Bachelor's Thesis

Evaluation of the impact of selected pharmaceuticals on soil and aquatic ecosystems

Final Thesis 1.05 MB

Author of thesis: Bc. Andrea Gábrišová

Acad. year: 2025/2026

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

Reviewer: Ing. Eliška Maršálková, Ph.D.

Abstract:

The occurrence of various pharmaceutical groups, such as antibiotics and non-steroidal anti-inflammatory drugs (NSAID), has been recorded worldwide across different environmental compartments. Their bioaccumulation may be increased by the application of treated wastewater as irrigation water to agricultural soils within the circular economy framework. This bachelor´s these aimed to determine the effects of oxytetracycline (an antibiotic) and ketoprofen (an NSAID) on non-target organisms. As model organisms, one representative of the aquatic ecosystem, Lemna minor, and two representatives of the soil ecosystem, Enchytraeus crypticus and Orthonychiurus rectopapillatus, were selected. For L. minor, organismal endpoints (number of fronds and the root length) and suborganismal enpoints (concentration of photosynthetic pigments) were studied following the exposure to the tested substance at concentrations ranging from 1 to 1000 µg/l. For the soil organisms , mortality and reproduction were studied at concentrations ranging from 1 to 100 mg/kg. For L. minor the most sensitive endpoint was proven to be the root elongation, triggering a response even at the lowest concentration for both pharmaceuticals. In terms of organismal endpoints, oxytetracycline appears to be more phytotoxic, whereas ketoprofen exhibited more toxic effects at the suborganismal level. For E. crypricus, both pharmaceuticals induced changes in both mortality and reproductivity starting from the lowest concentration, with oxytetracycline showing a stronger effect. Oxytetracycline also had a highly toxic effect on the reproduction of O. rectopapillatus, while ketoprofen has shown a weaker impact on the organism.

Keywords:

Ketoprofen, oxytetracycline, wastewater, Lemna minor, Enchytraeus crypticus, Orthonychiurus rectopapillatus

Date of defence

11.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Studentka v prezentaci představil cíle, náplň a nejdůležitější výsledky své bakalářské práce. Dále byly přečteny posudky vedoucí a oponentky a byly zodpovězeny otázky od oponentky. V rámci obhajoby práce byly položeny také tyto otázky: doc. Mgr. M. Vašinová Galiová, Ph.D. – Můžete blíže popsat používané chemikálie? doc. Ing. J. Malá, Ph.D. – Sledovala jste i citlivost jednotlivých pohlaví v prováděném testu? Studentka velmi pohotově reagovala na veškeré doplňující otázky členů komise, které byly vzneseny k dané problematice řešené bakalářské práce. V následující diskusi prokázal výbornou schopnost orientace, jak v teoretických, tak praktických aspektech práce. Po diskusi následovalo hodnocení závěrečné práce.

Language of thesis

Slovak

Faculty

Department

Study programme

Applied Analytical, Environmental and Forensic Chemistry (BPCP_AAEFCH)

Composition of Committee

doc. MVDr. Helena Zlámalová Gargošová, Ph.D. (předseda)
doc. Mgr. Renata Komendová, Ph.D. (člen)
doc. Mgr. Michaela Vašinová Galiová, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Jozef Krajčovič, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Jitka Malá, Ph.D. (člen)

Předložená bakalářská práce se zabývá aktuální problematikou výskytu farmaceutik v životním prostředí a hodnocením jejich potenciálních ekotoxikologických účinků na vybrané zástupce půdních a akvatických ekosystémů. Téma práce je environmentálně významné zejména v souvislosti s narůstajícím využíváním vyčištěných odpadních vod pro závlahové účely a s rizikem šíření reziduí léčiv v jednotlivých složkách životního prostředí.
Teoretická část je zpracována přehledně a logicky, shrnuje problematiku výskytu farmaceutik v odpadních vodách, jejich osudu v životním prostředí, možností odstraňování v čistírnách odpadních vod i potenciálních dopadů na necílové organismy. Studentka využila celou řadu relevantních aktuálních literárních zdrojů a snažila se řešenou problematiku zasadit do širšího kontextu cirkulární ekonomiky a opětovného využívání odpadních vod.
V rámci experimentální části aktivně připravovala (péče o chovy a kultury testovacích jedinců) a realizovala poměrně časově náročné ekotoxikologické experimenty se zástupcem akvatického ekosystému (Lemna minor) a dvěma zástupci půdních organismů (Enchytraeus crypticus a Orthonychiurus rectopapillatus). Zde oceňuji zejména rozsah experimentální práce a zvládnutí systematické a pečlivé práce s několika biologickými modely současně.
Výsledky experimentů vhodně graficky zpracovala a poměrně věcně diskutovala. Místy sice interpretace zůstává na úrovni popisu trendů, ale oceňuji zejména to, že se studentka snaží získané poznatky konfrontovat s výsledky jiných autorů. U některých částí diskuse by bylo možné podrobněji rozebrat biologické mechanismy pozorovaných účinků, nicméně v rámci bakalářské práce tuto část hodnotím kladně. Za přínosné považuji zejména identifikaci rozdílů v citlivosti jednotlivých testovaných organismů vůči oxytetracyklinu a ketoprofenu a upozornění na možné environmentální dopady těchto látek.
Studentka během řešení práce pracovala samostatně, pečlivě, svědomitě, což je při práci s živými organismy nezbytné. Byla aktivní, projevovala zájem o řešenou problematiku a průběžně konzultovala dílčí výsledky i zpracování textu.
Celkově hodnotím předloženou bakalářskou práci velmi pozitivně. V textu se sice vyskytují dílčí jazykové a stylistické nepřesnosti, ty však nesnižují odbornou úroveň práce. Práce splňuje požadavky kladené na tento typ prací na Fakultě chemické VUT v Brně. Přináší nové experimentální poznatky k hodnocení účinků vybraných farmaceutik na necílové organismy a představuje vhodný podklad pro navazující výzkum.
Práci doporučuji k obhajobě a navrhuji hodnocení
A (výborně)
Evaluation criteria Grade
Kvalita zpracování výsledků A
Interpretace výsledků, jejich diskuse B
Závěry práce a jejich formulace B
Využívání konzultací při řešení práce A
Celkový přístup k řešení úkolů A
Splnění požadavků zadání A
Studium literatury a její zpracování A
Využití poznatků z literatury A

Grade proposed by supervisor: A

Předložená bakalářská práce se zabývá aktuální problematikou výskytu farmaceutických látek v životním prostředí a jejich potenciálních dopadů na necílové organismy. Téma je velmi aktuální zejména v souvislosti s rostoucím využíváním vyčištěných odpadních vod k závlaze zemědělských ploch a s požadavky cirkulární ekonomiky.
Autorka se zaměřila na dvě významné skupiny farmaceutik – antibiotika a nesteroidní protizánětlivá léčiva – reprezentované oxytetracyklinem a ketoprofenem. Pro experimentální část byly vhodně zvoleny organismy reprezentující vodní i půdní ekosystém, což umožnilo komplexnější posouzení potenciálních environmentálních rizik.
Práce kombinuje literární rešerši s vlastní experimentální činností a vyhodnocením ekotoxikologických testů. Výsledky ukazují, že sledovaná farmaceutika mohou negativně ovlivňovat jak vodní makrofyta, tak půdní bezobratlé, přičemž významnější účinky byly pozorovány u oxytetracyklinu. Prakticky však chybí statistické vyhodnocení, v diskusi jsou používány formulace "výrazný pokles, silnější účinek, mírná inhibice", ale nikde nejsou uvedeny směrodatné odchylky či intervaly spolehlivosti, proto není možné posoudit, zda pozorované rozdíly představují skutečný účinek nebo pouze přirozenou variabilitu dat.
Práci hodnotím jako tematicky zajímavou, experimentálně rozsáhlou s dobrým ekologickým přesahem, ale současně s určitými nedostatky v interpretaci dat a zejména statistickém vyhodnocení.
Celkově lze konstatovat, že zadání bakalářské práce bylo splněno a práci doporučuji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků zadání A
Logické členění práce B
Kvalita zpracování výsledků B
Interpretace výsledků, jejich diskuse B
Využití literatury a její citace A
Úroveň jazykového zpracování B
Formální úroveň práce – celkový dojem A
Závěry práce a jejich formulace B
Topics for thesis defence:
  1. 1. Ve Vaší práci nebylo provedeno statistické vyhodnocení výsledků. Jak byste prokázala, že pozorované rozdíly mezi koncentracemi představují skutečný toxický účinek a nikoliv přirozenou variabilitu dat?
  2. 2. V diskusi několikrát spojujete pozorované změny s oxidativním stresem. Jaké biomarkery by bylo vhodné v budoucnu sledovat, aby bylo možné tuto hypotézu experimentálně potvrdit?
  3. 3. Pokud byste měla navrhnout navazující diplomovou práci, jaký experiment byste považovala za nejdůležitější pro zpřesnění environmentálního rizika oxytetracyklinu?

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová