2025-05-11
00:00 |
Stanovení vybraných léčiv v povrchové vodě a kalech z čistíren odpadních vod
Landová, Pavlína ; Čáslavský, Josef (oponent) ; Česlová, Lenka (oponent) ; Mravcová, Ludmila (vedoucí práce)
Tato dizertační práce se zabývá stanovením léčiv v povrchových vodách pomocí pasivního vzorkování a analýzou léčiv v kalech z čistíren odpadních vod. Pasivní vzorkování bylo provedeno s použitím vzorkovačů typu POCIS (integrativní vzorkovač polárních organických polutantů), které byly sestaveny in-house a kalibrovány v režimu laboratorní kalibrace. Terénní vzorkování probíhalo na vybraných skotských řekách, přičemž pasivní vzorkování bylo doplněno o odběry bodových vzorků vod, které byly následně zpracovány s použitím extrakce na tuhou fázi (SPE). Analýza léčiv byla provedena kapalinovou chromatografií ve spojení s tandemovou hmotnostní spektrometrií (LC–MS/MS). Mezi sledovanými analyty bylo 8 látek ze skupiny antibiotik, antidepresiv, antikonvulziv, nesteroidních protizánětlivých léčiv, analgetik a syntetických steroidních hormonů. Z provedené laboratorní kalibrace bylo možné stanovit vzorkovací rychlost celkem pro šest látek z osmi (rozsah 0,007–0,399 L/den). Na řece Thurso bylo pomocí POCIS detekováno všech šest analyzovaných léčiv v koncentracích od desetin do desítek ng/L. Pasivní vzorkování vykázalo vyšší četnost pozitivních nálezů než aktivní vzorkování. Pro stanovení 16 vybraných léčiv a jejich metabolitů ze skupiny antibiotik, antidepresiv, antikonvulziv a -blokátorů v kalu byla zavedena jednoduchá a spolehlivá metoda spočívající v QuEChERS extrakci a LC–MS/MS analýze. Metoda byla validována, přičemž byly stanoveny validační parametry jako linearita, přesnost, správnost (výtěžnost), matriční efekty, limity detekce a limity kvantifikace. Výtěžnosti extrakce se pohybovaly v rozmezí 51–101 %, stanovené limity kvantifikace byly pak v rozsahu 0,5–9,0 µg/kg. Následně bylo analyzováno čtyřicet vzorků kalů z různých čistíren odpadních vod v České republice. Čtrnáct léčiv bylo detekováno a kvantifikováno ve většině analyzovaných vzorků. Nejvyšší obsahy a detekční frekvence byly zjištěny pro antidepresiva. Nejvyšší průměrné obsahy byly stanoveny pro sertralin (521,0 µg/kg), jeho metabolit, norsertralin, byl také kvantifikován ve 100 % vzorků, a to s průměrným obsahem 204,9 µg/kg. Ze skupiny antibiotik byl na nejvyšší průměrné hladině stanoven azithromycin (185,1 µg/kg).
Detailed record
|
2025-05-11
00:00 |
Evaluation of the occurrence of selected pharmaceuticals in the soil ecosystem
Fučík, Jan ; Čáslavský, Josef (oponent) ; Gibb, Stuart (oponent) ; Zlámalová Gargošová, Helena (vedoucí práce)
Pharmaceuticals, including antibiotics, are essential for treating infectious diseases in humans, livestock, and aquaculture. However, up to 90% of the administered dose may be excreted unmetabolised as the parent compound in faeces or urine. Consequently, these pharmaceuticals, along with their degradation products and metabolites, can enter the terrestrial environment through various pathways, such as irrigation with contaminated wastewater, incorporation of biosolids, or application of animal manure. Pharmaceutical residues in soil pose ecotoxicological risks and can be taken up by plants and soil organisms, potentially disrupting soil ecosystems and amplifying their environmental impact. Additionally, there are growing concerns about the risks to human health associated with the long-term intake of these micropollutants through food, including their potential contribution to the development of antimicrobial resistance. Recognizing these threats, the EU and international organizations such as WHO, UNEP, and OECD have highlighted pharmaceutical residues in the environment as a major concern, though current scientific knowledge remains inadequate to constructing relevant policy and management recommendations. This doctoral thesis presents multiresidue methods for quantifying up to 42 pharmaceutical residues in soil using SPE, and in lettuce and earthworms using QuEChERS, followed by LC-MS analysis. A novel analytical workflow for pharmaceutical metabolite identification, utilising in silico spectral libraries coupled with UHPLC-HRMS, was introduced for lettuce and earthworms, leading to the identification of 26 compounds. Furthermore, uptake experiments with Eisenia fetida in soil and Lactuca sativa under both soil and hydroponic conditions, exposed to varying pharmaceutical concentrations, were conducted to assess the fate of pharmaceuticals (including bioconcentration and translocation factors, as well as pharmaceutical degradation kinetics) and ecotoxicological endpoints (e.g., mortality rates and biomass weight). The data from these experiments were statistically analysed to enable meaningful and objective evaluation of the conclusions, trends, and effects of pharmaceutical residues on these organisms. In addition, risk assessments were performed to evaluate the potential for antimicrobial resistance emergence in the environment and to estimate potential health risks associated with lettuce consumption due to pharmaceutical residues. Finally, various advanced oxidation processes for wastewater treatment, fermentation of animal manure and the effect of biochar in soil were assessed as potential solutions for mitigating pharmaceutical residues in the environment. In particular, the impact of biochar on the bioavailability of these compounds to organisms, including lettuce and earthworms, was evaluated. Overall, this doctoral thesis aimed to contribute to filling the following research gaps: 1) Development and optimisation of multiresidue analytical methods for pharmaceutical extraction from various matrices, 2) Identification of pharmaceutical metabolites in L. sativa and E. fetida using LC-HRMS, 3) Fate of pharmaceutical residues in the environmental: uptake by L. sativa in aquatic and soil systems and E. fetida in soil environment, 4) Assessment of the ecotoxicological effect of pharmaceutical residues in the environment, and 5) Proposing solutions for addressing pharmaceutical residues in various environmental compartments.
Detailed record
|
2025-05-11
00:00 |
Vývoj inovativní prekoncentrační metody agar-pXRF pro mobilní analýzu rizikových prvků v životním prostředí
Sýkora, Jiří ; Gregor, Tomáš (oponent) ; Jelínková, Romana (oponent) ; Komendová, Renata (vedoucí práce)
Tato dizertační práce je zaměřena na studium prekoncentračních metod a jejich využití při hodnocení zátěže životního prostředí rizikovými prvky, jakými jsou arsen, kadmium, měď, nikl, olovo, zinek a chrom. Tyto kovy se běžně vyskytují v půdách (jsou součástí rud a minerálů) avšak vlivem antropogenní činnosti člověka jejich koncentrace v životním prostředí neustále narůstají. I když jejich koncentrace v životním prostředí mají rostoucí tendenci, stále se jedná o stopové koncentrace, která je často obtížné detekovat. Z toho důvodu, pokud není k dispozici dostatečně citlivá instrumentální technika, je zapotřebí před vlastní analýzou provést prekoncentraci, díky které dojde k zakoncentrování těchto analytů na měřitelnou koncentrační hladinu. Nejčastější používané prekoncentrační techniky pro stanovení těchto potenciálně toxických elementů (PTE) jsou koprecipitace, extrakce na pevnou fázi (SPE), extrakce kapalina-kapalina (LLE) nebo cloud point extrakce (CPE). V praktické části mé dizertační práce se zabývám vývojem a optimalizací prekoncentrační techniky, která využívá přírodní polysacharid agar jako prekoncentrační medium. Po zachycení vybraných rizikových prvků v agaru je provedeno stanovení pomocí přenosného rentgenofluorescenčního analyzátoru (pXRF). Byla studována výtěžnost prekoncentrace v závislosti na množství použitého agarového prášku a vliv pH na prekoncentrační faktor jednotlivých prvků. Byly experimentálně stanoveny hodnoty prekoncentračních faktorů pro každý prvek. Dále byly studovány vzájemné rušivé vlivy mezi prvky a možnost použitelnosti této techniky pro pevné vzorky, které byly podrobeny rozkladu pomocí anorganických kyselin. Nově vyvinutá a optimalizovaná technika, která je dále označovaná jako agar-pXRF byla následně verifikována na několika úrovních. Nejprve na certifikovaný referenční materiál, následně byla verifikována pro použití v mobilní chemické laboratoři Hasičského záchranného sboru České republiky, a nakonec byla metoda použita k analýze reálných vzorků z požárů bateriových uložišť energie z domácích fotovoltaických elektráren. Hlavní výhodou této nově vyvinuté metodiky je její praktické využití při terénních analýzách při řešení havarijních událostí, kdy právě rychlost získaných výsledků hraje klíčovou roli při identifikaci zdrojů znečištění a řízení krizových situací. Na základě získaných informací lze poměrně rychle navrhnout účinná opatření a minimalizovat tak negativní vlivy na složky životního prostředí.
Detailed record
|
2025-05-03
00:01 |
Modelování a simulace rázové vlny pro analýzu proudění v oblasti nadzvukového proudění v nízkých tlacích
Bayer, Robert ; Uruba, Václav (oponent) ; Horák, Vladimír (oponent) ; Maxa, Jiří (vedoucí práce)
Tato práce je součástí rozsáhlého výzkumného projektu zabývajícího se environmentální rastrovací elektronovou mikroskopií. Tento výzkum je veden na Ústavu přístrojové techniky Akademie věd České republiky (ÚPT AVČR) pod vedením doc. Ing. et. Ing. Viléma Neděly, Ph.D., DSc., na kterém se podílí i Ústav elektrotechnologie VUT FEKT Brno. Součástí výzkumu je oblast čerpání vakuových komor, především čerpání diferenciálně čerpané komory. Tato práce je součástí výzkumu, který si klade za cíl zmapování charakteru proudění v dýze a za dýzou v nízkých tlacích na pomezí mechaniky kontinua oproti běžným atmosférickým podmínkám a jejím cílem je konfigurace optických metod pro zobrazení gradientů hustoty v nízkých tlacích. Tyto optické metody uzpůsobené pro zobrazení na pomezí mechaniky kontinua, uvedené v této práci, dále slouží k experimentální verifikaci výsledků získaných pomocí CFD analýz.
Detailed record
|
2025-05-03
00:01 |
Theoretical modelling of phase stability, magnetic and mechanical properties of compounds based on transition metals
Heczko, Martin ; Friák, Martin (oponent) ; Veis, Martin (oponent) ; Zelený, Martin (vedoucí práce)
In this Doctoral thesis, ab initio calculations of electronic structure within the projector augmented wave method are employed to study physical properties of several compounds containing transition metals and manifesting magnetic ordering. In particular, three material problems were studied, namely the magnetic properties of complex A2BBO6 oxides in dependence of various A, B and B metallic elements; the mechanism twinning on atomic level and its application on NM martensite of Mn-rich Ni-Mn-Ga alloys and the phase transformation and stability in Fe2C. The results of first part show that to achieve the highest Curie temperature in A2BBO6 oxides, A element must have ionic radius as small as possible while the magnetic moments of B and B must be maximized. For deformation twinning of Ni-Mn-Ga alloys it is demonstrated that Mn excess leads to more difficult twinning due to increased phase stability of non-modulated martensite and magnetic ordering of excess Mn atoms. At last but not least, the formation of orthorhombic Fe2C from tetragonal rutile structure is explained from thermodynamical, mechanical and kinetic perspectives as a stabilization due to pseudo-Jahn-Teller effect.
Detailed record
|
2025-05-03
00:01 |
Testování systému helikálních výztuží ve vztahu k plánovanému využití při zajištění existujících konstrukcí
Balkanský, Ondřej ; Kubečka, Karel (oponent) ; Pěnčík, Jan (oponent) ; Schmid, Pavel (vedoucí práce)
Předkládaná práce popisuje výzkum v oblasti statického zajištění existujících staveb systémem nerezové helikální výztuže se zaměřením na možnosti testování jeho použití. Cíle jsou stanoveny na základě rešerše a na základě doprovodných experimentů zaměřených na jednotlivé komponenty systému i na jejich interakci s vyztuženým prvkem. Hlavním cílem je zjištění, zda a do jaké míry je některá z metod diagnostiky stavebních konstrukcí schopná předpovědět testované chování drážkového spoje helikální výztuže s konstrukčním materiálem. Vedlejším cílem je popis samotného chování výztuže kotvené v drážce a ověření možnosti použití trámcové zkoušky k testování tohoto spoje za použití množství a formy materiálu, které by při odběru nepoškodily stávající konstrukci. Cílů je dosaženo porovnáváním výsledků diagnostiky vzorků s výsledky chování spojů helikální výztuže získaných trámcovou zkouškou na stejných vzorcích z různě (teplotně) degradovaného betonu. Na straně diagnostiky jsou výsledky pevnosti v tlaku, síly při odtrhové zkoušce, vlastní frekvence zjištěné metodou Impact-Echo, rychlosti šíření ultrazvuku a hodnoty odrazu Schmidtova kladívka. Na straně výsledků trámcové zkoušky je chování drážkových spojů, reprezentované různými indikátory. K porovnání, nalezení vztahů i vyjádření míry korelace je použita vážená lineární regrese metodou nejmenších čtverců. Hlavním zjištěním je nalezení závislosti tuhosti drážkového spoje na pevnosti v tlaku, rychlosti šíření ultrazvuku a první vlastní frekvenci betonových vzorků. Vedlejším zjištěním je potvrzení možnosti testování spoje v drážce pomocí trámcové zkoušky na malých tělesech o rozměrech jádrových vývrtů. Obě zjištění vedou k možnosti snadného určení tuhosti spoje, a tím umožňují jednoduchý návrh opravy konstrukce pomocí helikální výztuže. Celou práci doplňují doprovodná měření, která buď přímo podporují hlavní experimenty, nebo doplňují znalosti o možnostech testování bez výrazného vlivu na hlavní záměr práce. Do první skupiny patří například tepelná degradace betonu a tradiční zkoušky výztuže, zatímco do druhé skupiny patří měření deformace helikální výztuže systémem pracujícím na principu DIC -- „Digital Image Correlation“ a zkoušky kotevní zálivky. Výsledky otevírají možnosti širšího výzkumu v této oblasti, po kterém by mohlo být umožněno využití v běžné praxi.
Detailed record
|
2025-05-03
00:00 |
Hydrogely s gradientovými vlastnostmi
Zinkovska, Natalia ; Sedlařík, Vladimír (oponent) ; Strachota, Adam (oponent) ; Pekař, Miloslav (vedoucí práce)
Předložená dizertační práce se zabývá studiem hydrogelů s gradientovými vlastnostmi, přičemž klade důraz na rozmanité metody jejich přípravy s ohledem na specificitu použitých materiálů a také podmínky a faktory ovlivňující formování gradientů. Hlavní motivací byla skutečnost, že gradientové hydrogely dokážou mnohem lépe než konvenční hydrogely napodobit nebo simulovat specifické biologické struktury, jako je chrupavka či nativní extracelulární matrix (ECM). Díky tomu se jeví jako vhodní zástupci pro široké spektrum biomedicínských aplikací. Součástí této práce byla rozsáhlá analýza existujících postupů přípravy gradientových hydrogelů a popis fyzikálně-chemických technik běžně používaných pro jejich charakterizaci. Experimentální část je rozdělena do dvou hlavních sekcí: ověření vybraných metod přípravy gradientových hydrogelů za použití různých materiálů (agaróza, alginát, chitosan, PVAl), a komplexní charakterizace vybraných agarózových hydrogelů pomocí široké škály fyzikálně-chemických technik (UV-Vis spektrometrie, fluorescenční korelační spektroskopie, reologie, mikroskopie atomární síly, rastrovací elektronová mikroskopie, stanovení procentuálního množství sušiny, jednočásticová mikroreologie, difúzní experimenty). U každé metody přípravy i charakterizační techniky byly detailně rozebrány jejich výhody a omezení, a to jak z hlediska efektivity a výkonu, tak s ohledem na typy materiálů, které lze těmito postupy připravit nebo analyzovat.
Detailed record
|
2025-04-20
01:11 |
Propaganda agresorů
Huseva, Volha ; Korbička, Pavel (oponent) ; Gabriel, Michal (vedoucí práce)
Propaganda jako moderní nástroj působení na společenské vědomí v rámci východoevropského konfliktu roku 2022 je inspirací u výstupu mé diplomové práce. Lze pochopit z názvu, že středem pozornosti je válečná propaganda, která pomocí masmédií vytvořila paralelní svět. Nehledě na to, že tento svět je vytvořen z fikce a lží, existují lidé různého věku, původu a povolání, kteří ho považují za čistou pravdu. Do této skupiny lidí patří i jeden blízký člen mé rodiny. Celý tento fakt mi posloužil jako motivace k pochopení menanismu válečné propagandy, přičemž se tato osobní zkušenost stala pramenem mé inspirace, potažmo i důvodem pro výběr tohoto tématu. Válečná agresivní propaganda je děsivá tím, že omezuje jednotlivce ve vlastním myšlení, tím pádem způsobuje jeho degradaci a vytváří podmínky, aby oběť vzala „dobrovolně“ do svých rukou zbraň a šla do války. Cílem je vytvoření uměleckého projektu reagujícího na propagandu agresorů. Tohoto cíle chci dosáhnout pomocí site-specific instalace v prostoru skutečného opuštěného divadla. Jak jsem již zmínila, válečná propaganda vytvořila paralelní svět, což bylo podnětem k výběru divadla jako místa instalace; je to místo určeno k představení, k využití hereckých výkonů a fikce za cílem realizovat daný projekt postavený na smyšlence. Zvolila jsem prostor divadla Emila Králíka na Brněnském výstavišti. Strop divadla je momentálně v havarijním stavu, tudíž se může každou chvíli zhroutit, což navozuje atmosféru nebezpečí.
Detailed record
|
2025-04-13
00:01 |
Interconnection between statistical physics and machine learning, with applications to spectroscopic data
Vrábel, Jakub ; Suominen, Pekka (oponent) ; Azevedo Silva, Nuno Miguel (oponent) ; Kaiser, Jozef (vedoucí práce)
This thesis explores the bidirectional relationship between physics and machine learning, advancing both fundamental understanding and practical applications at their intersection. While machine learning, and deep learning in particular, has achieved remarkable success across all scientific domains, the lack of interpretability in deep learning models remains a major obstruction to true scientific progress. I discuss how physics can contribute to machine learning through two complementary approaches: providing theoretical frameworks for understanding deep learning systems and inspiring novel algorithmic improvements. Conversely, I review and demonstrate how deep learning can address challenges in the physical sciences, particularly in spectroscopy, and how it benefits from incorporating physics-inspired inductive biases. The key contributions of this thesis fall into three main directions. First, I advance the empirical and theoretical understanding of deep neural networks using concepts from high-dimensional geometry and percolation theory, offering insights into a novel phenomenon called Input Space Mode Connectivity. Second, I develop a physics-inspired learning method that incorporates inductive biases respecting data-generating processes in spectroscopy, leading to enhanced interpretability. Third, I apply deep learning methods to spectroscopic data analysis, with a focus on Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS), demonstrating practical applications and improving analytic capabilities.
Detailed record
|
2025-04-13
00:01 |
AC Drives Control based on NMPC Algorithms
Kozubík, Michal ; Prokop, Roman (oponent) ; Lettl, Jiří (oponent) ; Václavek, Pavel (vedoucí práce)
This doctoral thesis deals with the application of nonlinear model predictive control in permanent magnet synchronous motor control. The theoretical part of the thesis presents the predictive control, optimization, and parallel computing theory. The knowledge from the theoretical part is used in the practical part, which presents algorithms falling into two categories -- finite control and continuous control sets. The proposed algorithms use parallel computations to achieve the times required for real-time motor control. First, the algorithms are verified in a simulation environment, where solutions to some problems, such as the variation of the controlled motor parameters over time, are discussed. Final part of the thesis is devoted to the laboratory verification of one of the proposed algorithms and its comparison with a standard field-oriented control structure. The results of this comparison are presented and show the advantages of the nonlinear model predictive control over the linear approaches.
Detailed record
|
|
|
|
guest ::
