Browse
Recent Submissions
Now showing 1 - 5 of 21
- ItemVliv biodegradabilních polymerů na půdní vlastnosti a rostlinnou biomasu(Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická, ) Brtnický, Martin; Kučerík, Jiří; Bláha, Luděk; Cajthaml, TomášBiodegradabilní plasty jsou stále častěji využívány jako náhrada konvenčních, biologicky nerozložitelných, plastů. Nicméně, zatímco vliv konvenčních plastů a jejich fragmentů na životní prostředí je již rozsáhle studován, výzkum týkající se vlivu biodegradabilních plastů na půdu je zatím na počátku. První studie v této oblasti potvrdily opodstatněnou obavu týkající se možného vlivu biodegradace na rovnováhu půdních živin, nicméně detailní studie mechanismů, účinků na půdní mikrobiom, a především možných řešení doposud chyběly. Tato práce si klade za cíl tyto mezery alespoň částečně zaplnit. Z tohoto důvodu byla provedena série experimentů studujících vliv biodegradace poly-3-hydroxybutyrátu (P3HB) na půdy s variabilními vlastnostmi a růst rostlin. Studovány byly především vlivy na změnu aktivity půdního mikrobiomu, kvalitu půdní organické hmoty, tok živin, nárůst a kvalitu rostlinné biomasy a míru/ rychlost degradace P3HB. Byly také testovány možné přístupy pro potlačení negativního vlivu P3HB na růst rostlin. Výsledky prokázaly, že biodegradace P3HB způsobuje nárůst mikrobiální aktivity a určitý posun v biodiverzitě, nerovnováhu a změny v toku živin vytvářejících stres, který negativně ovlivnil růst rostlin. Jako možné snížení stresu se ukázala aplikace digestátu, který zmírnil negativní vliv biodegradace P3HB na růst rostlin. Biodegradabilní plasty, včetně P3HB, představují jednu z možností řešení plastového znečištění, nicméně, ani jejich vliv na životní prostředí není benigní. Proto je důležité důkladně pochopit jejich vliv na životní prostředí a předcházet tak potencionálním rizikům při jejich použití i likvidaci.
- ItemOsud mikroplastů PET v půdě a jejich vliv na půdní vlastnosti(Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická, ) Kameníková, Eliška; Kučerík, Jiří; Koutný, Marek; Gregor, TomášV posledních letech se mikroplasty, drobné plastové částice pronikající různými cestami do životního prostředí, staly předmětem intenzivního výzkumu i veřejného zájmu. Tyto částice se vyskytují v různých ekosystémech, přičemž půda je jedním z hlavních a zároveň nejméně prozkoumaných prostředí jejich výskytu. Zejména mikroplasty na bázi polyethylentereftalátu (PET), běžně využívaného například v obalových materiálech, představují potenciální riziko pro kvalitu půdy, její funkčnost a schopnost plnit její funkce. Tato dizertační práce se zaměřuje na studium osudu mikroplastů PET v půdě, jejich vlivem na fyzikální, chemické a biologické vlastnosti půdy a další dopady na klíčové půdní procesy, včetně cyklu dusíku. V rámci práce byla provedena série laboratorních experimentů se sedmi různými typy zemědělských půd, které byly kontaminovány částicemi PET o dvou různých velikostech samostatně i v kombinaci s močovinou jako externím zdrojem dusíku. Výsledky ukázaly, že mikroplasty PET ovlivňují jak abiotické (např. polní vodní kapacitu, termické vlastnosti, agregaci), tak i biotické vlastnosti půd (aktivitu půdních enzymů, respiraci, koncentraci sloučenin dusíku) a zároveň jsou sami ovlivněny. Osud mikroplastů se lišil podle typu půdy, velikosti částic a délky, tj. času, inkubace. Výsledky této práce přispívají k hlubšímu porozumění interakcím mezi mikroplasty a půdním prostředím a naznačují, že mikroplasty mohou mít dopad na zdraví půdy, její produktivitu i účinnost aplikovaných hnojiv v zemědělství.
- ItemStudium morfologických změn a vlastností nosičových Zieglerových-Nattových katalyzátorů v průběhu polymerace propenu(Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická, ) Kolomazník, Vít; Skoumal, Miroslav; Tocháček, Jiří; Merna, JanPráce se zabývá kinetickými profily dvou-periodových polymerací propenu s TiCl4 MgCl2 nosičovým Zieglerovým Nattovým katalyzátorem s dietérovým interním donorem. Popsán je vliv dvou metod charakterizujících první polymerační periodu, na kinetický profil druhé hlavní periody prováděné při 70 °C po dobu 90 min ve vsádkovém reaktoru z nerezové oceli. Kinetické profily druhých period byly zpracovány a charakterizovány dvěma kinetickými modely. Polymerační podmínky obou metod prvních period byly zvoleny tak, aby simulovaly podmínky průmyslového procesu. Jako první metoda byla zvolena desetiminutová polymerace ve vsádkovém reaktoru při sedmi teplotních úrovních od 10–70 °C v 350 ml kapalného propenu. U teplotních úrovních 20 a 40 °C byl také zjišťován vliv poměru kokatalyzátoru k titanu. Pro druhou metodu první periody byla použita Stopped flow (SF) aparatura s třídílným kaskádový reaktorem. Polymer připravený tímto způsobem byl reverzibilně terminován oxidem uhličitým, izolován a následně reaktivován ve vsádkovém reaktoru při druhé polymerační periodě. U této metody výzkum popisuje také typy použitých aktivačních zón, vliv koncentrace terminačních činidel a postup reverzibilní terminace katalyzátoru. Kinetické profily druhé polymerační periody byly zpracovány simplexovou optimalizační metodou do modelů vhodnými semi empirickými rovnicemi. Ty byly odvozeny z fundamentálních kinetických rovnic na základě deaktivace aktivních center podle prvního a druhého řádu. Kinetické konstanty těchto modelů popisují chování systému s předpolymerovaným katalyzátorem během druhé periody polymerace. Na základě korelace mezi podmínkami první polymerační periody a kinetickými konstantami byly diskutovány rozdíly a vhodnost modelů pro další matematické operace. Vzniklé předpolymerované katalyzátory i výsledné polymery byly analyzovány a charakterizovány pomocí strukturně-analytických metod. Vyhodnoceny byly vlastnosti jako molekulová hmotnost, polydisperzita, index toku, podíl ataktického propylenu a distribuce velikosti částic.
- ItemStudium vlivu rostlinných adaptogenů na životní prostředí(Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická, ) Valíčková, Jana; Opatřilová, Radka; Julinová, Markéta; Konopková, JanaSchisandra chinensis je divoce rostoucí liána pocházející z východní Asie. Je zařazena mezi rostlinné adaptogeny a její plody jsou v současnosti používány pro produkci potravinových doplňků s pozitivními účinky na lidské zdraví díky obsahu různých sekundárních metabolitů. Lignan schisandrin je dominantní bioaktivní látkou v plodech. Na druhou stranu lignany jsou známé pro své alelopatické nebo toxické účinky na jiné organismy (rostliny, zvířata). S. chinensis není v evropských ekosystémech přirozená a její ekotoxikologické vlastnosti, zejména v případě její intenzivní zemědělské produkce, nebyly dosud hodnoceny. Pomocí Soxhletovy extrakce byl připraven vodný extrakt z plodů S. chinensis, který simuloval přirozené vylouhování aktivních látek ze zralých plodů spadených do vody nebo na půdu. Extrakt byl použit v koncentracích 0.045 až 45 mg/L podle obsahu schisandrinu. Pro testy ekotoxicity byly vybrány modelové organismy Lemna minor, Daphnia magna a Thamnocephalus platyurus reprezentující vodní prostředí a kulturní plodiny Panicum miliaceum (jednoděložné) a Sinapis alba (dvouděložné) jako zástupci suchozemského prostředí. Během sedmidenní kultivace nízké koncentrace (0.045 a 0.09 mg/L) extraktu z S. chinensis nezpůsobily žádné změny v růstových parametrech nebo fotosyntetickém výkonu L. minor. Vyšší zatížení (0.45 a 0.9 mg/L) vyvolala signifikantní omezení v počtu rostlin, celkové listové ploše a čerstvé hmotnosti. Fotosyntetické parametry (základní fluorescence chlorofylu, kvantové výtěžky) byly ovlivněny pouze koncentrací 0.9 mg/L. Nejvyšší koncentrace 45 mg/L byla extrémně toxická pro rostliny okřehku a způsobila jejich smrt během prvních pěti dnů kultivace. Efektivní koncentrace (EC50) způsobující 50% letální účinek na D. magna byla stanovena na 0.045 mg/L po 24 hodinách a 0.015 mg/L po 48 hodinách. EC50 pro T. platyurus dosáhla 0.46 mg/L po 24 hodinách, tedy více než desetinásobně vyšší hodnota oproti D. magna. V případě suchozemských rostlin byla fytotoxicita extraktu testována na klíčivosti semen a růstu klíčních rostlin P. miliaceum a S. alba. Pouze nejvyšší koncentrace schisandrinu způsobila inhibici klíčení semen a růstu kořene a nadzemní části u obou druhů. Účinek nízkých koncentrací byl zanedbatelný a přídavek živin nepřispěl významně k potlačení negativního vlivu schisandrinu. Tato práce ukázala, že potenciální environmentálně relevantní koncentrace bioaktivních látek z S. chinensis může představovat vážné riziko pro vodní i suchozemské ekosystémy.
- ItemFluorescenční korelační spektroskopie ve studiu vlastností koloidních systémů(Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická, ) Marková, Kateřina; Pekař, Miloslav; Lehocký, Marián; Kapusta, PeterHydrogely jsou pro své vlastnosti vyhledávanou matricí pro medicínské účely. Často jsou tyto vlastnosti podmíněné jejich strukturou, proto je kladen důraz na přesně definovanou polymerní síť. Vrámci předložené dizertační práce byly různé typy hydrogelů zkoumány pomocí fluorescenční korelační spektroskopie (FCS) ve spojení smikroreologií. Spojení těchto metod se při zjišťování vlastností hydrogelů využívá minimálně, proto byla potřeba standardizace aoptimalizace metody. Pro tyto účely byly vybrány fluorescenčně značené silikátové nanočástice sneutrálním povrchovým nábojem. Vrámci optimalizace metody byly zjištěny limity přístroje, kdy se naměřené difúzní koeficienty ještě daly považovat zavalidní. Dále byly určeny parametry, které ovlivňují MSD křivku, tedy mají vliv také nasprávnost samotných naměřených dat. Jako modelový koloidní systém byl vybrán vodný roztok agarózy, který se vzávislosti nakoncentraci pohybuje vrozmezí viskoelastické kapaliny, až po tuhý hydrogel. Na něm byly testovány difúzní vlastnosti použitých nanočástic, ale také strukturní vlastnosti samotného systému. Byly zjištěny limitní koncentrace, kdy difúzní koeficient přestal být vybranou technikou detekovatelný. Tento limit se podařilo částečně posunout úpravou korelačního času, kdy ovšem rozptyl hodnot difúzního koeficientu byl velmi vysoký. Takto naměřené hodnoty byly srovnány sbezkalibrační metodou dvouohniskové fluorescenční korelační spektroskopie (2f-FCS). Dále byly zjišťovány změny vdifúzním koeficientu vzávislosti na typu přípravy vzorků. Současně stěmito experimenty byla provedena i obrazová analýza, která ve spojení sFCS přinesla zajímavé výsledky. Posledním experimentem, který přinesl informace o vlastnostech jak vložených nanočástic, tak polymerním systému, bylo vymývání částic ze struktury hydrogelu. Jako poslední a nejpokročilejší analýza polymerní sítě, která definovala systém novým, alternativním, způsobem, byla vybrána metoda maximální entropie a analýza pomocí log-normální distribuce difúzních koeficientů. Hodnoty získané těmito pokročilými analýzami byly podobné jako data vypočítaná matematickým modelem anomální difúze. Novým přístupem byl popis vlastností pomocí reologických modulů. Ty se získaly řadou přepočtů znaměřené autokorelační křivky. Výstupem byl tedy reologický modul získaný zmikroreologických dat. Tvar křivky je srovnatelný sklasickou (makro)reologií, nicméně číselné hodnoty jsou řádově nižší. Nejmenší částice se vcelé koncentrační řadě chovaly jako včistě viskózním prostředí, největší částice definovaly chování systému vzávislosti nakoncentraci od velmi viskózního po viskoelastické. Posledním typem měření bylo studium hyaluronanu pomocí vybraných nanočástic a dále pomocí jeho fluorescenčně značeného analogu. Veškeré metody, které byly použity ve studiu agarózového hydrogelu se aplikovaly na viskoelastický systém hyaluronanu, kdy se zjišťovala použitelnost vybraných metod pro nový koloidní systém.