Monitoring kvality vod v systémech intenzivní zemědělské produkce

Abstract

Akvaponický systém je propojením akvakultury a hydroponie. V akvakultuře ryby produkují odpadní dusíkaté látky a voda z nádrží musí být čištěna. V hydroponii se rostlinám musí dodávat finančně drahé živné roztoky. Akvaponický systém spojuje chov ryb s pěstováním rostlin a tím řeší uvedené problémy. Důležitým krokem je kontrola kvality vody a obsahu rozpuštěných dusíkatých látek. Nově využívanou metodou by mohla být povrchová plazmonová rezonance (SPR), která využívá průtokový systém měření. Cílem práce proto bylo navrhnout a otestovat biočipy vhodné pro detekci dusíkatých látek ve vodě. Jako srovnávací metoda byla použita ultrafialová a viditelná spektrofotometrie. Podařilo se vytvořit dva biočipy, které umožňují detekci dusíkatých látek v modelových vodách. V experimentální části byl také vyhodnocen vliv matrice, který není u reálných vzorků zanedbatelný, a jako řešení bylo navrženo využití dvoukanálového SPR, kde se ve stejném čase na jednom čipu sleduje vznik vazby a od něj se odečítá z druhého čipu vliv matrice daného vzorku.

Aquaponic system is an interconnection between aquaculture and hydroponics. In aquaculture, fish produce nitrogenous waste material and water from the tanks must be cleaned. In hydroponics, plants must be supplied with expensive nutrient solutions. The aquaponics combines fish farming with plant cultivation to solve the above problems. An important step is to check the quality of water and the content of dissolved nitrogen substances. The newly used method could be surface plasmon resonance (SPR), which uses a flow measurement system. The aim of the thesis was therefore to design and test biochips suitable for detection of nitrogenous substances in water. Ultraviolet and visible spectrophotometry was used as the comparison method. Two biochips have been prepared to detect nitrogen compounds in model waters. In the experimental part, the influence of the matrix, which is not negligible in real samples, was evaluated. As the solution, to use a two-channel SPR was proposed, whereby a binding is monitored on the first chip, and the matrix of the sample is subtracted in real time from the second chip.