Aleksandry Szczepańskiej

Prof. dr hab. inŜ. Marek Biziuk,
prof. zw. Politechniki Gdańskiej
Wydział Chemiczny
Politechniki Gdańskiej
Gdańsk 28.07.2012
RECENZJA
rozprawy doktorskiej Pani mgr
Aleksandry Szczepańskiej
zatytułowanej
Określenie szybkości odkładania (burial rates) węgla w bałtyckich osadach
dennych
wykonanej w Zakładzie Chemii i Biochemii Morza, Instytutu Oceanologii Polskiej Akademii
Nauk pod kierunkiem prof. dr hab. inŜ. Janusza Pempkowiaka
Z duŜym zainteresowaniem przeczytałem przesłaną mi do recenzji pracę mgr
Szczepańskiej, dotyczy ona bowiem bardzo waŜnego problemu związanego z cyrkulacją w
środowisku węgla, w tym węgla związanego w związkach organicznych. Obieg węgla w
przyrodzie jest od wielu lat dyskutowany w kontekście hipotezy związanej z ocieplaniem się
klimatu spowodowanego wzrostem emisji ditlenku węgla. Środowisko morskie odgrywa w
tym obiegu istotną rolę, gdyŜ ditlenek węgla moŜe być asymilowany w wyniku fotosyntezy
przez fitoplankton. Materia organiczna moŜe być następnie mineralizowana, a węgiel w
postaci związków nieorganicznych deponowany w osadach zmniejszając tym samym wpływ
ditlenku węgla na efekt cieplarniany. W tym kontekście waŜna jest, nierozpoznana do tej
pory, rola mórz szelfowych w globalnym obiegu węgla.
Badanie losów związków organicznych w środowisku jest zagadnieniem niezmiernie
skomplikowanym, pracochłonnym, czasochłonnym i, co jest najwaŜniejsze, wymagającym
nowoczesnego wyposaŜenia oraz wysoko wykwalifikowanej kadry. Nic więc dziwnego, Ŝe
badaniami tego typu zajmuje się na świecie niewiele laboratoriów. W Polsce takie badania
prowadzi grupa kierowana przez prof. Pempkowiaka, promotora Doktorantki, a więc
wykonując swoją pracę doktorską miała ona moŜliwość wykorzystania dotychczasowych juŜ
istniejących opracowań oraz doświadczenia pracujących tam ludzi. Morze Bałtyckie
uznawane jest za akwen aktywnie absorbujący atmosferyczny ditlenek węgla, ale brak jest
miarodajnych opracowań omawiających to zagadnienie bardziej szczegółowo. Badania,
będące treścią recenzowanej pracy, szczególnie oszacowanie budŜetu węgla w Morzu
1
Bałtyckim, w tym przepływu strumienia węgla przez granicę faz woda – osad oraz strumienia
powrotnego węgla z osadów do toni wodnej, naleŜy uznać za niezmiernie istotne. NaleŜy
wyrazić duŜe uznanie dla autorki, Ŝe podjęła się realizacji tak waŜnego, a jednocześnie
trudnego w realizacji tematu.
Praca zasługuje na uwagę z wielu względów. Imponujący jest zakres pracy oraz ilość
wykonanych analiz, umoŜliwiających nie tylko oszacowanie strumienia węgla deponowanego
(„grzebanego”) w osadach, ale takŜe uwalnianego z nich w procesach mineralizacji
zachodzących w trakcie wczesnej diagenezy osadów. Był to więc program szeroki i ambitny.
Doktorantka miała szansę (i ją wykorzystała) do nabycia nowych doświadczeń, a szczególnie
nowoczesnego podejścia do badania losów związków organicznych w środowisku morskim,
w szerokim pojęciu tego słowa. Generalnie koncepcję pracy oceniam bardzo wysoko i dobrze
się stało, Ŝe taka praca powstała.
W skład recenzowanej rozprawy wchodzą: Wstęp i cel pracy, Zakres badań, część
literaturowa (Rozdział 2 i 3), Metodyka badań, Wyniki, Dyskusja, Podsumowanie i wnioski,
a takŜe: streszczenie w języku angielskim i Literatura. Jest to klasyczny układ rozpraw
doktorskich. Chciałbym zwrócić uwagę na bardzo obszerne, bo liczące 13 stron streszczenie
w języku angielskim. UmoŜliwia to zapoznanie się z głównymi tezami pracy, a szczególnie
wynikami i wnioskami, takŜe zainteresowanym tematem, którzy nie znają języka polskiego.
Łącznie praca obejmuje 134 strony, zawiera 20 rysunków i 18 tabel. Brak jest spisu tabel i
rysunków oraz zestawienia stosowanych skrótów i akronimów co utrudnia częściowo lekturę.
W części literaturowej Doktorantka opisała proces tworzenia i przemian wierzchniej
warstwy osadów dennych oraz ich charakterystykę. Podała równieŜ źródła materiału
osadowego, typy i skład chemiczny zawiesiny, sedymentację oraz diagenezę osadów
dennych. Szczegółowo te zagadnienia zostały omówione w kontekście Morza Bałtyckiego.
Interesująca jest charakterystyka Morza Bałtyckiego oraz opis źródeł i składu chemicznego
osadów ze zwróceniem uwagi na materię organiczną w osadach. Na uwagę zasługuje takŜe
opis dwóch metod obliczania szybkości sedymentacji osadów dennych, a więc metody
ołowiowej oraz profilów aktywności izotopu 137Cs. Chciałbym jednak zwrócić uwagę, Ŝe
Rys. 9 nie dotyczy jedynie izotopu 137Cs wprowadzonego w wyniku katastrofy w Czarnobylu,
jak sugeruje Doktorantka w tekście, a sumy tego izotopu, wprowadzanego w róŜnym okresie.
W rozdziałach tych Doktorantka wykazała się interdyscyplinarnymi wiadomościami z
zakresu chemii i geologii. Obszerna i wyczerpująca część teoretyczna jest dobrym
wprowadzeniem do pracy i bardzo dobrze uzasadnia jej cel. MoŜe być równieŜ dobrym
materiałem do monografii lub artykułu popularno-naukowego.
NajwaŜniejszą częścią kaŜdej pracy doktorskiej są jednak wyniki, ich dyskusja oraz
wnioski. Poza ilością prezentowanych wyników uderza duŜa dojrzałość i dociekliwość w
interpretacji oraz wyciąganiu wniosków z przeprowadzonych badań. Obszerny program
badawczy został dobrze zaplanowany i przeprowadzony. Do badań wykorzystano 21 30-
2
centymetrowych rdzeni osadów dennych z rejonów Głębi Gdańskiej, Głębi Gotlandzkiej,
Głębi Bornholmskiej, Zatoki Botnickiej i Zatoki Fińskiej, a takŜe 64 muliste i piaszczyste
osady powierzchniowe z rejonu Południowego Bałtyku. Zastosowana procedura pobierania,
konserwacji i przechowywania próbek jest prawidłowa i w zgodzie z najnowszymi trendami
w tej dziedzinie, aczkolwiek konserwowanie próbek za pomocą soli rtęci(II) nie jest w
zgodzie z „zieloną chemią”. Na podkreślenie zasługuje zastosowanie materiałów odniesienia,
co znacznie zwiększa miarodajność uzyskanych wyników. W pobranych próbkach oznaczano
aktywność izotopów 210Pb i 137Cs, stratę przy praŜeniu, stęŜenie węgla organicznego oraz
stęŜenie rozpuszczonego węgla organicznego i nieorganicznego w wodach porowych osadów.
Oznaczenie stęŜenia węgla organicznego w osadach dennych jest niezmiernie istotne przy
oszacowaniu strumienia węgla deponowanego w osadach. Uzyskane wyniki przedstawiono w
postaci profili w zaleŜności od głębokości. Jest to bardzo obrazowe i daje czytelnikowi lepszy
pogląd na przebieg badanych procesów. Polemizowałbym z określeniem stęŜenie aktywności.
MoŜna mówić albo o aktywności konkretnego izotopu, albo o jego stęŜeniu.
Uzyskane wyniki pozwoliły oszacować strumienie węgla w Morzu Bałtyckim, a więc
dyfuzję rozpuszczonego węgla z osadów dennych do toni wodnej oraz depozycję, odkładanie
i mineralizację węgla organicznego w osadach dennych Morza Bałtyckiego, a takŜe liniową i
masową szybkość sedymentacji w Morzy Bałtyckim, co było podstawowym celem pracy.
Wyniki uzyskane przez Doktorantkę będą, z pewnością, wykorzystywane przez innych
naukowców do szacowania budŜetu węgla w Morzu Bałtyckim. Ciekawe jest porównanie
przebiegu badanych procesów w róŜnych rejonach Morza Bałtyckiego i skrupulatna analiza
róŜnic. Niezbyt jasne jest jednak podawanie wyników (np. R2 na Rys. 13 czy przedziałów
ufności w Tabeli 7 i 8) z róŜną liczbą cyfr znaczących. Przedziały ufności, czy niepewność
wyniku podaje się, poza tym, tylko z dwiema cyframi znaczącymi.
Do najciekawszych wniosków wynikających z niniejszej pracy zaliczyłbym wnioski
dotyczące szybkości i wielkości trwałego odkładania węgla w osadach dennych, wnioski
wynikające z badań tempa mineralizacji materii organicznej w trakcie inkubacji i związanej z
tym wiodącej roli rozpuszczonego węgla nieorganicznego w wielkości strumienia
powrotnego węgla z osadów dennych. Badania własne omawiane były równieŜ na tle
wyników prac innych badaczy, najczęściej potwierdzających wnioski i hipotezy stawiane
przez Doktorantkę.
Cytowana literatura jest obszerna (150 pozycji) i bardzo aktualna. Zdecydowana
większość cytowanej literatury pochodzi z lat 1995-2011. Słusznie Doktorantka
wykorzystywała publikacje firmowane przez HELCOM, czyli Komisję Ochrony Środowiska
Morskiego Bałtyku. Świadczy to o skrupulatnym zapoznaniu się Doktorantki z najnowszymi
osiągnięciami w omawianej dziedzinie.
Podsumowując, naleŜy z uznaniem podkreślić świetnie zaplanowany i zrealizowany
obszerny program badań, przeprowadzonych po raz pierwszy na taką skalę, ogrom wyników
3
oraz inteligentne wnioskowanie. Praca napisana jest ładną polszczyzną, a na specjalne
podkreślenie zasługuje staranna edycja, szczególnie duŜa ilość rysunków i tabel bardzo
poglądowo prezentujących otrzymane wyniki. Doktorantka popełniła w tekście pracy
stosunkowo niewiele błędów nomenklaturowych i stylistycznych. Błędy stylistyczne,
literówki i interpunkcje zaznaczyłem w tekście pracy. Chciałbym jedynie zwrócić uwagę na
pewne potknięcia. „śargonem pracownianym” wydają mi się takie określenia, jak:
kwantyfikacja zamiast oznaczenie ilościowe, granica rozdziału woda – osad zamiast granica
faz, rozkład zamiast mineralizacja, materiał referencyjny zamiast materiał odniesienie,
poddano procedurze analitycznej zamiast przeprowadzono analizę, koncentracja zamiast
stęŜenie, stęŜenie straty zamiast zmniejszenie masy, stęŜenie aktywności zamiast aktywności,
uzaleŜniony jest od zamiast zaleŜy od, czy opartą o metodę zamiast opartej na metodzie. Brak
konsekwencji w uŜywaniu określeń analizować i oznaczać. Analizuje się lub bada próbkę, a
oznacza w niej anality. Za niezręczne uwaŜam teŜ sformułowanie ze str. 37 – osad
przeniesiono za pomocą HCl. W układzie SI nie istnieje M do określenia stęŜenia. Liczbę i
wymiar zawsze oddziela się spacją, nawet w przypadku % i oC. Rysunek X, Rozdział Y, jako
nazwy własne, naleŜy pisać z duŜej litery. Po tytułach rysunków i tabel nie stawia się kropki.
Moje uwagi krytyczne co do redakcyjnej strony pracy nie umniejszają jednak jej duŜej
wartości merytorycznej. Przeprowadzone i zaprezentowane w pracy badania zawierają duŜo
elementów nowości naukowej. Pracę czyta się z duŜym zainteresowaniem i moŜe być ona
źródłem ciekawych informacji dla wszystkich naukowców i studentów zajmujących się
badaniem środowiska morskiego. Doktorantka zrealizowała obszerny i ambitny program
badań. Wyniki pracy zostały juŜ częściowo opublikowane (Roczniki Ochrony Środowiska,
Geochronometria). Szkoda, Ŝe w pracy nie znalazło się zestawienie dorobku naukowego
Doktorantki. UwaŜam, Ŝe recenzowana praca spełnia wszelkie wymogi stawiane rozprawom
doktorskim i wnoszę do Wysokiej Rady Naukowej Instytutu Oceanologii PAN o
dopuszczenie Pani mgr Aleksandry Szczepańskiej do dalszych etapów przewodu
doktorskiego.
Prof. dr hab. inŜ. Marek Biziuk,
prof. zw. PG
4