Vazba arzenu v redukčních podmínkách půd bohatých organickou hmotou

Abstract

The PhD thesis deals with arsenic speciation under reducing conditions of soil with elevated content of organic matter. This issue has been studied in two wetland soils located in two geochemical As anomalies near the villages of Mokrsko and Smolotely (CZ). Speciation and mobility of As was studied in four experiments using a range of mineralogical (XRD, SEM/EDS, EMPA, Raman microspectroscopy) and geochemical (XRF, chemical extraction, pore water analysis) methods. Other methods used in this work included S isotopes and microbial community analysis. The results indicate that the formation of authigenic As sulfides (realgar and bonazziite) is relatively common mechanism of As sequestration in reducing conditions of wetland soils. The sulfides are formed in highly reducing organic-rich microenvironments, where microbial production of dissolved sulfide is sufficiently fast compared to water flow velocity and related slow solute transport. In these microenvironments, Fe sulfides are the first precipitates; As sulfides precipitate after the depletion of Fe2+ in the pore solutions. This phenomenon was well evidenced in the long-term incubation experiment. Results of this experiment also showed that newly formed As sulfides can form in environments with variable concentrations of As and Fe in groundwater....

Tato doktorská práce se zabývá vazbou arzenu v redukčním podmínkách půd se zvýšeným množstvím organické hmoty. Předmětem zkoumání této práce byly glejové půdy dvou geochemických anomáliích As v Českém masivu v okolí obcí Mokrsko a Smolotely. Vazba a chování As bylo detailně studováno ve čtyřech dílčích experimentech pomocí řady mineralogických (XRD, SEM/EDS, EMPA, Ramanova mikrospektroskopie) a geochemických (XRF, chemické extrakce, analýza pórových vod) metod. Mezi další metody, které byly v práci použity, patří analýza izotopů S a analýza mikrobiálních společenstev. Z výsledků vyplývá, že vznik nízkoteplotních sulfidů As (realgar a bonazziit) je poměrně běžným mechanismem sekvestrace As v redukčních podmínkách glejových půd. Novotvořené sulfidy vznikají ve velmi redukčních mikroprostředích asociovaných s pohřbenou organickou hmotou, ve kterých dochází k rychlé mikrobiální redukci ve srovnání s pomalým transportem rozpuštěných látek. V těchto mikroprostředích nejprve dochází k dočasnému vyčerpání rozpuštěného Fe2+ (sražení ve formě FeS fází) a následnému srážení sulfidu arzenu. Tento jev byl dobře patrný u dlouhodobého inkubačního experimentu, který navíc prokázal, že novotvořené sulfidy As mohou vznikat v prostředích i s poměrně odlišnými koncentracemi As a Fe v podzemních vodách. Tyto výsledky...