit druhy mechů a řas, které tvoří nárosty, popř. druhy rostoucí přímo v proudu vody.

toxické kovy, sladkovodní ekosystémy, vodní makrofyta, sediment, kontaminace

Accumulation of trace metals by aquatic macrophytes and their possible use in phytoremediation techniques

The aim of the performed research was to obtain knowledge on the ability of aquatic plants naturally growing at a site to absorb trace metals contained in bottom sediments and surface water. Furthermore, we compared differences in the accumulation of trace metals by the individual groups of aquatic plants (submerged and emergent) and assessed a possible use of the individual plant species in phytoremediation techniques. Representative samples of water, sediments and aquatic macrophytes were taken from three anthropogenically loaded streams in six monitoring cycles in several collection profiles differing in the distance from a source of contamination. The samples were analysed for the total content of selected trace metals (As, Cd, Pb, Al, Hg, Zn, Fe, Mn, Cr, Ni and Cu). For comparison, one profile at an unloaded site was sampled as well. The obtained results were subjected to multivariate statistical analysis of data. Increased contents of Fe, Al, Mn, Cr and Zn were detected in sediments and plant biomass at loaded sites, namely 2-3× higher than at the comparing site. The contents of metals in surface water samples were altogether below the detection limit of the analytical method. When evaluating the individual plant species, we can state that the lowest contents of metals were detected in shore species (reed canary grass Phalaroides arundinacea, wood club-rush Scirpus silvaticus and red dock Rumex aquaticus); plant species growing in the very water current (water star-wort Callitriche sp. and flote-grass Glyceria fluitans) exhibited mean contents of metals. In species forming mats (Fontinalis antipyretica and Cladophora sp.), these contents were several times higher as compared to the previous species. The results of the performed research show that one of important factors, which influence the accumulation of trace metals in plants, is their ecological group (emergent - submerged) affiliation and the species classification within this group. Based on the evaluated data, we can recommend species of moss and algae that form mats eventually species growing in the very water flow for the future use in phytoremediation techniques.

Keywords: trace metals, freshwater ecosystems, aquatic macrophytes, sediment, contamination
Grants and funding:

The paper was financially supported by the Ministry of Environment - Project VaV - SL/8/53/04. This study was supported by Research Plan No. MSM6215648905 Biological and technological aspects of sustainability of controlled ecosystems and their adaptability to climate change, which is financed by the Ministry of education, youth and sports of the Czech Republic.

Received: September 17, 2007; Published: November 17, 2014  Show citation

ACS AIP APA ASA Harvard Chicago IEEE ISO690 MLA NLM Turabian Vancouver
Hillermannová, M., Kopp, R., Sukop, I., & Vítek, T. (2008). Accumulation of trace metals by aquatic macrophytes and their possible use in phytoremediation techniques. Acta Universitatis Agriculturae et Silviculturae Mendelianae Brunensis, 56(1), 97-104. doi: 10.11118/actaun200856010097
Share...
Download citation
  • BibTeX (.bib)
  • Bookends (.ris)
  • EasyBib (.ris)
  • EndNote (.enw)
  • EndNote 8 (.xml)
  • ISI WoS (.isi)
  • Medlars (.medlars)
  • Mendeley (.ris)
  • MODS (.xml)
  • Papers (.ris)
  • RefWorks (.txt)
  • RefManager (.ris)
  • RIS (.ris)
  • MS Word (.xml)
  • Zotero (.ris)
    • Open full article

    References

    1. CARDWELL, A. J., HAWKER, D. W., GREENWAY, M., 2002: Metal accumulation in aquatic macrophytes from southeast Queensland, Australia. Chemosphere, 48, 7: 653-663. ISSN 0045-6535. DOI: 10.1016/S0045-6535(02)00164-9 Go to original source...
    2. DRBAL, K., BASTL, J., ŠVEHLA, J., 1995: Příjem těžkých kovů vodními makrofyty. 1995a. In: Mikroelementy 95. Praha, 24-27.
    3. DRBAL, K., POKORNÝ, J., ŠVEHLA, J., BASTL, J., PECHAR, L., 1995: Koloběh těžkých kovů v rybnících. 1995b. In: Obnova, zakládání a údržba rybníků. Hradec Králové, 105-110.
    4. FÖRSTNER, U. a WITTMANN, G. T. W., 1983: Metal Pollution in the Aquatic Environment. 2. vyd. Berlin Heidelberg New York Tokyo: Springer-Verlag, 486 s. ISBN 3-540-12856-5.
    5. HELEŠIC, J., SCHEIBOVÁ, D., 2000: Bioaccumulation of harmful pollutants in running water food webs. Verh. Internat. Verein. Limnol., 27: 3070-3075. Go to original source...
    6. KAFKA, Z., KALIŠOVÁ, I., SOUDEK, P., VANĚK, T., 2002: Fytoremediace pro plochy kontaminované těžkými kovy. Odpady, 12, 3: 13-14. ISSN 1210-4922.
    7. KLUMPP, A., BAUER, K., FRANZ-GERSTEIN, C., DE MENEZES, M., 2002: Variation of nutrient and metal concentrations in aquatic macrophytes along the Rio Cachoeira in Bahia (Brazil). Environment International, 28, 3: 165-171. ISSN 0160-4120. DOI: 10.1016/S0160-4120(02)00026-0 Go to original source...
    8. KUBAL, M., BURKHARD, J., BŘEZINA, M., 2002: Dekontaminační technologie [on-line]. Učební texty VŠCHT v Praze, Fakulta technologie ochrany prostředí, Ústav chemie ochrany prostředí [cit. 2006-12-06]. Dostupný na WWW
    9. SANCHEZ, J., VAQUERO, M. C., LEGORBURU, I., 1994: Metal pollution from old lead-zinc mine works: biota and sediment from Oiartzun Valley. Environmental Technology, 15: 1069-1076. ISSN 0959-3330. DOI: 10.1080/09593339409385515 Go to original source...
    10. SMRČEK, S., 2002: Fytoremediace - metoda dekontaminace půd a vod znečištěných organickými látkami, kovy a radionuklidy [on-line] ČVUT v Praze, Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská [cit. 2006-12-06]. Dostupný na WWW
    11. SPURNÝ, P., MAREŠ, J., HEDBÁVNÝ, J., SUKOP, I., 2002: Heavy metal distribution in the ecosystems of the upper course of the Jihlava River. Czech J. Anim. Sci, 47, 4: 160-167. ISSN 1212-1819.
    12. STUCHLÍKOVÁ, K., 2003: Vliv vybraných těžkých kovů na inhibici růstu rostlin. In: Toxicita a biodegradabilita látek a odpadů významných ve vodním prostředí, Sborník referátů 11. konference Soláň [CD-ROM], České Budějovice: Jihočeská univerzita, 264-269.
    13. SUSCHKA, J., 1993: Effects of heavy metals from mining and industry on some rivers in Poland: an already exploded chemical time bomb? Land degradation & rehabilitation, 4: 387-391. ISSN 0898-58112. DOI: 10.1002/ldr.3400040423 Go to original source...
    14. SVOBODOVÁ, Z., MÁCHOVÁ, J., VYKUSOVÁ, B., PIAČKA, V., 1996: Kovy v ekosystémech povrchových vod. Metodika č. 49, Vodňany: VÚRH JU ve Vodňanech. 19 s. ISBN 80-85887-06-1.
    15. ŠVEHLA, J., DRBAL, K., BASTL, J., MIKULÁŠ, R., 1999: Sedimenty českobudějovických rybníků a jejich zatížení rizikovými kovy. In: Mikroelementy 99, Řež u Prahy, 106-110.
    16. Nařízení vlády č. 61/2003 Sb., o ukazatelích a hodnotách přípustného znečištění povrchových vod a odpadních vod, náležitostech povolení k vypouštění odpadních vod do vod povrchových a do kanalizací a o citlivých oblastech

    This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License (CC BY NC ND 4.0), which permits non-comercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original publication is properly cited. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.


    Return to the content