Sledování změny akutní toxicity v průběhu biodegradace syntetických barviv v rotačním reaktoru

Bc. Kristýna KUNDRÁTOVÁ

Master's thesis

Monitoring changes in acute toxicity during biodegradation of synthetic dyes in a rotary reactor

Abstract:

Perzistentní organické látky jsou velice rozšířeny v životním prostředí, kde přetrvávají řadu let. Obtížně degradují a řada z nich má mutagenní a karcinogenní vlastnosti. Tato diplomová práce se zabývá problematikou kontaminace životního prostředí perzistentními látkami. Teoretická část práce je věnována vstupu, celkovému výskytu a monitoringu vybraných látek v prostředí a také toxickým účinkům na organismy. Podrobněji jsou charakterizovány polychlorované bifenyly a azobarviva, které jsou hojně rozšířeny v životním prostředí. Pozornost je také zaměřena na odstranění těchto látek z prostředí pomocí fyzikálně-chemických a biologických metod. Praktická část je zaměřena na stanovení toxického účinku vybraných látek na bakteriích Vibrio fischeri. Byly ověřeny různé možnosti uchovávání bakterií na standartních látkách dichromanu draselném a bromidu cetyltrimethylamonném. Následně bylo testováno syntetické barvivo Naphthol Blue Black, které se často využívá v textilním průmyslu pro barvení různých materiálů. Barvivo je foto i termo stabilní a bez cíleného odstranění pomocí fyzikálně-chemických a biologických metod je v životním prostředí těžce rozložitelné. Proto bylo barvivo degradováno pomocí houbového kmene Trichaptum abietinum a toxikologicky zhodnoceno. U tohoto barviva byla stanovena toxikologická hodnota EC50. Na základě této hodnoty bylo barvivo klasifikováno jako škodlivé pro Vibrio fischeri. Během degradačního procesu může docházet k tvorbě toxických vedlejších produktů. Nicméně testy na Vibrio fischeri potvrdily snížení toxického účinku po degradaci látky. Následně bylo barvivo podrobeno analýze na infračerveném spektrometru. Na základě pozorovaných spekter pravděpodobně dochází během degradace k narušení vazeb N=N v molekule a barvivo se rozpadá na tři části.

Abstract:

Persistent organic substances are very widespread and stable for many years in the environment. It is difficult to degrade them and many of them have mutagenic and carcinogenic properties. This diploma thesis deals with the issue of environmental contamination with persistent substances. The theoretical part is focused on input, total occurrence and monitoring of selected substances in the environment as well as on toxic effects on organisms. In more details are described polychlorinated biphenyls and azo dyes, which are widely spread in the environment. Attention is also targeted to removing these substances from the environment by using physicochemical and biological methods. The practical part is focused on determining the toxic effect of selected substances on Vibrio fischeri. Various possibilities of bacterial storage have been verified by using potassium dichromate. Subsequently, a synthetic dye called Naphthol Blue Black was tested, which is often used in the textile industry for coloring different materials. The dye is photo- and thermo- stable and without targeted disposal by physicochemical and biological methods is difficult to degrade it in the environment. Therefore, the dye was degraded using strain Trichaptum abietinum and toxicologically evaluated. For this dye, the toxicological value of EC50 was determined. Based on this value, the dye was classified as harmful to Vibrio fischeri. During the degradation, toxic by-products may occur. However, tests on Vibrio fischeri confirm the reduction in toxic effects after degradation. Subsequently, the dye was analyzed on an infrared spectrometer. Based on observed spectra, the N = N bonds in the molecule are likely to break and the dye breaks into three parts.

Keywords

Vibrio fischeri, Naphthol Blue Black, azobarviva, PCB, biodegradace, toxicita, luminiscenční test

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 23. 4. 2018

Thesis defence

• Date of defence: 15. 5. 2018
• Supervisor: Mgr. Hana Sezimová, Ph.D.

University of Ostrava

Faculty of Science

Master programme / field:
Biology / Experimental Biology