Master's Thesis

Factors influencing microplastic – metal interactions

Final Thesis 3.05 MB

Author of thesis: Bc. Valeriia Ulianova

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Mgr. Helena Doležalová Weissmannová, Ph.D.

Reviewer: Ing. Veronika Řezáčová, Ph.D.

Abstract:

This thesis examines the interactions between ions of hazardous elements and microplastics,
while analysing the influence of various factors on the sorption of these ions onto the surface
of microplastics.
The aim of the thesis was to analyze the factors influencing the sorption behavior of metal ions on microplastics and to experimentally verify the adsorption of selected elements.
As part of the thesis, a literature review focused on this topic was conducted,  and an experimental methodology for evaluating sorption was proposed and validated. The experimental part focused on the study of the adsorption of Pb, Cd, Zn, Ni, and Hg ions  on microplastics made of polyethylene (PE) and polypropylene (PP). The experiments were carried out in Milli-Q water and artificial seawater to assess the influence of polymer type and
environment on the adsorption process.
Flame atomic absorption spectrometry (F-AAS) and an AMA 254 analyzer were used 
to determine the concentrations of metal ions. Based on the experimental data, adsorption
characteristics were evaluated and isotherms were determined using the Langmuir, Freundlich, and Temkin models.

Keywords:

microplastic, risk elements, PP, PE, AAS, AMA, adsorption, sea water, Langmuir isotherm, Freundlich isotherm, Temkin isotherm

Date of defence

28.05.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Studentka seznámila členy komise s náplní a výsledky své diplomové práce. Následovalo čtení posudků vedoucí a oponentky a byly zodpovězeny položené otázky. S dalšími dotazy se přidali ostatní členové komise: doc. Mgr. M. Vašinová Galiová, Ph.D. – Mohly být výsledky ovlivněny citlivostí metody FAAS? prof. Ing. J. Krajčovič, Ph.D. – Jaká byla historie vzorků mikroplastů? doc. Mgr. R. Komendová, Ph.D. – Jaký byl materiál testovacích nádob? doc. Ing. P. Krystyník, Ph.D. – Jaký tvar mohl mít Vámi použitý mikroplast? Diplomantka pohotově reagovala na všechny doplňující otázky členů komise, které byly v průběhu diskuze k dané problematice vzneseny. V diskuzi diplomantka prokázala výbornou orientace v dané problematice. Po diskusi následovalo hodnocení závěrečné práce. Diplomantka prokázala nejen výborné odborné znalosti, ale i schopnost samostatné prezentace dosažených výsledků.

Language of thesis

Czech

Faculty

Fakulta chemická

Department

Institute of Chemistry and Technology of Environmental Protection

Study programme

Environmental Chemistry and Technology (NPCP_ECHT)

Composition of Committee

doc. Mgr. Renata Komendová, Ph.D. (člen)
doc. Mgr. Michaela Vašinová Galiová, Ph.D. (předseda)
doc. MVDr. Helena Zlámalová Gargošová, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Jozef Krajčovič, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Jiří Másilko, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Pavel Krystyník, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Tomáš Rozsypal, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Mgr. Helena Doležalová Weissmannová, Ph.D.

Studentka Bc. Valeriia Ulianova zpracovala diplomovou práci na téma Faktory ovlivňující interakce mikroplastů a kovů v životním prostředí. Cílem práce bylo zhodnotit vliv vybraných faktorů na sorpční chování iontů vybraných rizikových prvků na povrchu mikroplastů a tyto poznatky experimentálně ověřit.
Teoretická část práce je zpracována velmi pečlivě a přehledně. Studentka prokázala schopnost orientace v rozsáhlé odborné literatuře, vhodně shrnula současný stav poznání problematiky mikroplastů, jejich vlastností a interakcí s rizikovými prvky a logicky strukturovala kapitoly zaměřené na faktory ovlivňující sorpční procesy. Teoretická část tvoří kvalitní a solidní základ pro experimentální práci.
Experimentální část byla zpracována na dobré úrovni. Studentka zvládla návrh a realizaci laboratorních experimentů, práci s analytickými metodami (FAAS, AMA 254) i základní charakterizaci mikroplastů. Naměřená data byla zpracována systematicky a byly aplikovány vhodné adsorpční modely (Langmuirova, Freundlichova a Temkinova izoterma). Výsledky jsou prezentovány přehledně, včetně grafického a tabulkového zpracování.
Výhrady mám především k interpretaci některých výsledků, která mohla být místy hlubší a více provázaná s teoretickými poznatky a literárními zdroji. U některých sorpčních trendů by bylo vhodné podrobněji diskutovat možné mechanismy interakce a jasněji zhodnotit význam rozdílů mezi jednotlivými systémy. Tyto připomínky však nemají zásadní vliv na celkovou kvalitu práce a lze je považovat za drobné.
Celkově je diplomová práce zpracována svědomitě, samostatně a na dobré odborné úrovni. Zadání práce bylo splněno ve všech bodech a práce má praktický i odborný přínos v oblasti environmentální chemie.
Diplomovou práci doporučuji k obhajobě a navrhuji hodnotit známkou A – výborně.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků zadání A
Studium literatury a její zpracování A
Využití poznatků z literatury B
Kvalita zpracování výsledků A
Interpretace výsledků, jejich diskuse B
Závěry práce a jejich formulace A
Využívání konzultací při řešení práce A
Celkový přístup k řešení úkolů A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Veronika Řezáčová, Ph.D.

Předkládaná diplomová práce Bc. Valeriie Ulianovy na téma „Faktory ovlivňující interakce mikroplastů a kovů v životním prostředí“ se věnuje aktuálnímu tématu v oblasti environmentální chemie, a to sorpci kovů na mikroplastech a faktorům, které tento proces ovlivňují (typ polymeru, pH, salinita, prostředí apod.). Konkrétně je sledována sorpce 5 kovů na dvou typech plastů ve dvou prostředích.
Tato diplomová práce má celkem 64 stran. Teoretická část naplňuje 23 stran a systematicky zpracovává problematiku mikroplastů - jejich toxikologii, environmentální dopady a metody využívané k analýzy. Zároveň jsou zde výstižně popsány faktory ovlivňující sorpci (pH, salinita, velikost částic, stárnutí atd.).
V experimentální části je 8 stran věnováno obvyklému souhrnu chemikálií a metod, včetně jejich kalibrací a hodnot LOD a LOQ. Jsou zde popsány také sorpční experimenty a jejich základní vyhodnocení.
Kapitola „Výsledky a diskuze“ naplňuje 17 stran. Výsledky jsou nejprve zpracovány v grafické podobě jako adsorpční křivky jednotlivých kovů dle typu mikroplastu a dle prostředí. Následně jsou data vyhodnocovány pomocí třech modelů adsorpčních izoterem. Výsledky jsou logicky uspořádány a systematicky popsány. Zde by mohla být rozšířena diskuze s ohledem např. na srovnání s relevantními dostupnými studiemi.
Závěr práce shrnuje hlavní poznatky. V práci je čerpáno z 56 literárních zdrojů.
V překládané diplomové práci se vyskytuje minimum formálních nedostatků (pozor na počet platných číslic a jednotku L/m∙g). 
Tato práce ve svém rozsahu, se získanými výsledky a jejich zpracováním splňuje požadavky na závěrečnou diplomovou práci. Práci doporučuji k obhajobě a hodnotím stupněm A – výborně.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků zadání A
Logické členění práce A
Kvalita zpracování výsledků B
Interpretace výsledků, jejich diskuse C
Využití literatury a její citace A
Úroveň jazykového zpracování A
Formální úroveň práce – celkový dojem A
Závěry práce a jejich formulace A
Topics for thesis defence:
  1. Na str. 36, tabulka 9 nejsou uvedeny parametry metody pro Hg. Můžete uvést alespoň LOD a LOQ hodnoty?
  2. Proč podle Vás nejlépe popisuje adsorpční data Freundlichova izoterma a co to vypovídá o povrchu mikroplastů a mechanismu sorpce?
  3. Při sledování výsledků, např. pro Pb, je na Obrázku 22 a 23 (str. 39) patrné, že se více sorbuje Pb na polyelhylen. Po vyhodnocení Langmuirovy izotermy uvádíte na str. 43, že “nejvyšší hodnota maximální sorpční kapacity qmax je dosažena u polypropylenu (PP) v prostředí MilliQ vody (1,610 mg/g)…. U polyethylenu (PE) jsou hodnoty qmax nižší. Můžete ukázat konkrétní vyhodnocení Langmuirovy izotermy a vysvětlit rozdíl mezi průběhem sorpce a qmax?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová