Experimentální studium enviromentálních procesů

RNDr. Petra Růžičková, Ph.D.

Disertační práce

Experimental study of environmental processes

Anotace:

Laboratorní studie environmentálních procesů, které ovlivňují chování organických látek v prostředí, jsou nezbytné pro snazší pochopení těchto dějů a k získání dat sloužících jako podklad pro environmentální modelování. Specializované laboratorní kurzy, pro studenty magisterských programů vysokých škol, zaměřené na tuto problematiku, jsou přesto velmi ojedinělé. Prvním cílem předkládané disertační práce bylo vytvořit nové laboratorní praktikum, které by zajišťovalo praktickou výuku tohoto problému pro magisterské studium a jeho cíl a obsah odpovídal moderním trendům světové environmentální chemie. Kurz zahrnuje experimenty stanovení fázových rovnováh, rozdělovacích a distribučních koeficientů, biotických a biotických transformací a studium bioakumulace. Druhá část disertační práce se zabývá environmentálními procesy v terestrickém prostředí, studiem těkání persistentních organických polutantů a chlorovaných pesticidů z půdy a výpočtem fugacitních poměrů těchto látek. Schopnost stanovit míru těkání na rozhraní půda-vzduch je velmi důležitá pro předpověď, zda půda představuje složku prostředí, ve které se persistentní organické látky kumulují nebo naopak slouží jako zdroj těchto látek do ovzduší. V rámci studie byly vypočítány fugacitní poměry polychlorovaných bifenylů a chlorovaných pesticidů. Vzorky půd a vzduchu byly odebírány během 5 měsíců na 47 lokalitách v České republice a na území bývalé Jugoslávie, vypočítány fugacitní poměry a srovnány územní a sezónní rozdíly. Děje na rozhraní půda-vzduch jsou klíčovými procesy, které ovlivňují koncentrace persistentních organických polutantů v půdáchi v ovzduší. Laboratorní experimenty zabývající se těkáním látek v konstantních modelových podmínkách a uzavřených systémech mohou poskytnout podklady pro environmentální modelování. Jako modelové látky byly zvoleny PCBs a OCPs a experimenty byly proveden pro půdy s různým obsahem organického uhlíku, různé stupně kontaminace půdy, různou teplotu, vlhkost půdy a různé rychlosti větru.

Abstract:

Laboratory simulation of the processes that control chemical behavior of organic compounds in environment is often desirable for a deeper understanding, and for determination of basic characteristics required for successful environmental modeling. However, specialized laboratory courses offered to M.S. students are still very rare. The first aim of this Ph.D. project was to create a new practical training for M.S. students, that reflects current topics and approaches of a modern environmental chemistry. A broad scope of the course included experiments focused on phase equilibria, partitioning and distribution coefficients, as well as biotic and abiotic transformations, and bioaccumulation studies. A second part of Ph.D. research focused on the environmental processes in the terrestrial environment namely on the investigation of volatilization of persistent organic pollutants and organochlorine pesticides from the soils and estimation of their fugacity ratios. The ability to quantify the soil-air exchange flux can be very important for understanding the role of the soil as a sink or a source of persistent organic pollutants. In this research, the fugacity ratios were applied to estimate the soil-air exchange of polychlorinated biphenyls and organochlorine pesticides. The air and soil samples from 47 sites in the Czech Republic and former Yugoslavia were collected over the period of five months to assess the spatial and seasonal variability of the fugacity ratios. Since the soil-air exchange is one of the key processes that control levels of persistent organic pollutants in the atmosphere, laboratory simulation of compounds volatilization from the soil surfaces is needed as a source of information for the fate modeling. A volatilization chamber, designed for direct measurements of the persistent organic pollutants volatilization fluxes from the soil in laboratory conditions was tested. An influence of the soil type, physico-chemical properties of model compounds and their concentrations in the soils, temperature, humidity, and the wind velocity on the partitioning of PCBs and OCPs between the soil and air was investigated.

Keywords

Chemie životního prostředí, vzdělávání, osud látky v životním prostředí, rovnováha, transport, persistentní organické polutanty (POPs), rozhraní půda-vzduch, fugacita, vytěkávání, toky, Environmental chemistry, education, environmental fate, equilibrium, persistent organic pollutants (POPs), soil-air exchange, fugacity, volatilization, fluxes

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 20. 2. 2007

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 20. 2. 2007
• Vedoucí: prof. RNDr. Ivan Holoubek, CSc.

Masarykova univerzita

Přírodovědecká fakulta

Doktorský studijní program / obor:
Chemie / Chemie životního prostředí