|
|
Analýza biodegradabilních plastů v půdách
Paluchová, Natálie ; Řezáčová, Veronika (oponent) ; Kučerík, Jiří (vedoucí práce)
V současnosti stoupá zájem o využívání biodegradabilních polymerů a to bez ohledu na možné riziko vzniku reziduí. Využívané metody, které jsou schopny rezidua stanovit, zahrnují nutnost předúpravy vzorků a jsou finančně a časově náročné. Proto se tato bakalářská práce zaměřuje na vývoj a ověření analytické metody, která by byla schopna identifikovat a kvantifikovat rezidua biodegradabilních polymerů v půdách a to tak aby eliminovala problémy vznikající při předúpravě vzorku. K analýze byla proto využita termogravimetrie, která se jeví jako metoda splňující výše uvedené podmínky. Zkoumala se oblast degradace polymeru v třech typech půd při termické oxidaci, ale také vliv polymeru na půdy při analýze. Představitelem biodegradabilních polymerů byl zvolen poly(3-hydroxybutryrát) a k jeho detekci a kvantifikaci byly využity dva přístupy. Metody byly testovány pro 6 koncentrací poly(3 hydroxybutryrátu) (0,1; 0,5; 1; 2; 3; 5 %). První přístup se zaměřoval na analýzu polymeru s využitím slepého (nekontaminovaného) vzorku, který byl od kontaminovaného odečten. Pomocí této metody byl sledován teplotní interval degradace polymeru a změny hmotnostních úbytků v tomto intervalu. Druhá metoda byla zaměřena na půdní univerzální model, který umožňuje identifikovat a kvantifikovat vzorky i v případě, kdy slepý vzorek není přítomen. Slepý vzorek simuluje 19 rovnic, které umožňují identifikovat intervaly, v kterých dochází k degradaci vzorku a částečně také odhadnout, o jaký vzorek se jedná. Analýza hlavních komponent ale naznačila, že metoda je citlivá na typ půdy a metoda potřebuje další úpravy. Kvůli ověření citlivosti metody pro případ částečného nebo úplného rozložení vzorků půdními mikroorganismy byly vzorky inkubovány po dobu 4 měsíců. Poté byly porovnány koncentrace poly(3 hydroxybutryrátu) v půdě stanovené pomocí respirometrie a termogravimetrie. Výsledky naznačily, že mohlo dojít k akcelerované degradaci způsobené poly(3 hydroxybutryrátem) případně ke kontaminaci vzorku okolní atmosférou při respiraci. Výsledky ukázaly, že pomocí termogravimetrické analýzy lze stanovit biodegradabilní polymery v půdách. Metoda využívající slepý vzorek prokazuje dobré výsledky, ale je limitována požadavkem na existenci slepého vzorku. Metoda využívající půdní univerzální model (bez slepého vzorku) má do budoucna veliký potenciál, ale k jejímu plnohodnotnému uplatnění je ještě třeba provést úpravy.
|
|
|
Vliv mikroplastů biodegradabilních polymerů na vlastnosti půdní organické hmoty
Denková, Pavla ; Řezáčová, Veronika (oponent) ; Kučerík, Jiří (vedoucí práce)
Problematika kontaminace životního prostředí mikroplasty se dotýká všech jeho složek. V současné době je zřetelný trend využívat místo syntetických polymerů tzv. biodegradabilní polymery, u kterých se očekává, že se v přírodních systémech rychle rozloží díky přítomným mikroorganismům. Tento předpoklad ale nemusí odpovídat realitě. Biodegradace může v reálných podmínkách probíhat pomalu nebo vůbec a mikročástice biodegradabilního polymeru tak mohou v půdě setrvávat velmi dlouho, podobně jako částice syntetických polymerů. Jejich vliv na půdní biotu je již nějakou dobu předmětem studia, vliv na vlastnosti půdy a vody v půdě však doposud zkoumán nebyl. Tato práce se zabývá vlivem mikročástic biodegradabilních plastů na fyzikálně-chemické vlastnosti půdní organické hmoty, zejména na chování vody v půdním systému za aridních a semiaridních podmínek. Jako modelový biodegradabilní polymer byly použity mikročástice poly(R-3-hydroxybutyrátu), zkráceně P3HB, který byl zanášen do půdy v různých koncentracích. Využita byla metoda DSC, která umožňuje stanovit výparnou entalpii vody a stabilitu vodních můstků, které ovlivňují (stabilizují) fyzikální a chemickou strukturu půdní organické hmoty. Zároveň bylo změřeno množství vody zadržované půdní organickou hmotou. Bylo zjištěno, že mikroplasty P3HB za experimentálních podmínek snižují výparnou entalpii, což usnadňuje vysychání půdní organické hmoty, nicméně na celkovou zádrž vody organickou hmotou mají pouze malý vliv. Zároveň bylo pozorováno ovlivnění stability vodních molekulových můstků, které spojují segmenty půdní organické hmoty. Mikročástice P3HB by tedy mohly v půdě představovat riziko, díky ovlivnění mechanismu zádrže vody za aridních a semiaridních podmínek.
|
|
|
Aplikace FTIR a NIR pro analýzu půd
Mešková, Michala ; Kučerík, Jiří (oponent) ; Doležalová Weissmannová, Helena (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zaměřuje na využití metod infračervené spektrometrie pro analýzu půdních vzorků. Cílem této práce bylo srovnání a analýza půd pomocí metod ATR (Attenuated Total Reflectance) a DRIFTS (Diffuse Reflectance Infrared Fourier Transform Spectroscopy) a vyhodnocení vhodnosti těchto metod pro analýzu půd. Výsledky ukázaly, že metoda ATR není dostatečně efektivní a k analýze půd byla použita metoda DRIFT, která se ukázala pro analýzu půdních vzorků být vhodnější.
|
|
|
Nanočástice platinových kovů v životním prostředí
Berka, Michal ; Kučerík, Jiří (oponent) ; Komendová, Renata (vedoucí práce)
Platinové nanočástice, uvolňující se převážně z automobilových katalyzátorů, představují pro životní prostředí možné riziko. Cílem této bakalářské práce je provedení výzkumu vlivu platinových nanočástic na půdní vlastnosti při různých vlhkostech. Konkrétně ovlivnění stability vodíkových můstků, stability alifatických krystalitů a zádrže vody v půdě. Pro analýzu vztahů mezi platinovými nanočásticemi, vodou a půdou byla využita metoda termické analýzy, a to diferenciální kompenzační kalorimetrie. Teoretická část práce je věnována obecnému seznámení s platinovými kovy a nanočásticemi. Dále také jejich přípravou, charakterizací a vlastnostmi. Výsledkem provedených experimentů je, že platinové nanočástice ovlivňují poměrně výrazně vlastnosti půdy.
|
|
|
EPR studium radikálových reakcí, iniciovaných rozpadem vybraných typů peroxidických sloučenin
Krkošková, Petra ; Kučerík, Jiří (oponent) ; Omelka, Ladislav (vedoucí práce)
Metodou EPR spektroskopie byly sledovány radikálové produkty rozpadu vybraných typů peroxidických sloučenin v přítomnosti redoxních činidel na bázi sloučenin olova a kobaltu. Kromě několika komerčně dostupných peroxidů byly studiu podrobeny také peroxidické sloučeniny ze skupiny tzv. luperoxidů (Luperox 101, Luperox 256, Luperox 531). Na detekci produktů rozpadu byla aplikována technika spin-trappingu, kde jako spin trap byl použit nitrosobenzen. Radikálové adukty, vznikající reakcí generovaných reaktivních kyslíkatých radikálů s nitrosobenzenem, měly charakter stabilních nitroxylových radikálů. Jejich EPR parametry byly získány metodou spektrální simulace. Kromě adice na nitrosobenzen byly generované kyslíkaté radikály prokázány také na základě jejich reakce s modelovými sloučeninami na bázi fenolů (Santonox R; 2,6–ditercbutyl–4–metylfenol) a sekundárního aminu (difenylamin).
|
|
|
Production, Characterization and Design of Applications of Regenerated Humic Acids
David, Jan ; Grasset, Laurent (oponent) ; Taraba, Boleslav (oponent) ; Novotná, Miroslava (oponent) ; Kučerík, Jiří (vedoucí práce)
Submitted thesis deals with the humic substances, namely the humic acids and their salts, i.e. potassium humates. A literature review about humic substances is presented, the brief history of their research, their structure issues, supramolecular arrangement and applications. A special attempt is paid to review methods of extractions of humic acids from various sources. Further, the papers concerning biological, hormone-like properties are listed and discussed. From the environmental chemistry point of view mainly sorption properties are overviewed. Industrial applications of humics are covered by a wide range of patents and published works such as for instance dyes, polymer additives, etc. In experimental part, the regeneration of lignite and preparation of humic acids and their salts is described. The regeneration principle lies in the oxidation of parental lignite with a range of concentrations of nitric acid and hydrogen peroxide. Novel approach is presented in the characterization humic substances, where the chemical characteristics like Elemental Analysis, Fourier Transform Infra-red Spectroscopy and Thermogravimetry are followed by physico-chemical assessments (Dynamic Light Scattering, Fast Field Cycling Nuclear Magnetic Resonance Relaxometry, High Performace Size Exclusion Chromatography and Fluorescence Spectroscopy in combination with research of humates hydration by means of High Resolution Ultrasonic Spectrometry and Densitometry). These chemical and physico-chemical characteristics are put into the correlation with the biological characteristics, i.e. biological activity of humates, which is assessed by a slightly modified method based on the determination of maize roots weight, length and number of lateral roots. Finally, the statistical approach is applied via Pearson’s correlation coefficient and as a pilot studies, two environmental applications of regenerated humic materials are designed, in the field of sorption of tetracycline antimicrobial and researching of regenerated lignited as a potential source of fermentable sugars.
|
|
|
Water-cation bridges in soil organic matter
Starostová, Anna ; Komendová, Renata (oponent) ; Kučerík, Jiří (vedoucí práce)
Degradation of soil in process of salinization, increasing temperature and following decreasing precipitation in recent years lead to expand of arid and semi-arid areas (now covering one-third of Earth’s land). Furthermore, being a global environmental problems could grow into a serious crisis worldwide if they were not solved properly. In this diploma thesis we connected all these issues and focused on contributing to the better understanding the role of sodium cations on water binding in soil organic matter under arid and semi-arid conditions. Our aim was to investigate the processes of formation and stability of water molecule bridges and cation-water molecule bridges in soil organic matter, strength of water binding and amount of bound water using differential scanning calorimetry. The saturation in sodium cation was studied in two concentration regions in order to simulate natural conditions in soils by lower Na-saturation (less than 100% saturation of binding sites) and over-saturated samples (more than 100% Na-saturation of binding sites) representing salty soils. Results confirmed the importance of ability of soil to gain water from air moisture, in fact, water content in soil increased with increasing relative humidity. It was observed that at higher water content in soil is water less strongly bound, which caused that water was easier to be released from soil. That seems to keep balance between soil and air humidity and therefore also optimal humidity in soil. Presence of sodium cations in samples had a negligible effect on amount of water in samples saturated up to 100% but facilitated better water binding in over-saturated samples. In over-saturated samples was also observed a stronger water binding even at higher water contents. Water molecule bridges were more stable in samples containing Na+. In fact, highest stability was observed in 10% saturated samples and increasing Na+ concentration caused a decrease in stability of molecule bridges. To sum up, formation of cation-water bridges showed to stabilize soil rigidity and have an impact on the strength and amount of water bound in soil which are crucial aspects of soil quality. Further research is needed in this field to bring more results that can help to optimize soil management in arid areas and also other areas with soil degradation.
|
|
|
Vztah mezi termo-oxidační stabilitou půdy a indikátory půdní kvality
Svatoň, Karel ; Doležalová Weissmannová, Helena (oponent) ; Kučerík, Jiří (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zaměřuje na využití termogravimetrie jako rychlé a nenáročné metody při analýze půdních vlastností a kvality. Většina z dnes používaných metod pro analýzu některých půdních vlastností je, na rozdíl od termogravimetrie, náročná především na předúpravu vzorků a čas analýzy. Předchozí výzkumy poukázaly na zajímavé korelace mezi termogravimetrií a některými půdními vlastnostmi, k jejich získání je však potřeba analyzovat půdy vystavené 76 % relativní vlhkosti. Cílem této práce bylo zjistit, zda lze podobné korelace dosáhnout i pro jiné relativní vlhkosti. Proto byly v této práci půdní vzorky analyzovány termogravimetrií při 43% relativní vlhkosti. Ta je bližší laboratorní vlhkosti vzduchu a také je snáze dosažitelná pro komerčně dostupné termogravimetry. Dalším cílem práce bylo zjistit, zda termogravimetrická data korelují i s jinými půdními vlastnostmi, především pak mikrobiologickými indikátory půdní kvality. Výsledky ukázaly, že termogravimetrická data půdních vzorků korelují se standardně používanými metodami i při 43% vlhkosti. Dále pak bylo zjištěno, že také korelují s vybranými mikrobiologickými parametry, jakými jsou například anaerobní amonifikace či aktivita ureázy. Tyto výsledky naznačují možnost využití termogravimetrie při analýze širšího spektra půdních vlastností, bez nutnosti předúpravy vzorků a při různých (aktuálních) půdních vlhkostech.
|
|
|
The hydration of hyaluronic acid
Průšová, Alena ; Šimon, Peter (oponent) ; Kučerík, Jiří (vedoucí práce)
Hydration is a crucial factor influencing the secondary structure and consequently the function of molecules present in living systems. Due to mutual affinity of water molecules, they form specific structures which composition and physical properties are affected by the presence of an extraneous molecule. Hyaluronan belongs to the group of biomolecules having large binding and retention capability for water. The aim of this work was to investigate the hydration of different molecular fractions hyaluronan and enumerate the amount of water in individual hydration layers. In the first part, the differential scanning calorimetry was used. In the second part of the work, based on the change in compressibility, the bound water was studied using high resolution ultrasonic spectroscopy.
|
|
|
Determination of PLA microplastics in soil by using pyrolysis methods
Románeková, Ivana ; Mravcová, Ludmila (oponent) ; Kučerík, Jiří (vedoucí práce)
Nowadays, plastic waste poses one of the greatest risks to the environment. Plastics affect the environment at all stages of their life cycle. Bioplastics have become widely used as a substitute for conventional plastics, without detailed examination of their behavior in real environmental conditions. As a result, it is assumed that they can accumulate in the environment and the question arose as to how to identify them. The main goal of this thesis is to develop a method based on sample pyrolysis that is suitable for the identification and determination of the amount of PLA microplastics in soil and other solid matrices. Three types of soils and sludge were used for analysis. These matrices were spiked to obtain concentration ranges 0,2% - 5,0%. The pyrolysis resulted in evolution of gases with the signals m/z 29, 43 and 44, witch originated from PLA and are suitable for qualitative and quantitative analysis. Analysis of PLA in sludge was more complicated due to similarity of gases evolved from pure matrices. We tested three approaches based on analysis of signal´s peak areas, intensities and temperatures of gas evolution. While the first approach failed, the last two approaches appeared to be promising for qualitative and quantitative analysis of PLA in the sludge. Several methods suitable for qualitative and quantitative analysis of even very small amounts of PLA in soils and sludge have also been designed/developed. These methods were based on analysis of the composition and dynamics of the released gases and the characterisctic degradation temperatures.
|
host ::
RSS.