Metals and their species in the environment

Mgr. Jan Kuta, Ph.D.

Disertační práce

Anotace:

Kontaminace životního prostředí těžkými resp. toxickými kovy se může výrazně podílet na stavu zdraví lidské populace. Vývoj metod pro stanovení toxických kovů a jejich forem (specií) ve všech složkách životního prostředí včetně klinických materiálů je tedy nezbytným předpokladem pro studium expozice lidského organismu těmito polutanty. V teoretické části této disertační práce jsou shrnuty poznatky ohledně zdrojů toxických kovů v prostředí, procesů ovlivňujících osud kovů v prostředí, analytické chemii kovů a tradičních technik lidského biomonitoringu toxických i esenciálních prvků. Speciální pozornost je věnována urolitiáze, genezi močových kamenů a jejich chemické a mineralogické analýze ve vztahu k potenciálnímu použití močových kamenů pro biomonitoring. V experimentální části práce jsou prezentovány námi publikované studie, které pojednávají o možnostech použití močových kamenů pro biomonitoring toxických i esenciálních prvků v lidském organismu. Jsou zde popsány hladiny různých kovů na velkých souborech dat (dohromady více jak 1000 vzorků). Dále jsou prezentovány asociace určitých kovů s typem minerálu močového kamenu, které znesnadňují interpretaci dat pro studium expozice. Studie obsahují i zhodnocení rozdílů v obsazích kovů skrze pohlaví, věk a geografický původ dárců a srovnání nalezených trendů s dostupnými publikovanými daty týkajících se biomonitorigu kovů v krvi a moči. Z výsledků studií vyplívá, že analýza močových kamenů může poskytovat zajímavé informace ohledně expozice a vylučovaní toxických i esenciálních prvků organismem. Součástí disertační práce je i kapitola, která pojednává o mém příspěvku k dalším studiím a projektům (vývoj analytických metod, interpretace dat), které se týkají studia expozice, osudu a analytické chemii prvků.

Abstract:

Environmental contamination with heavy or toxic metals, respectively, can significantly contribute to the state of human health. Development of methods for the determination of toxic metals and their forms (species) in all environmental compartments including clinical materials is therefore crucial for studying the exposure of the human body to these pollutants. The theoretical part of this dissertation thesis summarizes findings regarding sources of toxic metals in the environment, processes affecting the fate of metals in the environment, analytical chemistry of metals and traditional techniques of human biomonitoring of toxic/essential elements. Special attention is paid to urolithiasis, urinary stones formation and analysis with relation to potential using of urinary stones for biomonitoring. In the experimental part of the work are presented published studies that discuss the possibilities of using urinary stones for biomonitoring of toxic and essential elements in the human body. Levels of selected elements are presented on large data sets (more than 1000 samples). Associations of certain metals with the type of matrix of urinary stones are described - these facts complicate interpretation of the data regarding using of urinary stones in exposure studies. The studies also evaluate the differences in the content of metals by sex, age and geographical origin of donors and these trends are compared with the available published data on biomonitoring of metals in blood and urine. The results of studies imply that the analysis of urinary stones can provide interesting information on exposure and elimination of toxic and essential elements from the organism. A separate chapter of thesis summarizes my contribution to other projects and studies related to occurrence, exposure and analytical chemistry of metals.

Keywords

Stopové prvky, biomonitoring, močové kameny, urolitiáza, minerální složení močových kamenů Trace elements, urinary stones, urolithiasis, mineral constituents of urinary stones

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 15. 6. 2015

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 24. 9. 2015
• Vedoucí: Mgr. Jiří Machát, Ph.D.
• Oponent: prof. RNDr. Vítězslav Otruba, CSc., doc. Ing. Pavel Diviš, Ph.D., RNDr. Jiří Zbíral, Ph.D.

Masarykova univerzita

Přírodovědecká fakulta

Doktorský studijní program / obor:
Chemie (čtyřleté) / Chemie životního prostředí