Master's Thesis

The use of representatives of the aquatic ecosystem in predicting the effects of selected pharmaceuticals on this ecosystem

Final Thesis 8.07 MB

Author of thesis: Bc. Anna Měšťánková

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: doc. MVDr. Helena Zlámalová Gargošová, Ph.D.

Reviewer: Ing. Eliška Maršálková, Ph.D.

Abstract:

This master’s thesis deals with the assessment of the direct and indirect effects of selected pharmaceuticals, specifically oxytetracycline, diclofenac and ketoprofen, and their mixtures on representatives of the aquatic ecosystem, the crustacean Daphnia magna and duckweed Lemna minor. The theoretical part summarizes knowledge on the occurrence, fate and ecotoxicity of these substances in the aquatic environment.
The experimental part evaluates and compares the effects of individual pharmaceuticals and their mixtures in standard medium and after passage through the soil matrix, i.e. in soil percolate. This approach made it possible to assess the influence of soil on the bioavailability and toxicity of the studied substances. In D. magna, mortality, body length and reproduction were monitored, while in L. minor, growth parameters, chlorosis and the content of photosynthetic pigments were evaluated. The obtained results showed that the assessment of D. magna mortality or merely the number of duckweed fronds is insufficient for determining toxicity. Sublethal parameters, especially reproduction, root morphology and pigment content, showed more pronounced changes even at low concentrations of some pharmaceuticals.
Passage through the soil matrix partially reduced growth inhibition in L. minor and changed the response in D. magna in some tested variants; however, specific morphological and physiological changes were induced in both organisms. The thesis confirms the need to test mixtures and to monitor endpoints not only at the organismal level for an objective assessment of the risks of pharmaceuticals in the environment.

Keywords:

Pharmaceutical substances, oxytetracycline, diclofenac, ketoprofen, Daphnia magna, Lemna minor, multigenerational test, soil percolate

Date of defence

28.05.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

Process of defence

Studentka v rámci obhajoby diplomové práce prezentovala náplň, získané výsledky a závěry práce. Dále byly přečteny posudky vedoucí a oponentky a byly zodpovězeny otázky oponentky. V následné diskusi byly položeny dotazy: doc. Ing. T. Rozsypal, Ph.D. – Můžete popsat výsledky z pohledu významu platných číslic? Diplomatka odpověděla doplňující otázky členů komise, které byly v průběhu diskuze k dané problematice vzneseny. V diskuzi studentka prokázala velmi dobrou orientaci v dané problematice. Po diskusi následovalo hodnocení závěrečné práce. Diplomantka prokázala velmi dobré odborné znalosti z oblasti týkající se diplomové práce.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

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)

Diplomová práce Bc. Anny Měšťánkové byla zaměřena na environmentálně aktuální problematiku, konkrétně na posouzení účinků vybraných farmaceutik a jejich směsí na zástupce akvatických ekosystémů. Hodnoceny byly účinky oxytetracyklinu, diklofenaku a ketoprofenu na organismech Daphnia magna a Lemna minor, a to jak při přímé expozici, tak po průchodu roztoku léčiv půdní matricí.
Pro tyto účely studentka vypracovala obsáhlou a kvalitní rešerši v rámci, které prokázala schopnost pracovat s rozsáhlým množstvím informací, vhodně je syntetizovat a zasadit do širšího kontextu environmentální ekotoxikologie. Oceňuji zejména podrobnou charakteristiku vybraných léčiv z pohledu ekotoxicity a jejich osudu v prostředí ve vztahu k jejich fyzikálně-chemickým vlastnostem.
Experimentální část práce byla rozsáhlá a metodicky i časově poměrně náročná. Studentka realizovala multigenerační testy s Daphnia magna i růstové testy s Lemna minor, přičemž sledovala nejen běžné parametry toxicity, ale také subletální a fyziologické endpointy, jako jsou reprodukce, morfologie kořenů či obsah fotosyntetických pigmentů. Současně pravidelně pečovala o kultury D. magna s cílem zajistit testovací jedince odpovídajícího věku a kvality.
Při sumarizaci výsledků a jejich diskusi studentka prokázala schopnost interpretovat získaná data v kontextu odborné literatury. Diskuze je místy až velmi detailní a některé části výsledků by bylo možné interpretovat stručněji, celkově je v obsahově kvalitní a přináší řadu zajímavých souvislostí. Podobně závěr mohl být méně popisný a více sumarizovat hlavní výsledky práce.
Studentka během řešení diplomové práce pracovala samostatně a k laboratorní práci přistupovala aktivně. Své postupy i výsledky pravidelně konzultovala a připomínky vždy reflektovala.
Předložená diplomová práce splňuje veškeré požadavky kladené na diplomové práce na Fakultě chemické VUT v Brně, a proto ji doporučuji k obhajobě a hodnotím stupněm A – výborně.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of the Assignment Requirements A
Study and Processing of the Literature A
Use of Knowledge Gained from the Literature A
Quality of the Results A
Interpretation and Discussion of the Results B
Conclusions and Their Formulation B
Use of Consultations during the Preparation of the Thesis A
Overall Approach to the Assigned Tasks A

Grade proposed by supervisor: A

Předložená diplomová práce se zabývá posouzením přímých a nepřímých účinků vybraných léčiv, konkrétně oxytetracyklinu, diklofenaku a ketoprofenu, a jejich směsí na zástupce akvatického ekosystému, korýše Daphnia magna a okřehku Lemna minor. Téma práce je vysoce aktuální vzhledem k narůstajícímu výskytu reziduí farmak ve vodním prostředí a potřebě objektivního hodnocení jejich environmentálních rizik.
Studentka splnila zadání práce ve všech stanovených bodech. V teoretické části byla zpracována rešerše zaměřená na problematiku výskytu a účinků léčiv v akvatickém prostředí, včetně mechanismů jejich působení, transportu a možných dopadů na vodní organismy. Rešeršní část vychází z relevantních domácích i zahraničních odborných zdrojů a poskytuje dostatečný teoretický základ pro experimentální část práce.
Experimentální část práce je zaměřena na porovnání účinků vybraných léčiv a jejich směsí ve standardním médiu a po průchodu půdní matricí, tedy v půdním perkolátu. Tento přístup umožnil posoudit vliv půdy na biodostupnost a toxicitu sledovaných látek. U Daphnia magna byla sledována mortalita, délka těla a reprodukce, zatímco u Lemna minor byly hodnoceny růstové parametry, chloróza a obsah fotosyntetických pigmentů. Velmi pozitivně hodnotím zařazení subletálních endpointů, které umožnily citlivější posouzení účinků farmak i při nižších koncentracích.
Metodika práce je popsána přehledně. Použité experimentální postupy odpovídají charakteru diplomové práce a jsou vhodně zvoleny vzhledem ke stanoveným cílům. Výsledky jsou prezentovány systematicky formou tabulek a grafů a jsou doplněny odpovídajícím komentářem.
Diskuze výsledků je vedena věcně a studentka prokázala schopnost interpretovat získaná data v kontextu dostupné literatury. Z výsledků vyplynulo, že hodnocení mortality Daphnia magna či samotného počtu lístků okřehku nemusí být pro stanovení toxicity dostatečné, zatímco subletální parametry, zejména reprodukce, morfologie kořenů a obsah fotosyntetických pigmentů, vykazovaly významnější změny. Práce rovněž ukazuje, že průchod půdní matricí může modifikovat biologickou odezvu organismů a částečně ovlivnit toxicitu sledovaných látek. Oceňuji zejména důraz na hodnocení směsi farmak.
Po formální stránce je práce zpracována na odpovídající úrovni. Text je logicky členěn a odborná terminologie je používána správně. Grafické zpracování práce je přehledné. V práci se však místy vyskytují drobné stylistické a formální nedostatky, které však nesnižují celkovou odbornou úroveň práce.
Závěry práce jsou formulovány srozumitelně a vycházejí z dosažených experimentálních výsledků. Autorka správně poukazuje na skutečnost, že účinky farmak v akvatickém prostředí nelze spolehlivě hodnotit pouze na základě jednotlivě testovaných látek nebo jediného sledovaného parametru.
Celkově lze konstatovat, že diplomová práce splňuje požadavky kladené na diplomovou práci. Studentka prokázala schopnost samostatné odborné práce, orientaci v řešené problematice i schopnost experimentálního zpracování a interpretace výsledků. Oceňuji rovněž kritický přístup k interpretaci výsledků a identifikaci limitů experimentálního uspořádání, zejména ve vztahu k možným degradačním procesům léčiv během expozice a omezenému množství srovnatelných studií.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of the Assignment Requirements A
Logical Structure of the Thesis B
Quality of the Results A
Interpretation and Discussion of the Results B
Use of Literature and Citations B
Language Quality A
Overall Formal Quality of the Thesis A
Conclusions and Their Formulation B
Topics for thesis defence:
  1. 1. Jaká je základní strategie pro hodnocení ekotoxicity, resp. hlavní ekologické skupiny (trofické úrovně)? Uveďte příklady nejběžněji využívaných organismů v bateriích testů pro vodní prostředí a pro půdu.
  2. 2. Jaká další léčiva patří do seznamu látek pro snížení farmaceutického znečištění vodních toků? Zde můžete vložit dotazy. Pokud žádné nemáte, vložte mezeru.

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová