Bachelor's Thesis

Selection and optimization of measured wavelengths in a spectral sensor for drinking water monitoring

Final Thesis 788.23 kB

Author of thesis: Sára Lattenbergová

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Mgr. Martina Repková, Ph.D.

Reviewer: doc. Mgr. Renata Komendová, Ph.D.

Abstract:

This bachelor thesis focuses on the application of a prototype UV–VIS spectrophotometer for the determination of selected drinking water quality parameters. The theoretical part summarizes the principles of spectrophotometric measurement, optical properties of water, and the characteristics of turbidity, colour, and UV254. It also includes an overview of spectral sensor applications in water quality monitoring. The experimental part describes the prototype UV–VIS spectrophotometer and measurement conditions. Calibration solutions were prepared, calibration curves were evaluated, and measurements in demineralized and drinking water were compared. Suitable wavelengths for individual parameters were selected and the influence of turbidity, colour, and UV254 on signal intensity was assessed. The results confirmed the potential of the proposed system for water quality monitoring and provided a basis for further optimization.

Keywords:

UV–VIS spectrophotometry, spectral sensor, drinking water, turbidity, colour, UV254, calibration

Date of defence

15.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaCznamka

Grading

C

Process of defence

Studentka seznámila členy komise s náplní a výsledky své bakalářské práce. Následovalo čtení posudků vedoucí a oponentky a byly zodpovězeny vznesené dotazy. S dalšími otázkami se přidali ostatní členové komise: doc. MVDr. H. Zlámalová Gargošová, Ph.D. – Jak složité by bylo pro běžného uživatele využití senzoru? doc. Mgr. R. Komendová, Ph.D. – Jaká by byla cena senzoru? doc. Ing. P. Krystyník, Ph.D. – Jaké jsou důvody použití dvou různých kyvet při optimalizaci? Ing. T. Chorazy, Ph.D. – Mohl by být senzor využitý pro monitorování dalších parametrů kvality vod? Studentka reagovala na doplňující otázky členů komise, které byly v průběhu diskuze k dané problematice vzneseny. V diskuzi studentka prokázala orientace v dané problematice. Po diskusi následovalo hodnocení závěrečné práce. Studentka prokázala dobré znalosti a schopnost prezentace dosažených výsledků.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Environmental Chemistry, Safety and Management (BPCP_ECHBM)

Composition of Committee

doc. Mgr. Renata Komendová, Ph.D. (předseda)
doc. MVDr. Helena Zlámalová Gargošová, Ph.D. (místopředseda)
prof. Ing. Jaromíra Chýlková, CSc. (člen)
doc. Ing. Pavel Krystyník, Ph.D. (člen)
Ing. Tomáš Chorazy, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Mgr. Martina Repková, Ph.D.

Bakalářská práce Sáry Lattenbergové je velmi aktuální, neboť reaguje na rostoucí nároky na kvalitu pitné vody a potřebu jejího efektivního a kontinuálního monitorování pomocí moderních senzorických metod. Náročnost práce spočívala v nutnosti skloubit teoretické principy optického měření s praktickým testováním prototypového zařízení v laboratorních i reálných podmínkách.
Práce vznikla na základě spolupráce s firmou (Resideo Technologies a Ademco CZ, s.r.o., jejíž požadavek byl otestovat prototyp UV–VIS spektrofotometru v demineralizované a pitné vodě.
V teoretické části byla vypracována rešerše zaměřená na ukazatele kvality vody a jejich spektrální vlastnosti. V experimentální části byl otestován prototyp UV–VIS spektrofotometru, analyzována získaná data a porovnány výsledky měření v demineralizované a pitné vodě. Metodický přístup byl systematický – od přípravy kalibračních roztoků až po detailní vyhodnocení standardních analytických parametrů.
Studentka identifikovala vhodné vlnové délky pro měření zákalu (rovnováha mezi citlivostí a stabilitou) a pro stanovení barvy. Byla provedena analýza vlivu matrice. Prokázalo se, že reálná matrice pitné vody mírně zvyšuje hodnoty LOD a LOQ ve srovnání s demineralizovanou vodou, avšak metoda zůstává dostatečně citlivá. Významným přínosem je sledování vzájemného ovlivnění zákalu, barvy a UV254, což poskytuje cenné podklady pro budoucí korekci výsledků v reálném provozu. Studentka potvrdila, že dosažené meze kvantifikace (LOQ) jsou výrazně nižší než legislativně stanovené limity (např. u zákalu pod 5 NTU a u barvy pod 20 mg Pt/l), což potvrzuje praktickou použitelnost senzoru.
Práce je logicky strukturovaná, studentka pracovala samostatně a řádně citovala všechny použité zdroje.
K práci mám pár připomínek. Bylo by vhodné se věnovat podrobněji rešerši, lépe zpracovat některé z kapitol. Vzhledem k rozsáhlému kvantu dat by bylo vhodné v experimentální části více rozvést výsledky a lépe diskutovat.
Předložená bakalářská práce Sáry Lattenbergové splňuje všechny požadavky kladené na tento typ závěrečné práce. Práci doporučuji k obhajobě s celkovým hodnocením B.
Evaluation criteria Grade
Kvalita zpracování výsledků C
Interpretace výsledků, jejich diskuse C
Závěry práce a jejich formulace C
Využívání konzultací při řešení práce B
Celkový přístup k řešení úkolů B
Splnění požadavků zadání A
Studium literatury a její zpracování B
Využití poznatků z literatury B

Grade proposed by supervisor: B

Předložená bakalářská práce studentky Sáry Lattenbergové se zabývá výběrem vhodných vlnových délek pro prototyp UV–VIS spektrálního senzoru určeného pro monitorování vybraných parametrů kvality pitné vody. Téma práce je aktuální a z praktického hlediska zajímavé, neboť reaguje na současný trend využívání kompaktních senzorických systémů pro průběžné sledování kvality vody.
Zadání práce bylo splněno. Teoretická část poskytuje dostatečný přehled řešené problematiky, místy se však některé informace neustále opakují nejen v rámci teoretické části, ale následně také při interpretaci výsledků. Domnívám se rovněž, že při popisu základních ukazatelů kvality vody a hydrochemických souvislostí mohly být ve větší míře využity standardní české odborné literární zdroje, místo zahraniční literatury, a studentka se tak mohla vyhnout nepřesným formulacím. Práce je logicky členěna a pozitivně hodnotím provedené experimenty a porovnání výsledků v demineralizované a pitné vodě.
Z pohledu analytické chemie však postrádám hlubší diskusi některých metrologických aspektů navrženého systému. Výsledky jsou vyhodnocovány na základě signálu detektoru vyjádřeného v jednotkách count, avšak není diskutována dlouhodobá stabilita měřeného signálu. Není také zcela zřejmé, jak by byly výsledky získané na prototypu porovnatelné s paralelním měřením na standardních přístrojích nebo s běžně používanými spektrofotometrickými veličinami. Za nejslabší část práce považuji vyhodnocení měření barvy v pitné vodě (obr. 7). Grafy závislosti intenzity signálu na koncentraci vykazují velmi špatnou linearitu a z analytického hlediska je nelze považovat za vyhovující pro kvantitativní stanovení. Přesto jsou některé závěry formulovány poměrně jednoznačně a chybí podrobnější ověření, že měření probíhalo v oblasti platnosti Lambertova–Beerova zákona.
Přes uvedené připomínky doporučuji bakalářskou práci k obhajobě a hodnotím ji známkou B.
Připomínky
- nevhodná a neodborná terminologie (světlo x záření, absorpce x absorbance, absorpční spektroskopie)
- nepřesné informace „Z pohledu optických vlastností rozpuštěné látky přispívají k absorpci, zejména v UV oblasti“ (str. 11)
- str. 20 – chybně uvedena délka kyvet 1 a 2 mm
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků zadání A
Logické členění práce A
Kvalita zpracování výsledků C
Interpretace výsledků, jejich diskuse C
Využití literatury a její citace B
Úroveň jazykového zpracování B
Formální úroveň práce – celkový dojem B
Závěry práce a jejich formulace C
Topics for thesis defence:
  1. 1. V práci jsou rozdíly mezi měřením v demineralizované a pitné vodě opakovaně vysvětlovány přítomností dalších látek v matrici pitné vody. Na základě jakých výsledků lze tento závěr podložit? Byl proveden základní rozbor použitého vzorku pitné vody?
  2. 2. Tab. 1 a 2 – jaká veličina se skrývá pod označením UV254 a jak byly tyto hodnoty získány? Vysvětlete prosím souvislost mezi tabulkami, z textu to není zcela zřejmé.
  3. 3. Jak byly vypočteny hodnoty LOD a LOQ?

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová