|
|
Influence of bioplastics´ biodegradation on soil quality
Paluchová, Natálie ; Doležalová Weissmannová, Helena (oponent) ; Kučerík, Jiří (vedoucí práce)
Over the past decade, the society has brought attention to microplastics. They are produced by various industries and spread across the environment. For long time, they were considered inert, without further effect on plants and any other living organisms, however as recent studies found out, they might be a serious threat. Therefore, several researchers, including us, begun to focus on their transport and transformation in the environment. Most of the researchers, however, focus only on their presence in the marine and fresh waters and hence their behaviour in air and soil remains rather unclear. Furthermore, bioplastics has been brought to the media spotlight. They are presented as an ecological alternative to solve all the problems mentioned so far (and more). But what is often forgotten, their main advantage might also be their bottleneck. For that reason, this master's thesis focuses on negative effects associated with the presence of microplastics (specifically poly-(R)-3-hydroxybutyrate bioplastic) in soils as their common receptor. We combined respirometry, elemental analysis, thermogravimetry and enzymatic assays to investigate physico-chemical changes in soil induced by the presence of the bioplastic. Our results showed a negative effect on soil organic matter and water retention in the soil. In this sense, priming effect was widely investigated as acceleration and also retardation of soil organic matter decomposition took place. We registered different influence of selected concentrations of biopolymer on the soil and also the influence of soil properties on the course of degradation. Last but not lest, increased enzymatic activities clearly suggested impact of biopolymer presence on the microbial community. Such findings let us conclude, that biopolymer addition leads to long-term impact on a range of soil ecosystem services.
|
|
|
Derivatizace hyaluronanu sodného jakožto nástroj pro zvýšení stability modelové artificiální synoviální kapaliny
Hrochová, Eliška ; Mravec, Filip (oponent) ; Kalina, Michal (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá optimalizací postupu modifikace kyseliny hyaluronové pro přípravu artificiálních synoviálních kapalin. Na základě literární rešerše byla pro modifikaci zvolena aminokyselina alanin. Hlavním cílem bylo zlepšení mechanických a stabilitních vlastností artificiální synoviální kapaliny. Charakterizace byla provedena pomocí DLS mikroreologie, makroreologie, termogravimetrické analýzy (TGA), víceúhlového rozptylu světla spojeného s asymetrickou frakcionací tokem pole (AF4-MALS ) a infračervené spektroskopie (FTIR). Teoretická část této práce se zaměřuje na pohybový aparát, popis synoviální kapaliny a roli hyaluronanu v metabolismu. V rámci diplomové práce byla modifikována artificiální synoviální kapalina, jejíž příprava byla stěžejním bodem předešlé bakalářské práce. Experimentální část se zaměřuje na postup modifikace hyaluronanu, srovnání vzorků artificiálních synoviálních kapalin bez modifikace, obsahující modifikovaný hyaluronan a s modifikovaným hyaluronanem i chondroitin sulfátem. Připravené vzorky byly hodnoceny z hlediska viskoelastických vlastností, časové a enzymatické stability. Pro srovnání byl použit i volně dostupný viskosuplement Orthovisc® a reálná koňská synovie.
|
|
|
Osud mikroplastů v půdě
Kameníková, Eliška ; Řezáčová, Veronika (oponent) ; Kučerík, Jiří (vedoucí práce)
Problematika mikroplastů, malých plastových částeček unikajících do životního prostředí, je dnes velmi diskutovaným tématem. Ukazuje se totiž, že mikroplasty nejsou zcela inertní a mají vliv na jednotlivé složky životního prostředí. Existují studie popisující negativní vliv mikroplastů například na faunu a flóru nebo na lidské zdraví, vlivy na kvalitu půdy ale stále nejsou dostatečně popsány. Tato práce si klade za cíl sledovat některé krátkodobé a střednědobé účinky které by mikroplasty na půdu mohly mít. V rámci této práce byla provedena série experimentů s cílem zmapovat osud mikroplastů v půdě. Sledovány byly změny termické stability půdní organické hmoty, půdní respirace, množství vody a půdní agregace v závislosti na čase inkubace. Testovány byly tři typy zemědělské půdy (černozem, kambizem a černice), které byly kontaminovány různými koncentracemi mikroplastů PET a pryže z pneumatik. Výsledky práce potvrdily specifické účinky mikroplastů na vlastnosti půdy, které byly pozorovány i u neinkubovaných vzorků (tedy v čase inkubace 0 měsíců), mikroplasty se v půdě nechovaly inertně a měly vliv například na vlastnosti, texturu a respiraci půdy.
|
|
|
Pyrolytický grafit
Chýlková, Adéla ; Adam, Ondřej (oponent) ; Němec, Karel (vedoucí práce)
Smyslem této bakalářské práce bylo sepsání literární rešerše shrnující poznatky o materiálech na bázi uhlíku, experimentální stanovení teplotní roztažnosti a termováhy vzorků různých typů grafitu a vyhodnocení naměřených dat. Rešeršní část práce popisuje většinu současně známých druhů uhlíkatých materiálů, přičemž byl kladen důraz zejména na charakteristiku pyrolytického grafitu. Druhá část práce je zaměřena na experimentální stanovení teplotní roztažnosti a termováhy na vybraných vzorcích grafitu (přírodní, expandovaný, lisovaný expandovaný a pyrolytický grafit). K řešení tohoto úkolu bylo použito metody dilatometrické analýzy a termogravimetrie. Závěrem byla data měření zpracována do grafů a příslušných tabulek, ze kterých byly odvozeny patřičné závěry.
|
|
|
Vývoj metod pro rychlou analýzu půdy
Křivánková, Zuzana ; Doležalová Weissmannová, Helena (oponent) ; Kučerík, Jiří (vedoucí práce)
Předložená diplomová práce si klade za cíl rozšířit využití termogravimetrie pro analýzu obsahu organického C a celkového N v půdách. Přednosti termogravimetrie oproti konvenčním analytickým metodám tkví především v její rychlosti, nenáročnosti na předúpravu vzorku a nízké spotřebě chemických látek a rovněž také univerzálnosti – lze ji využít pro analýzu rozličných typů půd. Dosud provedené výzkumné práce prokazují korelace mezi termogravimetrickými daty a některými vlastnosti půd. V minulosti byly pro tyto účely termogravimetrií analyzovány neporušené půdy vystavené relativní vlhkosti 76 %. Tuto vlhkost je ale problematické dosáhnout a udržet pro většinu termogravimetrů. Nicméně, v jiné práci bylo ukázáno, že korelace lze pozorovat i u zemědělských půd vystavených nižší RH. Proto se lze domnívat, že korelace mezi TG daty existuje u půd vystavených jakékoliv RH. TG by pak bylo možné využít pro analýzu vlastností půdy za jakýchkoliv známých RH podmínek. Cílem této práce bylo ověřit tuto hypotézu a pokusit se do vztahů mezi TG a půdními vlastnostmi inkorporovat znalost RH. Z tohoto důvodu byly v této práci analyzovány neporušené půdy vystavené relativní vlhkosti 30, 55 a 76 %. Byla prokázána existence závislosti mezi obsahem organického uhlíku a hmotnostním úbytkem mezi 320 a 330°C a mezi celkovým obsahem dusíku a hmotnostním úbytkem mezi 410 a 420°C nezávisle na relativní vlhkosti. Na jejím základě byly odvozeny rovnice, které umožňují za pomocí hmotnostních úbytků a znalosti relativní vlhkosti stanovit obsah organického C a celkového N pro relativní vlhkost v rozsahu 43 % - 76 %. Nicméně díky nízkému počtu testovaných vlhkostí se stále jedná o předběžný odhad, který je nutno dále zpřesnit analýzou půdních vzorků při dalších vlhkostech.
|
|
|
Mechanické vlastnosti a struktura směsí recyklovaného polyetylénu a velmi nízko hustotního polyetylénu
Kocandová, Jana ; Poláček, Petr (oponent) ; Bálková, Radka (vedoucí práce)
Analyzován byl recyklovaný materiál z obalových polyetylénových fólií z tří měsíční produkce od tří dodavatelů (Třinec, Chlebičov a Olomouc) a dál materiál, který nevyhověl při zpracování vyfukováním. Studován byl také vliv přídavku velmi nízko hustotního polyetylénu (LLDPE) k recyklovanému materiálu z hlediska složení, indexu toku taveniny a mechanických vlastností. K analýze byla použita metoda diferenční kompenzační kalorimetrie, termogravimetrie a indexu toku taveniny. Mechanické vlastnosti byly měřeny v tahu na deskách o tloušťce 1 mm. Recyklovaný materiál obsahoval 40–65 % LLDPE, malé množství polypropylénu a malé množství vápence. Obsah nízko hustotního polyetylénu (LDPE) a LLDPE se lišil v rámci jednotlivých dodavatelů a tím kolísaly také mechanické vlastnosti. Výsledky ukázaly rozdíl v kvalitě třídění PE fólií u jednotlivých dodavatelů. Odlišná zpracovatelnost reklamovaného materiálu, byla způsobená tím, že se skládal téměř výhradně z LLDPE. Přídavek LLDPE k recyklovanému materiálu v rozsahu 5–20 % zvýšil MFI o 13–78 %. Mechanické vlastnosti směsí bohaté na LLDPE byly velmi blízké vlastnostem čistého LLDPE. Přítomnost LDPE výrazně ovlivnila pouze pevnost při přetržení. Směsi byly vyhodnoceny jako nemísitelné, ale s vysokou afinitou složek s rostoucím obsahem LLDPE. Ani jeden ze vzorků nebyl chemicky degradovaný. Běžně prováděné metody kontroly v provozu, především měření MFI, nejsou schopné u recyklovaného materiálu rozlišit obsah LDPE a LLDPE. Doporučit lze pouze kalorimetrickou analýzu.
|
|
|
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.
|
|
|
Detekce PET mikroplastů v půdách
Kameníková, Eliška ; Doležalová Weissmannová, Helena (oponent) ; Kučerík, Jiří (vedoucí práce)
Využití plastů je spojeno i s jejich postupnou degradací. Ta vede k tvorbě mikroplastů, tj. milimetrových částeček, které mohou způsobovat problémy v životním prostředí. V současné době probíhají rozsáhlé studie detekující mikroplasty ve vodách, výzkum mikroplastů v půdách jsou však limitované nedostatkem vhodných analytických metod. Tato práce si klade za cíl ověřit možnosti detekce PET mikroplastů v různých druzích půd založených na výsledcích z metody termogravimetrie. Termogravimetrická data byla vyhodnocována dvěma způsoby, tj. s využitím slepého vzorku a za pomocí rekalibrovaného univerzálního půdního standardu. Výsledky ukázaly, že termooxidační vlastnosti PET mikroplastů nejsou ovlivněny typem půdy, ale naopak, PET ovlivňuje jak termooxidační chování půdy, tak i půdní procesy. Dále bylo potvrzeno, že k analýze mikroplastů lze využít i rekalibrované rovnice univerzálního půdního modelu.
|
|
|
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.
|
|
|
Výzkum interakce vodíku s vakacemi, dislokacemi a hranicemi zrn v Ti
Knapp, Jan ; Čížek, Jakub (vedoucí práce) ; Vlach, Martin (oponent)
Tato práce pojednává o systému titanu a vodíku. Intersticiální tuhé roztoky a hydridy jsou předmětem intenzivního zkoumání, teoretického i experimentálního. Bylo dokázáno, že vodík absorbovaný do kovové mříže titanu snižuje formační energii defektů a tak působí, jako takzvaný defactant. Jako detergenty (surfactants), snižují povrchové napětí tekutin, snižují defactanty v pevných látkách formační energii defektů. Také bylo dokázáno, že vodík je absorbován kovovou mříží titanu poměrně snadno, pokud je obklopen atmosférou vodíku o vysoké teplotě, nebo tlaku, nebo například roztokem, ve kterém má vodík velkou fugacitu. Rozdílné způsoby dopování titanu vodíkem vedou k jiným vlastnostem konečného vzorku. Krom obyčejného, hrubozrnného titanu, bude v této práci zkoumán vzorek ultra-jemnozrnný, kvůli vysoké koncentraci defektů. Pozitronová annihilační spektroskopie, nedestruktivní experimentální technika pro studium defektů, spojených s volným objemem, bude pro tuto práci nejdůležitější. Dále bude používána metoda rentgenové difrakce, měření Vickersovi mikro-tvrdosti a diferenční skenovací kalorimetrie. Nakonec budeme velmi využívat existujících výpočetních balíčků, založených na DFT, jako je VASP, či program Pos330, který se používá k výpočtu doby života pozitronu.
|
host ::
RSS.