Charakterizace organických látek v biouhlu a jejich uvolňování v půdním ekosystému

Abstract

Záměrem této práce byla optimalizace extrakcí 38 PAH a 7 PCB sloučenin na vzorcích komerčně dostupného biouhlu a následně extrakce těchto látek z vybraných reálných vzorků biouhlu a půdy pomocí nejvhodnější stanovené metody. Koncentrace uvedených látek v těchto extraktech byla stanovena s využitím plynové chromatografie s hmotnostní detekcí. Nakonec byla z takto určených koncentrací v jednotlivých vzorcích vyvozena míra uvolňování těchto látek z biouhlu do půdy. V teoretické části byla provedena literární rešerše shrnující proces výroby biouhlu a jeho vlastnosti. Další část byla věnována organickým látkám, které se v biouhlu mohou vyskytovat a byly zde shrnuty jejich vlastnosti a účinek na životní prostředí a organismy. Dále pak byly zmíněny nejčastěji využívané způsoby extrakcí a stanovení těchto látek. Nakonec byla charakterizována půda, její jednotlivé složky a změny ke kterým v ní dochází po přidání biouhlu. V praktické části byla provedena optimalizace extrakcí pomocí PSE extraktoru a extrakcí pomocí termální desorpce. Po nalezení optimální kombinace parametrů pro každou extrakční metodu byly tyto metody aplikovány na reálné vzorky biouhlů a půd. Kvalitativní analýza byla provedena pomocí GCxGC-TOF hmotnostního spektrometru a kvantitativní analýza pomocí MRM metody na GC-MS hmotnostním spektrometru.The aim of this master’s thesis was to optimize the extraction of 38 PAH and 7 PCB compounds from samples of commercially available biochar and then apply the most suitable extraction method to real samples of biochar and soil. The concentrations of mentioned compounds were determined by using gas chromatography with mass spectrometry detection. Finally, from these concentrations in individual samples, a rate of release of these compounds from biochar to soil was determined. The theoretical part was focused on summarizing the process of biochar production and its properties. The next part deals with compounds that can be present in biochar, their physicochemical properties and effects on organisms and the environment. Also, a most common ways of extracting and determinating these compounds are mentioned. The final part focuses on soil and its characteristics and the changes it undergoes when biochar is applied to it. In the practical part an extensive optimization of extractions using a PSE extractor and thermal desorption extraction was conducted. After determining optimal conditions for both types of extraction methods, these methods were applied to real samples of biochar and soil. Qualitative analysis was carried out using GCxGC-TOF mass spectrometer and quantitative analysis by MRM method on GC-MS2 mass spectrometer.