VÝZKUMNÝ ÚSTAV SILVA TAROUCY PRO KRAJINU A OKRASNÉ ZAHRADNICTVÍ, V.V.I., PRŮHONICE Tisk

ODBOR BIOMONITORINGU

 

Vedoucí odboru
Ing. Julie Sucharová, Ph.D.

 

Zástupce oddělení
Ing. Marie Holá

 

Aktuální seznam pracovníků (k 1. 1. 2014)
Sucharová Julie, Ing., Ph.D.
Holá Marie, Ing.
Houdová Radka
Jarošová Lenka

kontakty viz (http://www.vukoz.cz/index.php/cs/odbor-051)

obroddeleni

 

Historie odboru
Odbor, dříve oddělení, Biomonitoringu dnešního Výzkumného ústavu Silva Taroucy pro krajinu a okrasné zahradnictví, v.v.i. (dále VÚKOZ) vzniklo v roce 2000 vyčleněním rozšířené laboratoře atomové absorpční spektrometrie (AAS) z oddělení sadovnictví a krajinářství s cílem rozšířit monitorování kontaminací složek životního prostředí především těžkými kovy pomocí chemických analýz vhodných bioindikátorů. Znečištění rostlin a půdy na tehdejším oddělení sadovnictví a krajinářství bylo zjišťováno od poloviny 80. let minulého století. Relativně malá analytická kapacita laboratoře AAS (AAS Varian, AASpectr30A-(300A) s GTA a hydridovou metodou a jedním mikrovlnným zařízením CEM na tlakový rozklad vzorků) záhy neumožňovala včas plnit výzkumné projekty, zakázky a zjišťovat aktuální obsahy prvků v mechu na území ČR v rámci mezinárodních biomonitorovacích programů. Díky pomoci programu EU PHARE (1993-1994) byl pro laboratoř pořízen optický hmotnostní spektrometr (OES ICP, Jobin Yvon 170 Ultrace), který značně urychlil analýzy přírodních vzorků a inicioval potřebu vytvoření nové lokalizace přístrojů a zázemí laboratoře stopových prvků. První hmotnostní spektrometr s indukčně vázaným plazmatem (ICP-MS Perkin Elmer Elan 6000) byl zakoupen v roce 1998. Stávající optický spektrometr byl v roce 2006 vyměněn za simultánní spektrometr (ICP OES Perkin Elmer Optima 5300DV).

Hlavní činnosti odboru
Od roku 2000 odbor biomonitoringu provádí následující hlavní činnosti:

  • Navrhování, ověřování a validace vhodných metod bioindikace kvality složek životního prostředí
    Výběr vhodných bioindikátorů, vývoj a zavádění efektivnějších a přesnějších metod zjišťování koncentrací znečišťujících prvků a sloučenin a ověřování modifikovaných nebo nových biomonitorovacích postupů
  • Zjišťování míry kontaminace složek životního prostředí, hlavně v lesích ČR
    Stanovení kontaminací anorganickými a organickými polutanty v okolí emisních zdrojů, v průmyslových i zemědělských oblastech ČR. Zobrazování distribuce znečištění formou komentovaných bodových a izoliniových map. Zjišťování míry kontaminace bioindikátorů pod vlivem lokálních stanovištních faktorů (např. reliéf, nadmořská výška, srážkové úhrny, geologické poměry, způsob využívání krajiny atd.). Nejčastěji využívanými bioindikátory jsou: mech, nadložní lesní humus, kůra stromů, rostliny a půdní pokryvy.
  • Monitorování koncentrací vybraných chemických prvků a vybraných organických polutantů v mechu na trvalých lesních plochách
    Pravidelné zjišťování koncentrací prvků v mechu na území ČR v rámci mezinárodního biomonitorovacího programu OSN EHK ICP-Vegetace (http://icpvegetation.ceh.ac.uk/) iniciovaného ratifikací Úmluvy o dálkovém znečišťování ovzduší přecházejícím hranice států (CLRTAP). Zveřejňování českých národních zpráv o výsledku monitoringu a poskytování výsledků za ČR do mezinárodní databáze.
  • Hodnocení, komentování a zveřejňování výsledků biomonitorovacích aktivit
    Prezentace výsledků formou vědeckých a odborných publikací, přednášek na setkání odborníků a plakátových sdělení.

Stávající technické vybavení a prostorové zázemí odboru biomonitoringu

  • Laboratoř pro stanovení stopových prvků
    Optický emisní spektrometr s indukčně vázaným plazmatem (ICP-OES Perkin Elmer, Optima 5300DV)
    Hmotnostní spektrometr s indukčně vázaným plazmatem (ICP-MS Perkin Elmer, ELAN 6000)
    Hmotnostní spektrometr s indukčně vázaným plazmatem a dynamickou reakční celou (DRC-ICP-MS Perkin Elmer, ELAN DRC II)
  • Laboratoř organických analýz
    Lyofilizátor ALPHA 2-4/LSC (Christ) pro sušení vzorků
    Systém ASE-300 (Dionex) pro zrychlenou extrakci organickými rozpouštědly
    HPLC systém Varian 210 ProStar pro semipreparaci organických látek
    Odpařovač Dionex SE-400 kompatibilní s ASE-300 a hmotnostním spektrometrem
    Hmotnostní spektrometr Varian 4000 MS/MS s plynovým chromatografem Varian 3800
  • Laboratoř pro stanovení koncentrací rtuti
    Jednoúčelový atomový spektrometr pro stanovení rtuti (AMA 254, Altec)
    Jednoúčelový atomový spektrometr pro stanovení rtuti s citlivou kyvetou (AMA 254HC, Altec)
  • Laboratoř pro základní fyzikálně-chemická měření
    Analyzátor uhlíku, dusíku a síry (TruSpec CN + TruSpec S, LECO)
    Systém pro mikrovlnný rozklad vzorků pro stopovou analýzu (Mars, CEM)
    Systém pro mikrovlnný rozklad vzorků pro stopovou analýzu (Star Plus system 2TM, CEM)
    Automatická destilační jednotka Kjeldahl (Unit B-324, Büchi)
    Muflová pec a další základní technické vybavení pro chemickou laboratoř
    Zařízení pro běžná konduktometrická a potenciometrická měření a měření reakce (pH)
  • Podpůrné vybavení
    Prostory pro zpracování, sušení a homogenizaci odebraných vzorků (mlýny pro rotorové, planetové, diskové nebo kryogenní mletí, sušárny)
    Váhovna, umývárna a sušárna chemického nádobí
    Archivy protokolů o odběrech vzorků, provozních záznamů a protokolů k chemickým analýzám a archiv uchovávaných vzorků
    Základní HW a SW vybavení pro zpracování výsledků chemických analýz a tvorbu mapových výstupů

Kvalita práce a výsledků odboru
Odběry vzorků, jejich zpracování k chemickým analýzám a všechny laboratorní práce jsou prováděny podle validovaných postupů. Kvalita práce (QA/QC) je zajišťována stejně jako v režimu akreditovaných laboratoří. Kontinuálně od roku 1996 je několikrát ročně stanovení koncentrací prvků v rostlinných vzorcích kontrolováno okružními testy v rámci mezinárodního programu pro kontrolu laboratoří WEPAL (Wageningen Evaluating Programme for Analytical Laboratories) pořádaného Univerzitou ve Wageningen (http://www.wepal.nl/).

 

Účast odboru biomonitoringu v důležitých mezinárodních projektech

  • 1991– dosud: Monitoring koncentrací chemických prvků v mechu
    Zjišťování koncentrací chemických prvků v mechu na území ČR v rámci evropských biomonitorovacích programů. Výsledky slouží k odhadu aktuální úrovně atmosférického spadu sledovaných prvků na daném místě. Po přijetí Protokolu o těžkých kovech (Aarhus 1998), biomonitorovací aktivity začalo koordinovat Centrum pro ekologii a hydrologii v Bangoru, U.K. (http://icpvegetation.ceh.ac.uk/). Od roku 2014 je tento program koordinován JINR (Spojený ústav jaderných výzkumů) Dubna, Ruská Federace. V rámci evropských biomonitorovacích programů 1991/1992, 1995/1996, 2000/2001, 2005/2006 a 2010/2011 byla v mechu stanovena koncentrace ca 13 povinně a 24 nepovinně sledovaných prvků na 192-280 místech v ČR.
  • 2006–2008: Mapování hlavních zdrojů emisí a jejich transport na území višegrádských zemí
    Oddělení biomonitoringu bylo nositelem a koordinátorem výše uvedeného projektu (projekt 11007-2006-IVF) podporovaného Mezinárodním visegrádským fondem. Bylo vymapováno rozložení obsahu 53 prvků v mechu v roce 2005 na území Slovenska, Polska, Maďarska a ČR se zaměřením na lokalizaci antropogenních zdrojů znečišťování ovzduší.
  • 2008–2011: Biogeochemický průzkum lesů jako podklad pro dlouhodobé využívání krajiny ČR
    Oddělení je nositelem grantu („Biogeochemical exploration of forests as a base for the long-term landscape exploration in the Czech Republic“, CZ 0074), podpořeného z Norska prostřednictvím Norského finančního mechanismu. V projektu se zjišťuje distribuce koncentrací nejméně 35 prvků v lesní půdě, nadložním humusu, trávě metličce křivolaké, smrkovém jehličí a v mechu travník Schreberův na více než 250 místech v ČR.

Řešení vybraných tuzemských projektů
Po roce 1990 byli pracovníci nynějšího oddělení biomonitoringu VÚKOZ hlavními řešiteli nebo spoluřešiteli několika významných výzkumných projektů nebo zakázek:

  • Výzkumné projekty podpořené tuzemskými poskytovateli grantů
    Pracovníci odboru řešili kolem 12 víceletých projektů podpořených domácími grantovými kancelářemi. Předmětem řešení projektů bylo např. sledování koncentrací posypových solí v okolí pozemních komunikací a jejich toxicity pro doprovodné dřeviny, zjišťování koncentrace těžkých kovů v kompostech veřejných městských parků v Praze, stanovení obsahu kovů v čistírenských kalech a hodnocení rizik jejich vstupu do pěstovaných dřevin na takových substrátech, poškozování a možnost ochrany smrkových výsadeb na imisních holinách v Krkonoších, stanovení obsahu 35 prvků v mechu a lesním humusu v okruhu 15 km kolem Kovohutí v Příbrami, stanovení míry akumulace 13 prvků v lesním nadložním humusu v lesích ČR atp. Od roku 2013 zjišťují půdní charakteristiky a znečištění zátopového území zámeckého areálu u Veltrus v rámci projektu "Průzkum a zmapování půdních charakteristik, znečištění prostředí a výskytu patogenů dřevin v areálu Veltruského zámku (NKP) jako podklad pro efektivní obnovu vegetačních ploch a jejich funkcí v historické kulturní krajině".
  • Úkoly výzkumných záměrů VÚKOZ
    V rámci výzkumných záměrů VÚKOZ (výzkumný záměr MŽPN0102 v letech 1999-2004 a výzkumný záměr MZP0002707301 v letech 2005–2011) pracovníci odboru řešili 5 dílčích úkolů. Byla zjišťována úroveň atmosférické depozice prvků (bulk) v okolí Klatov, Příbrami, Týniště n. Orlicí a na Hustopečsku, sledován vliv větrné eroze na jižní Moravě na akumulaci prvků v lesním humusu a v mechu, navrženy a validovány metody stanovení některých prvků (As, Se, Si) v rostlinných bioindikátorech metodami ICP-MS, zjištěna kontaminace nadložního humusu, mechu a kůry stromů rtutí v okolí závodu Spolana a.s., Neratovice atp.
  • Zakázky na výzkumné práce
    Na odboru biomonitoringu bylo smluvně řešeno kolem 6 významných zakázek např. pro Ředitelství dálnic Praha, Riaditeľstvo diaľnic Bratislava, ČHMÚ Praha, Jadernou elektrárnu Temelín či Ministrestvo životního prostředí. Výstupem řešení bylo např. zjištění míry kontaminace půdy a plodin kolem dálnice D1 Praha-Brno, měření kontaminace okolí úseku dálnice D61 u Horní Stredy vybranými kovy od okamžiku zprovoznění dálnice, navržení monitorovacího systému zjišťování měrných aktivit vybraných radionuklidů ve vhodných lesních bioindikátorech (kůra, mech, nadložní humus, plody brusnice borůvky, kloboukatých hub) kolem jaderné elektrárny Temelín (monitoring od roku 2000 zajišťuje ČVUT FJFI Praha), mapování rozložení obsahu rizikových prvků v mechu a humusu v severozápadních Čechách v oblasti tzv. Černého trojúhelníku, editace výsledků měření obsahu prvků v mechu v roce 2005 atp.

Výsledky řešení projektů a zakázek
Přehled projektů a zakázek řešených pracovníky odboru biomonitoringu je k dispozici zde.
Výsledky výzkumu pracovníků oddělení biomonitoringu jsou evidovány od roku 2002 ve veřejně dostupném Registru informací o výsledcích (RIV) Informačního systému výzkumu, experimentálního vývoje a inovací http://www.vyzkum.cz/FrontClanek.aspx?idsekce=956.

 

Mezinárodní spolupráce a kontakty
Odbor biomonitoringu spolupracuje s některými zahraničními pracovišti zajišťujícími národní biomonitorovací programy v rámci aktivit OSN EHK ICP-Vegetace. S pracovníky Norské geologické služby řešili společný projekt, podpořený grantem z Norska prostřednictvím Norského finančního mechanismu (projekt CZ0074).
Při řešení projektu 11007-2006-IVF podpořeného grantem Mezinárodního visegrádského fondu pracovníci odboru úzce spolupracovali s projektovými partnery z Ústavu botaniky Krakov, Ústavu krajinné ekologie v Bratislavě, Matematické fakulty Komenského univerzity v Bratislavě a Katedry životního prostředí a zemědělství, Czent Isztván univerzity v Gödölő.

Uživatelé výsledků
Neformálním uživatelem výsledků odboru biomonitoringu bylo např. Ředitelství dálnic Praha a Ředitelství dálnic Bratislava (výsledky kontaminace půdy a plodin v okolí monitorovaných úseků dálnic), Jaderná elektrárna Temelín (využití navrženého biomonitorovacího systému v okolí elektrárny), Endokrinologický ústav Praha (výsledky měření a mapy distribuce koncentrací vybraných prvků v přírodních materiálech na Příbramsku a Novobystřicku), Zdravotní ústav se sídlem v Brně (využití dat pro publikaci o kvalitě životního prostředí jižní Moravy), Státní ústav radiační ochrany Praha (spolupráce na monitorování koncentračních aktivit vybraných radionuklidů v kůře smrků a nadložním humusu v lesích) atd.
Koncentrace sledovaných prvků v mechu z území ČR získané v letech 1991–2005 v evropských biomonitorovcích programech využívají koordinátoři a někteří účastníci programu OSN EHK ICP-Vegetace (http://icpvegetation.ceh.ac.uk/).

 

Publikace pracovníků odboru
Publikace vydané pracovníky oddělení od roku 2000 lze nalézt na www stránkách VÚKOZ, v.v.i. ve Výsledcích výzkumu a na osobních stránkách pracovníků.
Seznam obhájených výzkumných zpráv řešených pracovníky oddělení biomonitoringu je dostupný zde.