Přístupnostní navigace
E-přihláška
Vyhledávání Vyhledat Zavřít
Detail oboru
FCHZkratka: DKCO_CHTOZPAk. rok: 2008/2009
Program: Chemie a technologie ochrany životního prostředí
Délka studia:
Akreditace od: 10.3.1997Akreditace do: 25.2.2009
Profil
Program studia v rámci DSP "Chemie a technologie ochrany životního prostředí" je chemicko-technologickým oborem, který je na FCH VUT v Brně koncipován tak, aby si absolventi osvojili chemickou technologii jako výsledek aplikace chemických, fyzikálně chemických a biologických znalostí; absolventi oboru by měli odpovídat za zdravé životní prostředí, což znamená využívat zejména takové chemické technologie, které by chránily základní složky životního prostředí, tj. vzduch, vodu a půdu. Studium je zaměřeno na souhrnné poznání jednotlivých chemických technologií, včetně teorie procesů speciálních technologií a poznání jejich nebezpečí pro životní prostředí. Environmentální chemie řeší navíc problematiku vstupu a transferu xenobiotik i ostatních škodlivin do všech složek životního prostředí. Získané poznatky budou směřovat k doprovodným technologiím chránícím životního prostředí před znečištěním, snižujícím produkci všech druhů odpadů a vedoucím k čistým chemickým technologiím bez odpadů a emisí. Zvláštní pozornost je věnována komplexnímu chápání technologických procesů a vytvoření systému pro ekonomické posouzení účinnosti jednotlivých operací technologického procesu.
Garant
prof. Ing. Josef Čáslavský, CSc.
Vypsaná témata doktorského studijního programu
Kontinuální monitorování obsahu kyseliny dusičné, která vzniká jako ionogenní složka ovzduší při spalování organické hmoty. Vývoj analytické metody s využitím zachytávání a zkoncentrování kyseliny dusičné v denuderu se stékajícím filmem vody nebo v aerosolové obohacovací jednotce v kombinaci s elektromigračními separačními technikami pro oddělení některých organických látek rušících chemiluminiscenční detekci kyseliny dusičné Využití stlačených tekutin v analytické chemii životního prostředí
Školitel: Večeřa Zbyněk, Ing., CSc.
Pomocí alternativních ekotoxikologických testů a testů podle OECD budou hodnoceny různé typy monomerů a polymerů přítomných ve vodních ekosystémech. Zvolená metodika nebo postup bude záviset na tom, co a za jakým účelem bude testováno. Rozdílné testování musí být použito u chemických látek, které se do vody dostanou náhodně a u chemických látek, které jsou do vody běžně aplikovány. U látek běžně aplikovaných do vody je nutno použít škálu různých metodik a testů; jsou to testy na úrovni buněk, testy na úrovni organismů a testy na úrovni biocenóz. V našem případě budou prioritními testy na úrovni buněk sloužící zejména pro teoretické objasnění účinků toxických agens. Jejich výhodou jsou především vysoká citlivost, reprodukovatelnost, nízké finanční a časové nároky.
Školitel: Vávrová Milada, prof. RNDr., CSc.
Spolu s rozvojem techniky, která je využívána jak v civilním sektoru, tak i ozbrojených silách, roste zastoupení korozně citlivých komponent a prvků, které jsou nedílnou součástí techniky. Příkladem mohou být komponenty pozorovací, měřicí, navigační, komunikační, výpočetní techniky či jejich elektronické, optické i přesné mechanické díly. Při využívání techniky nelze vyloučit její kontaminaci nebezpečnými (toxickými) látkami. Žádoucí je využití co možná šetrných dekontaminačních způsobů, aby nebyla narušena funkčnost techniky po provedené dekontaminaci a zároveň aby technika po dekontaminaci neohrožovala zdraví osob, které s ní zacházejí. Až dosud se pro dekontaminaci využívaly postupy, které se vyznačovaly nepřijatelnou materiální agresivitou. Cílem práce bude získání poznatků o možnostech detoxikace citlivých komponent pomocí metody ultrazvukové extrakce v prostředí materiálově neagresivních rozpouštědel. Uvedená metoda potenciálně dává předpoklad pro dosažení jak požadované účinnosti, tak i materiálové šetrnosti. Práce bude zaměřena na poznatky o optimálních typech rozpouštědel, parametrech extrakčního postupu dekontaminace a jeho uspořádání, způsobu recyklace procesní kapaliny a sušení komponent po extrakci. Budou též studovány i otázky ultrazvukového čištění komponent techniky při odstraňování prachových částic. Studenti, kteří se přihlásí na toto téma, musí dělat všechny zkoušky předepsané pro obor Chemie životního prostředí.
Školitel: Mašek Ivan, doc. Ing., CSc.
V rámci této práce budou studovány hmotnostně spektrometrické vlastnosti klastrových sloučenin boru obsahujících heteroatom uhlíku (karborany), případně další substituenty na karboranovém skeletu. Bor - obdobně jako jeho soused v periodické tabulce uhlík - je chopen vytvářet řetězce obsahující více atomů téhož prvku na sebe navázaných, avšak chování těchto sloučenin v podmínkách tandemové hmotnostní spektrometrie se značně liší od sloučenin organických, jejich fragmentační pravidla jsou dobře popsána. Cílem práce bude proto studium fragmentací modelových klastrových sloučenin bodu v podmínkách tandemové hmotnostní spektrometrie, zejména na iontové pasti s využitím měkkých ionizačních technik.
Školitel: Čáslavský Josef, prof. Ing., CSc.
Syntéza amfolytických sloučenin založených na fluoresceinovém skeletu. Analytické vyhodnocení pKa hodnot, stanovení isoelektrického bodu. Aplikace LIF standardů pI v metodách kapilární (CIEF) a gelové (GIEF) isoelektrické fokusace.
Školitel: Friedl Zdeněk, prof. RNDr., CSc.
Mimořádné události antropogenního a přírodního původu mají negativní dopady na člověka, životní prostředí a majetek. Pro minimalizaci negativních dopadů, včasné varování a realizaci technických a organizačních opatření má velký význam sofistikovaný systém předpovědi následků takových událostí a monitorování vybraných ukazatelů při vzniku a rozvoji mimořádné události. Cílem práce bude vytvoření komplexního systému monitorování nebezpečných látek a jevů v životním prostředí, propojení se systémy řízení a optimalizaci rozhodovacích procesů při likvidaci a odstraňování následků mimořádných událostí. Studenti, kteří se přihlásí na toto téma, musí dělat všechny zkoušky předepsané pro obor Chemie životního prostředí.
Smogová situace je podle zákona ČR č. 86/2002 Sb "O ochraně čistoty ovzduší" stav mimořádně znečištěného ovzduší, kdy úroveň znečištění znečišťující látkou překročí zvláštní imisní limit, při kterém hrozí již při krátké expozici poškození lidského zdraví nebo ekosystému. Nesporný vliv na vznik těchto situací má i doprava, jejíž intenzita rok od roku narůstá. Řešení uvedené problematiky bude zaměřena především na sledování intenzity provozu v městech nejvíce zatížených emisemi z dopravy. Zde budou vytipovány lokality s předpokladem častých vzniků smogových epizod, kde bude hodnocen příspěvek dopravy ke vzniku smogových situací, s přihlédnutím k meteorologickým podmínkám. Jako srovnávací lokality budou vybrány pozaďové (čisté) oblasti. Sledovány budou již vedle vedle meteorologických podmínek také škodliviny emitované dopravou, které se podílí na vzniku smogových situací jako jsou pevné částice PM10 a PM2,5, NO, NOx a CO. Práce přispěje k prohloubení znalostí problematiky výskytu smogových situací. Na základě získaných a vyhodnocených výsledků budou navržena opatření ke snížení množství emisí přispívajících ke vzniku smogových situací. Vytvořenou databázi smogových epizod a faktorů podílejících se na jejich vzniku bude možné využít k modelování typických smogových situací v určitých charakterech území.
Separace a stanovení minoritních koncentrací berylia po předchozí separaci a prekoncentraci na hydrofobních sorbetech typu modifikovaného silikagelu a modifikovaných makroporezních Amberlitech XAD a jeho finální stanovení ICP-AES a ICP-MS. Aplikace pro stanovení ve vodách, elektrárenském popílku a půdních extraktech.
Školitel: Sommer Lumír, prof. RNDr., DrSc.
Cílem práce bude sledování vybraných mastných kyselin v ječmeni, sladu a pivu a produktů jejich metabolických reakcí, které jsou významnými nežádoucími chuťovými a aromatickými látkami při stárnutí piva. Pro jejich sledování budou využívány moderní perspektivní analytické techniky (SPME, GC/MSD, HPLC/MS). Účelem práce bude komplexní posouzení vlivu mastných kyselin a jejich metabolitů na organoleptické vlastnosti piva v souvislosti s odrůdou ječmene a technologickými podmínkami jeho sladování a výroby.
Součástí pracích prášků, aviváží, šamponů, detergentů, mýdel, parfémů a toaletních vod jsou vonné látky, tzv. "musk sloučeniny". Roční produkce některých syntetických "musk" sloučenin činí až tisíce tun; většinou se jedná o látky antropogenního původu. Tyto látky mají schopnost se kumulovat v abiotických a biotických složkách vodních ekosystémů. Jejich koncentrace často převyšovala koncentraci xenobiotik typu PCB. Cílem práce bude optimalizace metody vzorkování, izolace a identifikace "musk" sloučenin povrchových a odpadních vodách a v kalech z čistírny odpadních vod. Rovněž budou ověřovány možné způsoby izolace analytů z pevných matric a bude porovnávána jejich účinnost. Na základě dohody s pracovníky Povodí Moravy budou odloveny ryby, a to ze dvou odběrových míst z řeky Svratky, a to před výpustí a za výpustí vyčištěné odpadní vody pocházející z velkokapacitní komunální čistírny odpadních vod (ČOV) Brno - Modřice. Současně s odběrem biotických matric bude odebrána také voda, povrchová a odpadní, kal z ČOV a sediment. V rámci práce bude vypracován a validován komplexní analytický postup zahrnující izolaci analytů z matric, přečištění extraktů a vlastní identifikaci a kvantifikaci. Pro izolaci sledovaných analytů budou využity pasivní vzorkovače typu POCIS a SPMDs, umožňující stanovení biologicky dostupných látek. Oba postupy izolace budou zhodnoceny a posouzena jejich optimálnost pro zvolené odběry. Izolace a čištění extraktů bude provedeno moderními technikami, vlastní stanovení bude realizováno separačními postupy na bázi separačních metod s různými typy detekce, včetně hmotnostní detekce
V souladu s platnou legislativou budou pracovníky Povodí Moravy odloveny ryby, a to ze dvou odběrových míst z řeky Svratky, a to před výpustí a za výpustí vyčištěné odpadní vody pocházející z velkokapacitní komunální čistírny odpadních vod (ČOV) Brno - Modřice. Současně s odběrem biotických matric bude odebrána také voda, povrchová a odpadní, kal z ČOV a sediment. V rámci práce bude vypracován a validován komplexní analytický postup zahrnující izolaci analytů z matric, přečištění extraktů a vlastní identifikaci a kvantifikaci. Pro izolaci některých polárních a nepolárních analytů budou využity pasivní vzorkovače typu POCIS a SPMDs, umožňující stanovení biologicky dostupných látek. Oba postupy izolace budou zhodnoceny a posouzena jejich optimálnost pro zvolené odběry. Izolace a čištění extraktů bude provedeno moderními technikami PSE, mikrovlnnou extrakcí, sorpcí na pevnou fázi (SPE), mikroextrakcí na tuhou fázi (SPME), dialýzou a gelovou permeační chromatografií (GPC); vlastní stanovení bude realizováno separačními postupy na bázi separačních metod s různými typy detekce, včetně hmotnostní detekce. Pro konfirmační stanovení PBDE bude využita technika GC-GC/TOF-MS.
Antibiotika jsou látky, které již při velmi nízkých koncentracích tlumí růst jiných mikroorganismů, případně je usmrcují. Množství vyrobených a spotřebovaných antibiotik v celém světě narůstá a jsou používány v humánní i ve veterinární medicíně. S rostoucí spotřebou antibiotik roste i jejich výskyt v životním prostředí. Velká část antibiotik je z těla vylučována v nezměněné formě. Takto se antibiotika dostávají do odpadní vody. Tyto látky jsou běžnými biologickými čistícími procesy velmi těžko odbouratelné, negativně ovlivňují bakteriální mikroflóru čistíren odpadních vod, která pak vykazuje nižší efektivitu procesu čištění. Antibiotika se tak dostávají do vyčištěné vody a tím i do životního prostředí. Antibiotika pronikající do životního prostředí způsobují závažné problémy. Jedním z nich je vznik rezistence patogenních organismů vůči těmto látkám. Vzniku rezistence napomáhají již velmi nízké koncentrace antibiotik ve vodním ekosystému. Rezidua vybraných antibiotik budou zjišťována pomocí metod stopové analýzy, a to ve vodách odebíraných na úpravnách pitné vody i ve vodách povrchových, zejména v blízkosti vypouštění vyčištěných vod do povrchových vod. Pro jejich izolaci z vody budou využity extrakční postupy i metody pasivního vzorkování, pro stanovení zejména separační postupy, tj. vysokoúčinná kapalinová chromatografie s různými typy detektorů, případně plynová chromatografie a kapilární elektromigrační metody.
Stanovení celkové koncentrace kovů, celkové rozpuštěné koncentrace kovů a stanovení koncentrace kineticky labilních forem kovů v modelovém a reálném systému přírodních vod pomocí vysoce citlivých metod atomové spektrometrie ve spojení s technikou difúzního gradientu v tenkém filmu a vodním mechorostem Frontinalis antipyretica. Práce předpokládá prohlubování znalostí v oblasti transportu kovů z vnějšího vodného prostředí přes buněčnou membránu do buňky a dále v oblasti speciační/frakcionační analýzy a komplexotvorných reakcí.
Školitel: Dočekalová Hana, prof. RNDr., CSc.
Teoretické kvantově-chemické studium primárních reakcí postulovaných při termickém rozkladu organických energetických materiálů pomocí ab initio DFT výpočtů. Důraz je kladen na studium "first step" disociací vazeb C-NO2 a N-NO2 se zřetelem na homolytické disociační energie a elektronové hustoty na těchto vazbách.
Cílem práce bude identifikace a kvantifikace těkavých a hořkých látek zodpovědných za výjimečné senzorické vlastnosti českého piva. Dosud byla charakterizována jen malá část těchto látek, které tvoří heterogenní skupinu různých druhů chemických sloučenin. V rámci řešení tohoto tématu budou identifikovány a kvantifikovány hlavní volatilní a hořké látky v pivu s využitím metody SPME (případně i dalších postupů) pro jejich izolaci a technik GC/MS a GCxGC-TOF MS pro finální analýzu. Výstupem bude návrh parametru, respektive parametrů založeného na distribuci těkavých a hořkých látek, zařaditelného do komplexu ke stanovení autenticity "českého piva".
Zhodnocení možnosti derivatizace vybrané skupiny biodegradabilních polymerů pro elektromigrační metody typu kapilárární zónové elektroforézy (CZE). Vypracování separačních postupů využívajících jak UV/VIS, tak zejména fluorescenční detekci samotných polymerů a jejich degradačních produktů.
Cílem práce bude využití vybraných typů odpadních surovin (zejména z potravinářských výrob) k produkci kvasinkové biomasy obohacené fyziologicky významnými metabolity, jako jsou karoenoidy, ergosterol a další. Kromě testování různých kombinací nutričních faktorů a růstových podmínek budou rovněž studovány účinky exogenního fyzikálního a chemického stresu na produkci biomasy a vybraných metabolitů. Součástí práce bude i sledování komplexních změn metabolického profilu sledovaných kmenů. Dále budou aplikovány některé mutageny k přípravě a selekci mutantních kmenů schopných využívat alternativní zdroje živin k nadprodukci průmyslově významných metabolitů. V rámci práce budou optimalizovány separační a analytické techniky k izolaci a charakterizaci studovaných metabolitů. Ve spolupráci s Ústavem analytické chemie AV ČR (konzultant) budou v rámci práce testovány a vyíjeny miniaturizované mikrofluidické systémy pro analýzu komplexních vzorků buněčného obsahu. Srovnávací analýza vybraných kmenů průmyslových kvasinek kultivovaných v různých médiích a podmínkách umožní lepší pochopení průběhu a možností regulace metabolických procesů vedoucích k produkci biotechnologicky využitelných látek.
Školitel: Márová Ivana, prof. RNDr., CSc.
Optimalizace přípravy nových typů sorpčních gelů, studium podmínek polymerizace, ověřování stability a analytických vlastností, studium selektivity. Testování gelů pro použití v reálných přírodních systémech s možností komerčního využití. Práce předpokládá prohlubování znalostí v oblasti stopové analýzy, studium vysoce citlivých metod atomové spektrometrie a prohlubování znalostí v oblasti komplexometrických reakcích ve vodném prostředí.