Ano (35)
Ne (13)
Počet nalezených dokumentů:
48
Publikováno od
do
Nové postupy biomonitoringu cizorodých látek ve vodním prostředí
ČERVENÝ, Daniel
2016 - anglický
V rámci disertační práce byly studovány a hodnoceny různé přístupy biomonitoringu. Metoda hodnocení zdravotních rizik byla v minulosti dobře popsána a používá se k hodnocení složek potravy v lidské výživě. V rámci této práce byla metoda aplikována na hodnocení rizik spojených s konzumací masa volně žijících ryb ve významných rybářských revírech v České republice. Tato studie byla zaměřena na skupinu populace věnující se sportovnímu rybolovu, která často ryby z volných vod konzumuje. Z tohoto důvodu nebyly výsledky práce publikovány pouze ve vědeckém časopise, ale také byly zájemcům z řad rybářů distribuovány ve formě brožury prostřednictvím Českého rybářského svazu. Zdravotní rizika spojená s konzumací ryb z volných vod závisí na druhu ryby a lokalitě. Zatímco zcela bez rizik je na všech sledovaných lokalitách konzumace masa kapra obecného (Cyprinus carpio), častou konzumaci většího množství masa dravých ryb nelze na některých lokalitách doporučit. Použití pasivních vzorkovačů se stává v posledních dvou desetiletích stále atraktivnější. Vzhledem k tomu, že tyto zařízení dokáží napodobit absorpci kontaminantů, která probíhá v živých organismech, mají v rutinních programech monitorujících výskyt cizorodých látek značný potenciál, neboť jsou schopné nahradit ryby jako bioindikátory znečištění. V rámci naší práce byla tato teorie potvrzena v případě PFASs, kdy koncentrace těchto polutantů byly na vybraných lokalitách porovnány v tkáních ryb a v extraktech z pasivních vzorkovačů. V porovnání s živými organizmy neprobíhá v pasivních vzorkovačích metabolická přeměna kontaminantů vyskytujících se ve vodním prostředí, a proto výsledky analýz lépe odpovídají reálné situaci na dané lokalitě. Použití pasivních vzorkovačů navíc naplňuje mezinárodně uznávané principy Replacement, Reduction, Refinement (3R). Dalším slibným přístupem se jeví použití juvenilních (tohoročních) ryb jako bioindikátorů znečištění. Směsné vícedruhové vzorky homogenátu ryb této věkové kategorie byly v rámci práce vyhodnoceny jako lepší indikátor širokého spektra polutantů, než dospělé ryby jednoho druhu odlovené ve stejné lokalitě. Vzhledem k tomu, že homogenát tvořený celými těly vzorkovaných jedinců obsahuje veškeré vnitřní orgány, je možné v těchto vzorcích detekovat širší spektrum kontaminantů, než ve svalovině dospělců. Kromě nižších hodnot limitů detekce a kvantifikace přináší tato metoda značné praktické a ekonomické výhody. Využití juvenilních ryb částečně naplňuje principy 3R, protože odlovem této věkové kategorie dochází k menšímu ovlivnění rybích populací, než při využití ryb v reprodukčním věku. V případě rtuti, která je limitujícím kontaminantem pro konzumaci ryb z volných vod v ČR, je možné pro posouzení kontaminace vodního prostředí použít metodu založenou na analýze ústřižků ploutví, která nevyžaduje usmrcení vzorkovaných jedinců. Kromě monitoringu výskytu rtuti na monitorovaných lokalitách, je možné tento přístup využít také k odhadu koncentrace rtuti ve svalovině ryb. Rozdíl mezi skutečnou a odhadnutou průměrnou koncentrací rtuti ve svalovině ryb činil při použití námi optimalizované metody na většině posuzovaných lokalit méně než 10%. Přesto, že bentos představuje významný článek potravního řetězce ve vodním prostředí, informace ohledně kontaminace cizorodými látkami jsou značně omezené. V další studii zařazené do této práce se podařilo poprvé prokázat kumulaci některých léčiv v bentických organismech, které jsou významnou složkou potravních řetězců ve vodním prostředí. Ačkoliv léčiva jsou obecně považována za látky, které se nekumulují v organismech, naše studie prokázala, že u některá farmaka mají bioakumulační potenciál a tedy existuje i reálné riziko kontaminace vyšších organismů (ryb) prostřednictvím přijímané potravy. Within the presented work, several approaches of biomonitoring were studied. A well-established method for human health risk assessment was applied to evaluate the quality of fish from open waters in the Czech Republic. As this work is targeted on sport fishermen, who frequently consume their own catches, besides the publication in scientific journal, a brochure with results of this study was distributed via the Czech Fishing Union. Health risks for consumers related to the consumption of wild fish were found strongly species and locality dependent. As there is no risks related with the consumption of carp (Cyprinus carpio) at all investigated sites, frequent consumption of predatory fish should be avoided at some fishing grounds. The use of passive samplers has become more and more attractive in the last two decades. As these devices are able to mimic the biological uptake of chemicals, their potential for replacing fish as bioindicators in routine biomonitoring programmes is evident. In our study, the comparison between analysis of fish tissues and POCIS extracts from selected sampling sites confirms this idea about interchangeability of these indicators in the case of PFASs as target pollutants. Moreover, no metabolic transformation of contaminants present in water take place in passive samplers contrary to living organisms, thus these reflect the actual contamination at the locality more precisely. The use of passive samplers completely fulfils the internationally accepted principles of Replacement, Reduction, Refinement (the three R´s). Another promising approach using YOY fish as bioindicators was evaluated within the present study. Multispecies samples of YOY fish homogenate was found as a better indicator for wide range of pollutants than muscle tissue of adult fish within one species from the same locality. As all inner organs and tissues are presented in analysed samples, more target pollutants in higher concentrations are detected compared to the muscle of adults. Besides the higher sensitivity in pollutants detection and quantification, practical and economic benefits are of concern in the case of the YOY fish approach. The YOY fish approach also particularly fulfil the three R´s strategy, as sampling of this age group of fish has a smaller impact on the environment than the sampling of adults. In case of mercury, that was found as a limiting contaminant for the consumption of fish from open waters in the Czech Republic, a nonlethal method of finclips sampling can be used for the monitoring of this compound in aquatic environments. Besides the monitoring, our optimised method for the estimation of muscle tissue concentrations could be used for human health risk assessment as well. The difference between real muscle concentrations and concentrations estimated using our method differs less than 10% in most of the investigated localities. Benthic organisms are an important part of the food web in aquatic environments, but insufficient information about its contamination is available. In another study included in this thesis, first evidence about bioaccumulation of certain pharmaceuticals in benthic organisms was described. Although, pharmaceuticals are generally considered to be not accumulative in organisms, our study proved that certain pharmaceuticals have bioaccumulation potential. From this finding, it is evident that not only the concentrations of pharmaceutical dissolved in water but also the diet represents an important exposure pathway of contamination by these compounds for organisms (fish) inhabiting aquatic environments.
Klíčová slova:
perfluorované látky; rtuť; kontaminace; tloušť; cejn; hodnocení rizik; bentos; pasivní vzorkování; POCIS
Plné texty jsou dostupné v digitálním repozitáři JČU.
Nové postupy biomonitoringu cizorodých látek ve vodním prostředí
, neboť jsou schopné nahradit ryby jako bioindikátory znečištění. V rámci naší práce byla tato teorie potvrzena v případě PFASs, kdy koncentrace těchto polutantů byly na vybraných lokalitách ...
The Effects of Bird Excrements on Copper and Bronze
Slížková Zuzana; Balogh Kristen; Geiplová Hana
2017 - anglický
Diplomová práce řeší problém degradačního působení ptačích (zejména holubích) exkrementů na kovové materiály měď a bronz. Součástí práce je literární rešerše současných znalostí o materiálových vlastnostech mědi a bronzu a o degradačních procesech vyvolaných exkrementy ptáků na povrchu kovových a dalších stavebních materiálů. Experimentální část práce byla provedena v laboratořích SVÚOM a ÚTAM AV ČR a zaměřila se na studium koroze mědi a bronzu vlivem sloučenin, které mohou být součástí ptačích exkrementů. Byly zvoleny různé podmínky korozního působení a na části zkušebních vzorků byl studován vedle chemického vlivu exkrementů také vliv prostředí - znečištěného ovzduší. Koroze byla studována na 3 typech zkušebních materiálů: destičkách z čistého měděného plechu, destičkách z měděného plechu s rozvinutou patinou a na bronzových destičkách. Zkušební vzorky kovů byly na vymezených plochách kontaminovány různými chemickými látkami, které jsou obsaženy v ptačích exkrementech, a byl sledován vliv těchto látek na povrch kovu ve dvou různých prostředích: při teplotě 20 °C a vysoké relativní vlhkosti (100%) a v prostředí se stejnou teplotou, relativní vlhkostí, ale vyšší koncentrací SO2 ve vzduchu. Korozní zkoušky byly provedeny v laboratoři s využitím dvou klimatických komor a doba expozice kovových vzorků byla maximálně 4 týdny. Bylo sledováno působení 5 chemických roztoků (připravených z látek, které jsou předpokládanými složkami ptačích exkrementů), a také na trhu dostupný ptačí trus (určený pro krmení ryb), dispergovaný ve vodě. Varianty studovaných látek byly následující: kyselina močová, kyselina močová a dusičnan sodný, fosforečnan vápenatý a fosforečnan draselný, kyselina močová a chlorid draselný, kyselina močová a síran draselný, suspenze koupeného suchého trusu. Chemické složení koupeného trusu bylo stanoveno pomocí iontové chromatografie (IEC) a rentgenové difrakce (XRD). Během práce byl získán vzorek čerstvého holubího trusu, proto byl i tento analyzován stejným postupem a složení trusu z různých zdrojů bylo porovnáno. Chemické složení obou analyzovaných vzorků holubího trusu se lišilo. Hlavními kationty prodávaného ptačího trusu jsou draselné, vápenaté a sodné ionty, zatímco holubí trus odebraný na fasádě domu v Praze 4 obsahoval hlavně ammonné, vedle draselných a sodných iontů. Anionty byly v obou vzorcích stejné, ale koncentrace jiná: v zakoupeném trusu to byly sírany, chloridy a fosforečnany v klesající řadě, v odebraném holubím trusu naopak fosforečnany, chloridy a nejméně sírany. Mineralogické složení obou trusů bylo obdobné, ale ne totožné: prodávaný trus obsahoval kalcit, křemen, weddellite a hydrát hydrogenfosforečnanu hořečnatého. Odebraný vzorek holubího trusu také obsahoval křemen, weddellite (dihydrát šťavelanu vápenatého) a hydratovaný fosforečnan hořečnato-amonný, ale navíc afthitalit (K,Na)3Na(SO4)2, a neobsahoval kalcit. Pomocí digitální mikroskopie, spektrofotometrie a SEM-EDS byly zjištěny a dokumentovány barevné, chemické a strukturní změny exponovaného povrchu kovových destiček. Znečištění vzduchu SO2 se během 4- týdenní expozice nijak výrazně neprojevilo. Vedle minerálních složek byly zjištěny stélkaté organismy-houby. Výsledky prokázaly, že trusy ptáků podporují proces koroze kovů. Patina sehrává roli ochranné vrstvy, ale jen po určitou dobu. Zdá se, že nejspolehlivější ochranou památek před ptáky jsou systémy, které brání ptákům usednout na povrch chráněného objektu.This thesis was aimed at understanding the effects of bird excrements on copper and bronze. The current state-of-the-art knowledge regarding copper and bronze material characteristics and degradation processes, along with bird excrement composition was reviewed. Previous studies regarding the effects of bird excrements on various materials were also assessed. The testing procedure was adapted from an experiment conducted by Bernardi, Bowden, Brimblecombe, Kenneally, and Morselli called The effect of uric acid on outdoor copper and bronze. In SVÚOM and ÚTAM AV ČR laboratories in Prague and CET Telč, Czech Republic, four aspects were examined using an accelerated aging test: 1) metal type, 2) specific dropping chemical components, 3) other environmental conditions, and 4) exposure duration. Specimens of pure copper sheets, copper sheets with a developed patina (referred to as the roof sample onwards), and bronze sheets had six different contaminants added to them to mimic bird dropping components: 1) uric acid, 2) uric acid and sodium nitrate, 3) uric acid and potassium dehydrate phosphate, 4) purchased bird droppings, 5) uric acid and potassium chloride, and 6) uric acid and potassium sulphate. The contaminated metals were placed in two chambers, one at room temperature with a relative humidity of 100%, and another chamber at room temperature set at a relative humidity of 100% and included SO2 gas to imitate that of atmospheric pollution. Samples were removed at various intervals over a span of four weeks. Ion exchange chromatography (IEC) and X-ray diffraction (XRD) results showed that the purchased bird droppings used in the experiment differed from real droppings collected later. The main anions in the used bird droppings in order from greatest concentration to least were sulphate, chloride, and phosphate, whereas the real bird droppings consisted of phosphorous, chloride, and sulphate. The used droppings primarily consisted of the potassium, calcium, and sodium cations, whereas the real bird droppings contained mainly ammonium, potassium, and sodium. The XRD tests indicated that the used bird droppings contained calcite, quartz, weddellite, and magnesium hydrogen phosphate hydrate. The real bird droppings also contained quartz and weddellite, but the remainder consisted of aphthitalite and magnesium ammonium phosphate hydrate. The contaminant pH levels were all around pH-5 with slight differences. The digital microscopy showed the changes in surface colour and texture. Visual evaluation showed that changes can be seen from the drops within four weeks and that there are minimal differences between RH and RH + SO2 exposures. Scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectroscopy (EDS) showed the change in surface texture and also identified the presence of fungi and dust particles. Overall, bird droppings do promote the corrosion process of metals. A patina can act as a protective layer towards corrosion for some time before it begins to deteriorate. A longer study is required to see more developed results. The best protection against bird droppings on metal is to deter the birds from perching on the metal surfaces.
Klíčová slova:
měď,bronz,koroze,exkrementy ptáků,patina,SO2; copper,bronze,corrosion,bird excrements,patina,SO2
Plné texty jsou dostupné v digitálním repozitáři ČVUT.
The Effects of Bird Excrements on Copper and Bronze
, chemické a strukturní změny exponovaného povrchu kovových destiček. Znečištění vzduchu SO2 se během 4- týdenní expozice nijak výrazně neprojevilo. Vedle minerálních složek byly zjištěny ...
Eliminace nanoplastů kavitací a pokročilými oxidačními procesy
Kluknavská, Júlia; Burda, Radim; Rudolf, Pavel
2021 - anglický
Táto práca sa zaoberá znečistením životného prostredia mikro a nanoplastami a ich možnou likvidáciou. Práca pozostáva z rešeršnej a experimentálnej časti. V rámci rešerše je opísaná problematika mikro a nanoplatov z hľadiska ich vzniku, disperzie do životného prostredia a živých organizmov. V závere rešeršnej časti sú opísané súčasné možnosti eliminácie mikro a nanoplastov pri čistení odpadových vôd. Súčasné riešenia sú založené prevažne na filtrácii, ktorá však zo svojej podstaty nemôže byť absolútna. Bol vyslovený predpoklad, že pomocou zariadenia CaviPlasma by bolo možné eliminovať mikro a nanoplasty z odpadových vôd. Cieľom práce bolo experimentálne overiť tento predpoklad. Skúšobnou vzorkou bola suspenzia vody a polyamidových častíc, ktorá bola následne vystavená pôsobeniu kavitácie a plazmového výboja. Pri experimente nedošlo ku zničeniu častíc a ani ich k viditeľnému porušeniu. Ukázalo sa však, že plazmový výboj môže iniciovať zhlukovanie sa častíc až do takej miery, že sú pozorovateľné kontinuálne štruktúry mikroplastov. Tento jav by mohol byť potenciálne prospešný pri zachytávaní mikročastíc filtráciou. The Present Thesis deals with nano and microplastics pollution of the environment and with possible elimination thereof. The thesis includes a research and an experimental part. The research describes the issues of micro and nanoplastics in terms of their formation, dispersion into the environment and into the living organisms. The research part concludes with description of current solutions of micro and nanoplastics elimination from the wastewater. The current wastewater treatment solutions are in particular based on filtration method which by definition may not be absolute. There was an assumption pronounced that using CaviPlasma device may render elimination of micro and nanoplastic from wastewater. The aim of the thesis was to experimentally verify that assumption. Test sample used was the suspension of water and polyamide particles which was subsequently exposed to the cavitation and plasma discharge. The experiment did not result in elimination of particles, nor visible disruption thereof. However, it was shown that plasma discharge may initiate the agglomeration of the particles to such an extent that continuous structures of microplastics are observed. This phenomenon may potentially be beneficial for microplastics filtration.
Klíčová slova:
Nanoplastics; microplastics; cavitation; plasma discharge; CaviPlasma; wastewater treatment; Nanoplasty; mikroplasty; kavitácia; plazmový výboj; CaviPlasma; čistenie odpadových vôd
Plné texty jsou dostupné v digitálním repozitáři NUŠL
Eliminace nanoplastů kavitací a pokročilými oxidačními procesy
absolútna. Bol vyslovený predpoklad, že pomocou zariadenia CaviPlasma by bolo možné eliminovať mikro a nanoplasty z odpadových vôd. Cieľom práce bolo experimentálne overiť tento predpoklad. Skúšobnou ...
Eliminace nanoplastů kavitací a pokročilými oxidačními procesy
Kluknavská, Júlia; Burda, Radim; Rudolf, Pavel
2021 - anglický
Táto práca sa zaoberá znečistením životného prostredia mikro a nanoplastami a ich možnou likvidáciou. Práca pozostáva z rešeršnej a experimentálnej časti. V rámci rešerše je opísaná problematika mikro a nanoplatov z hľadiska ich vzniku, disperzie do životného prostredia a živých organizmov. V závere rešeršnej časti sú opísané súčasné možnosti eliminácie mikro a nanoplastov pri čistení odpadových vôd. Súčasné riešenia sú založené prevažne na filtrácii, ktorá však zo svojej podstaty nemôže byť absolútna. Bol vyslovený predpoklad, že pomocou zariadenia CaviPlasma by bolo možné eliminovať mikro a nanoplasty z odpadových vôd. Cieľom práce bolo experimentálne overiť tento predpoklad. Skúšobnou vzorkou bola suspenzia vody a polyamidových častíc, ktorá bola následne vystavená pôsobeniu kavitácie a plazmového výboja. Pri experimente nedošlo ku zničeniu častíc a ani ich k viditeľnému porušeniu. Ukázalo sa však, že plazmový výboj môže iniciovať zhlukovanie sa častíc až do takej miery, že sú pozorovateľné kontinuálne štruktúry mikroplastov. Tento jav by mohol byť potenciálne prospešný pri zachytávaní mikročastíc filtráciou. The Present Thesis deals with nano and microplastics pollution of the environment and with possible elimination thereof. The thesis includes a research and an experimental part. The research describes the issues of micro and nanoplastics in terms of their formation, dispersion into the environment and into the living organisms. The research part concludes with description of current solutions of micro and nanoplastics elimination from the wastewater. The current wastewater treatment solutions are in particular based on filtration method which by definition may not be absolute. There was an assumption pronounced that using CaviPlasma device may render elimination of micro and nanoplastic from wastewater. The aim of the thesis was to experimentally verify that assumption. Test sample used was the suspension of water and polyamide particles which was subsequently exposed to the cavitation and plasma discharge. The experiment did not result in elimination of particles, nor visible disruption thereof. However, it was shown that plasma discharge may initiate the agglomeration of the particles to such an extent that continuous structures of microplastics are observed. This phenomenon may potentially be beneficial for microplastics filtration.
Klíčová slova:
Nanoplastics; microplastics; cavitation; plasma discharge; CaviPlasma; wastewater treatment; Nanoplasty; mikroplasty; kavitácia; plazmový výboj; CaviPlasma; čistenie odpadových vôd
Plné texty jsou dostupné v digitálním repozitáři NUŠL
Eliminace nanoplastů kavitací a pokročilými oxidačními procesy
absolútna. Bol vyslovený predpoklad, že pomocou zariadenia CaviPlasma by bolo možné eliminovať mikro a nanoplasty z odpadových vôd. Cieľom práce bolo experimentálne overiť tento predpoklad. Skúšobnou ...
Bioaktivní látky ve vodním prostředí a jejich vliv na ryby - zaměření na cytochromy P450 v rybách
SAKALLI, Sidika
2018 - anglický
Pojem biologicky aktivní sloučeniny zahrnuje širokou škálu látek přírodního nebo syntetického původu. Tyto sloučeniny mohou vstoupovat do vodního prostředí prostřednictvím čistíren odpadních vod, průmyslovými výrobními procesy nebo se přirozeně vyskytují ve vodních rostlinách nebo mikroorganismech. Jejich nepříznivé účinky na ryby jsou intenzivně studovány a dokládány. Tato práce je zaměřena na studium nepříznivých účinků několika bioaktivních látek (tj. léčiv, fytochemikálií nebo komplexních směsí znečišťujících látek) na ryby s odlišným experimentálním provedením zahrnujícím in vitro, in vivo a in situ experimenty. V první části práce byly in vitro zkoumány účinky léčiv a fytochemikálií nebo jejich kombinací na systém CYP u ryb. Dále byl zjišťován vliv organických rozpouštědel použitých v metodice esejí enzymové aktivity. Důležitým zjištěním v tomto experimentu bylo, že dexamethason, kvercetin a indol-3-karbinol samotně neovlivňují aktivitu EROD, nicméně v jejich kombinaci byla aktivita EROD silně inhibována. Tento výsledek ukazuje, že kombinace sloučenin může mít odlišné účinky oproti působení jednotlivých látek a účinky směsí nemohou být předpovězeny pouze na základě studia působení jednotlivých sloučenin. Ve druhé části práce byly zkoumány účinky chronické expozice pstruha duhového dexamethasonu a clotrimazolu. Výsledky týkající se dexamethasonu vykazovaly podobnosti s in vitro studiemi, a to jak in vitro, tak i in vivo expozice dexamethasonu neměla vliv na aktivity enzymů CYPs. Na druhé straně výsledky in vivo expozice clotrimazolu vykazovaly v porovnání s in vitro experimentem nejednoznačné výsledky. Clotrimazol indukoval aktivitu EROD u chronicky exponovaného pstruha duhového a aktivita BFCOD vykazovala dvojfázový průběh, inhibici v environmentálně relevantních koncentracích a naopak indukci vyvolanou vysokými koncentracemi. Pozorované účinky naznačují, že clotrimazol může negativně ovlivnit CYP ryb již při environmentálně relevantních koncentracích. Nicméně v životním prostředí mohou být účinky clotrimazolu a dexamethasonu na systém CYP u ryb modifikovány při působení neznámých směsí. Z tohoto důvodu byla provedena navazující studie zaměřená na identifikaci účinků směsí sloučenin za použití in situ experimetu. Poslední část disertační práce se zabývá dopady směsí PPCP na kapra obecného v přirozencývh podmínkách. In situ experiment poskytuje cenné informace o aktivitě jateních a střevních cytochrómů u exponovaných ryb. Obě sledované enzymové aktivity EROD a BFCOD byly ovlivněny PPCP identifikovanými u exponovaných ryb. Změny v aktivitách střevních CYP naznačují, že ryby mohou některé z těchto kontaminantů přijmout prostřednictvím potravy. Střeva plnící funkci první bariéry vstupu znečišťujících látek do organismu mohou být odpovědná za eliminaci některých z těchto znečišťujících látek. I přes rozsáhlé studie o znečištění vodních zdrojů vyvstává potřeba provádět specifické experimenty. Neustálý vývoj léčiv, jejich nekontrolovaný výskyt ve vodním prostředí a nepříznivé působení na necílové organismy přináší potřebu průběžného sledování. The term "biologically active compounds" covers a wide range of substances originating from natural or synthetic origins. These compounds can enter the aquatic environment through wastewater treatment plants, manufactural discharge or they are naturally present in the aquatic plants or microorganisms. Their adverse effects on fish has been widely studied and accepted. This thesis is focussed on the adverse effect of several bioactive compounds (i.e. pharmaceuticals, phytochemicals, or complex mixture of pollutants) on fish using different experimental design as in vitro, in vivo and in situ. In the first part of this thesis, in vitro effects of pharmaceuticals and phytochemicals or their combinations on fish CYP system were investigated. Moreover, effects of standard carrier solvents used in enzyme activity assays were also investigated. An important finding in this study was the lack of effects of either dexamethasone, quercetin, or indole-3-carbinol on EROD activity; however, when these agents were combined, EROD activity was strongly inhibited. This demonstrates that combination of compounds might exert different effects than single compounds, and the effects of mixture compounds cannot be predicted from the effects of individual compounds. In the second part of the thesis, the effects of chronic exposures of rainbow trout to dexamethasone and clotrimazole were investigated. The results regarding dexamethasone showed similarities with in vitro studies, and both in vitro and in vivo exposure of dexamethasone did not alter the CYP enzyme activities. On the other hand, in vivo exposure of clotrimazole yielded conflicting results with findings from the in vitro studies. Clotrimazole induced EROD activity in chronically exposed rainbow trout, and BFCOD activity showed biphasic pattern in which it was inhibited at environmentally relevant concentrations and induced at high concentrations. Thus, the observed effects suggest that clotrimazole could negatively affect fish CYPs at environmentally relevant concentrations. However, in the environment, the effects of clotrimazole and dexamethasone on fish CYPs system might be modified because of unknown compounds in these mixtures. Therefore, further investigations were done to identify the effects of mixture compounds using an in situ model. The last part of the dissertation addresses the effects of cocktail PPCPs on common carp under natural conditions. In situ studies provide valuable information on both hepatic and intestinal CYP activities. Both EROD and BFCOD activities were affected by the PPCPs that are present in the exposed fish. Moreover, changes in intestinal CYP activities suggest that fish can ingest some of these contaminants through their feed. Therefore, the intestines might be responsible for elimination of some of these pollutants and act as the first barrier of pollutant entry in fish. Despite the extensive studies concerning aquatic pollution, further studies are necessary. Development of new pharmaceuticals, their occurrence in the aquatic environment, and their effects on non-target organisms should be continuously monitored.
Klíčová slova:
in vitro; in vivo; in situ; CYP450; EROD; PNPH; BFCOD; biomarkery; ryby; játra; střevo
Plné texty jsou dostupné v digitálním repozitáři JČU.
Bioaktivní látky ve vodním prostředí a jejich vliv na ryby - zaměření na cytochromy P450 v rybách
znečišťujících látek do organismu mohou být odpovědná za eliminaci některých z těchto znečišťujících látek. I přes rozsáhlé studie o znečištění vodních zdrojů vyvstává potřeba provádět ...
Biological effects of iron-based nanomaterials evaluated from single species to complex microbial communities
Huynh Nguyen, Nhung : M12000370 Anh; školitel Alena Ševců
anglický
Tato dizertační práce shrnuje dopady materiálů na bázi železa, konkrétně částic z magnetického Fe3O4 a nula-mocného železa (zero-valent iron, ZVI), studiem toxicity těchto částic a zavedením některých nově modifikovaných a pokročilých metod. Důležitým výstupem této práce je přechod ze studia jednotlivých mikroorganismů k přirozeně se vyskytujícím mikrobiálním společenstvům.Nejprve byly vybrány Fe3O4 materiály připravené pro bioaplikace, na nichž byly použity toxikologické metody laboratorního měřítka a to na jednotlivých bakteriálních kmenech. Biologický efekt těchto částic/materiálů byl sledován na dvou bakteriálních kmenech: gram-negativní Escherichia coli a gram-pozitivní Staphylococcus aureus. Základní metody modifikované pro Fe3O4 částice zahrnovaly stanovení rychlosti růstu, buněčné životaschopnosti, změny morfologie a poškození DNA. Metoda sledování rychlosti růstu byla stěžejní metodou především proto, že je snadno realizovatelná, levná a méně časově náročná ve srovnání s ostatními metodami, přičemž poskytuje užitečné informace o inhibici růstu a efektivní koncentraci (effective concentration, EC). Kombinace všech metod poskytla velmi dobrý nástroj pro popis výsledků toxicity. Účinek Fe3O4 materiálů byl výsledkem typu jejich funkcionalizace, metody syntézy a vybraného bakteriálního kmene. Dále byla sledována toxicita částic/materiálů z nula-mocného železa (ZVI), které je ve formě částic využíváno díky jejich vysoké reaktivitě pro remediaci znečištěné půdy, a podzemních nebo povrchových vod. Testované ZVI částice byly speciálně upravené pro in situ aplikace snížením tendence k agregování a zvýšením jejich mobility, přičemž jejich toxicita byla sledována na (1) půdní gram-negativní Pseudomonas putida v laboratorních podmínkách (aerobně), gram-pozitivní Clostridium perfringens (anaerobně) a jednobuněčné zelené řase Chlamydomonas sp.; (2) in situ na přirozeně se vyskytujících mikroplanktonních společenstvech. Testovací metody zahrnovaly stanovení rychlosti růstu bakterií/řas, životaschopnosti a změny morfologie bakterií, membránové integrity řas, vznik reaktivních kyslíkových radikálů (reactive oxygen species, ROS) a celkový vliv na bakteriální společenstva ve spodní a povrchové vodě. Nutno zdůraznit, že v této práci bylo na environmentálních vzorcích poprvé použito sekvencování příští generace. Při výzkumu bylo dosaženo těchto znalostí z hlediska použitých metod: (1) pro stanovení toxicity je nutné kombinovat metody, aby bylo dosaženo správné interpretace získaných výsledků; (2) je lepší vybrat takové metody, které lze převést z laboratoře i na výzkum in situ. Fe3O4 materiály vykazovaly výraznější negativní efekt na gram-pozitivních bakteriích oproti gram-negativním, a to jak v důsledku funkčních modifikací, tak v důsledku technologie přípravy těchto materiálů. Působení ZVI částic záviselo na jejich vlastnosti a podílu reaktivního Fe(0). Navíc bylo v rámci 24 hodinového laboratorního experimentu zjištěno, že ZVI částice měly negativní efekt především na anaerobní bakterie. V případě dlouhodobého in situ experimentu ZVI částice prokázaly určitý pozitivní účinek, tím že snižují vysoké koncentrace polutantů a tím umožňují bioremediační procesy. Účinek ZVI v podzemní a zásobní vodě v počátku aplikace často ukazova na jejich toxicitu, ale jelikož koncentrace ZVI rychle klesla díky reakcím s přítomnými organickými sloučeninami a přítomným kyslíkem, lze tvrdit, že jejich dopad na přirozeně se vyskytující mikrobiální komunity je velmi malý a spíš krátkodobý. This thesis summarises the impacts of iron-based nanomaterials (NMs)/nanoparticles (NPs), including functional magnetic (Fe3O4) and zero-valent iron (ZVI) NMs/NPs. The study not only contributes to the toxicity data of iron-based NMs/NPs, but also brings some new modified methods and employs advanced methods to the study of toxicity. A notable outcome was that my study moved from single microorganism strains to natural microbial communities. First, functional Fe3O4-based NMs/NPs were used for obtaining toxicity methods on a lab scale and on single bacterial strains. The particles/materials were functionalized for bio applications. The biological effects of these particles on microorganisms were applied to two single bacterial strains: Gram-negative Escherichia coli and Gram-positive Staphylococcus aureus. The basic methods were modified for Fe3O4 particle studies including bacterial growth rate, cell viability and morphology, as well as DNA damage. The growth rate method was the main method carried out in this study. It was a feasible, economic and less time-consuming method and gave useful data: growth inhibition or effective concentration (EC). Combining all methods was found to be the most efficient frame for interpreting the toxicity results. The negative effects of Fe3O4 materials were selected on types of chemical functionalized roots, bacterial strains, as well as synthesis methods.Secondly, the toxicity study of iron zero-valent (ZVI) NMs/NPs was performed and deemed truly necessary because these NMs/NPs are put into the environment for various purposes. The ZVI particles have potential for the remediation of contaminated soil or groundwater or surface water due to their strongly reactive properties. The ZVI particles were modified to improve their properties in in situ applications to effect lower aggregation, and higher mobility. The target microorganisms for my ZVI toxicity study were investigated (1) in lab conditions with particular soil Gram-negative Pseudomonas putida (under aerobic condition), Gram-positive Clostridium perfringens (anaerobic condition), and unicellular green alga Chlamydomonas sp., and (2) in in-situ conditions with natural microbial communities in freshwater and groundwater. The methods/endpoints involved the growth rate of bacteria/algae, viable bacteria, bacterial morphology, algal membrane integrity, ROS formation for lab scale and the effects on whole bacterial communities in freshwater. Notably, as far as is known this study was the first to apply next-generation sequencing to environmental samples.Through this study I found that in terms of methods: (1) to be able to interpret the results correctly, it is necessary to carry out combined methods for toxicity; (2) it is more useful to select methods which apply from the lab to in-situ study. The functionalized Fe3O4 NMs/NPs showed more negative effects on Gram-positive compared to Gram-negative bacteria, and these effects depended on functional modifications as well as techniques of synthesis. The studied ZVI caused effects depending on their properties (size, shape, surface charge, modifiers) and the proportion of reactive Fe(0). ZVI had negative effects on anaerobic than aerobic bacteria in 24h in lab study. Chlamysomonas sp. was more sensitive to the ZVI after 2h compared to 24h. The ZVI effect was positive in-situ in a long-term experiment, which could indicate that the ZVI reduces concentrations of pollutants and thus facilitates bioremediation processes. The effects of ZVI in underground and reservoir water often showed toxicity at the beginning application and the ZVI concentration quickly decreased due to its reaction with existing organic compounds and oxygen in the water. The ZVI impact on natural microbial communities is thus low and shortlived.
Klíčová slova:
nanoželezo; nanomateriály
Dostupné registrovaným uživatelům v Univerzitní knihovně TUL
Biological effects of iron-based nanomaterials evaluated from single species to complex microbial communities
jejich funkcionalizace, metody syntézy a vybraného bakteriálního kmene. Dále byla sledována toxicita částic/materiálů z nula-mocného železa (ZVI), které je ve formě částic využíváno díky jejich ...
Rozhodovací proces u raků: problematika chování a reprodukce
KUBEC, Jan
2019 - anglický
Tato práce poskytuje přehled případových studií zkoumajících chování sladkovodních raků, včetně sociálních a reprodukčních interakcí, rozhodovacích procesů a prostředků pro rozpoznávání nebo zpracování environmentálních podnětů. Popsali jsme vztahy mezi prostředím a organismem, stejně tak i vnitrodruhové a mezidruhové vztahy. Tyto aspekty jsou důležité vzhledem k tomu, že každé rozhodnutí a interakce mají důsledky pro přežití a reprodukci raků, tj. individuální až dokonce i druhový úspěch. Pro etologické studie ve vodních ekosystémech představují korýši, a zejména raci, praktické modelové organismy. Raci jsou výhodnější než ostatní bezobratlí, vzhledem k jejich vysoké úrovni sociální interakce jak v přírodě, tak v laboratorních podmínkách. Vykazují jedinečné eko-etologické chování v různých stravovacích zvyklostech, cyklech aktivity, výběru stanovišť a využívání zdrojů na úrovni druhů, pohlaví či věku. Podobně k obratlovcům, raci demonstrují jedinečné chování během celého jejich života. Ovšem, jakkékoli znečistění může za následek dopad na původní populaci raků či nestabilitu ekosystému. Různé reprodukční strategie samic a samců ukazují, že samice se spoléhají na určitou známost sexuálních partnerů jako na spolehlivou záruku úspěšného spáření. Samice raka jsou výbíravější než samci, z důvodu vyšších nákladů na reprodukci (oogeneze, inkubace, rodičovská péče). Zatímco samčí reprodukce upřednostňuje zajištění jejich genetických informací hledáním co nejvíce partnerek. Preference raků byly analyzovány, tak že jedinci čelili výběru ze dvou stejných zralých protějšků ze stejným nebo jiným původem. Naše závěry mohou najít uplatnění v oblasti ochrany přírody, chovu v zajetí a programů obnovy či akvakultury. Úspěch biologických invazivců byl popsán jako výsledek vnitro- či mezidruhových interakcí. Rak mramorovaný, znám jako parthenogenetický druh s vysokou adaptabilitou, rychlým růstem, časným zráním a vysokou plodností, prokázal dominantní postavení ve více případech mezidruhových bojových vítězství. Intenzita souboje a agresivita, se snížili po ustanovení dominance u jednotlivých dvojic. Zdá se tak, že druh raka mramorovaného má schopnost šetřit energii zvyšováním aktivity pouze v případě přímého ohrožení. Na základě známých druhově specifických schopností je rak mramorovaný schopen překonat agresivní druh, jako je rak červený. Tento partenogenetický druh představuje významnou hrozbu pro původní ekosystémy a biologickou rozmanitost vodního prostředí, protože může vytvořit trvalé osídlení nejen v lokalitách postrádajících raky, ale je také schopen překonat rezidentní druhy. V poslední době bylo zjištěno, že zředěné koncentrace kontaminantů, jako jsou léčiva, přípravky denní péče a pesticidy, nepřímo ovlivňují vodní organismy. Zjistili jsme, že vybraná léčiva mohou změnit vzorce chování raka již při velmi nízké koncentraci. Rizika spojená s látkami znečišťujícími povrchovou vodu zdůrazňují význam našeho výzkumu, který zkoumá jejich ekologické dopady a jejich různé/specifické mechanismy působení. Dlouhodobé vystavení nízkým koncentracím dvou pesticidů, vykazovalo chování raků změny ve známých vzorcích. Po expozici pesticidů prosté vodě byly pozorovány nenadálé změny v lokomoci. Ve volné přírodě může být snížený pohyb a aktivita výzvou pro přežití raků v důsledku predace, a to i pro krmení, pro kompenzaci ztrát energie, může být přežití, pro méně aktivní jedince, velmi obtížné. Tato studie podporuje, že hodnocení chování raků je velmi praktickým přístupem nejen pro zkoumání základní biologie, ale i pro vnitro- a mezi-druhové interakce, a rovněž pro posuzování rizik spojených s mikropolutanty. This thesis provides an overview of case studies investigating the behaviour of freshwater crayfish, including social and reproductive interactions, decision making, and channels for recognition or processing of environmental stimuli. We described relationships between the environment and the organism and relationships among conspecifics and heterospecifics. These aspects are important, given that every decision and interaction has consequences for crayfish survival and reproduction, i.e. individual and even species success. For ethological studies in aquatic ecosystems, crustaceans, and especially crayfish, represent practical model organisms. Crayfish are advantageous over other invertebrates given their high level of social interaction in both the field and the laboratory. They exhibit unique eco- ethological behaviour in variety of feeding habits, activity cycles, habitat selection, and resource utilization at the level of species, sex, and age. Similar to vertebrates, crayfish demonstrate unique behaviours throughout their life. Subsequently, pollution impacts on native crayfish stock can result in ecosystem instability. The different reproductive strategies of females and males demonstrate that females rely on some familiarity of sexual partners as a reliable guarantee for successful mating. Crayfish females are choosier than males because of their higher energy costs for reproduction (oogenesis, incubation, parental care). While male reproduction prioritises securing their genetic information by searching for as many mates as possible. Crayfish mate preferences was analysed by facing the choosing crayfish with two equal sized mature counterparts from the same or different origin. Our conclusions could be applied in conservation research, captive breeding, and recovery programs as well as in aquaculture. The success of biological invaders has been described as the outcome from intra- and interspecific interactions. The marbled crayfish, known as parthenogenetic species with high adaptability, fast growth, early maturation, and high fecundity, established dominant status in more cases by interspecific combat victories. Fight intensity and aggressiveness decreased after dominance was established in particular pairs. Marbled crayfish seem to have an ability to conserve energy by increasing activity only at times of danger. Based on known species-specific abilities, the marbled crayfish is capable of outcompeting aggressive species, such as the red swamp crayfish. This parthenogenetic species poses a substantial threat to native ecosystems and biodiversity of aquatic environments, since it can establish not only in crayfish free habitats, but is also capable of outcompeting resident species. Recently, dilute concentrations of contaminants such as pharmaceuticals, daily-care products and pesticides have been reported to indirectly affect aquatic organisms. We found that selected pharmaceuticals can alter the behavioural patterns of crayfish, event at the very low concentration. The risks associated with surface water pollutants stresses the importance of research investigating their ecological impacts and their different/specific mechanisms of action. Prolonged exposure to the low concentrations of two pesticides exhibited changes in crayfish behavioural patterns. Various alterations in locomotion were observed after treatment in pesticide-free water. In the wild, decreased movement and activity can be a challenge for crayfish survival because of predation, even foraging to compensate for energy loss could be very difficult for less active individuals. This study suggests that crayfish behaviour assessment is a practical approach not only for investigating basic biology, or intra- and inter-specific interactions, but also for assessing the risks associated with micro-pollutants.
Klíčová slova:
invertebrates; Crustacea; behaviour; interaction; pollution; pharmaceuticals; pesticides
Plné texty jsou dostupné v digitálním repozitáři JČU.
Rozhodovací proces u raků: problematika chování a reprodukce
jejich života. Ovšem, jakkékoli znečistění může za následek dopad na původní populaci raků či nestabilitu ekosystému. Různé reprodukční strategie samic a samců ukazují, že samice se ...
Role reaktivních forem kyslíku a proteinové fosforylace na funkci spermií ryb
GAZO, Ievgeniia
2015 - anglický
Spermie druhů ryb s vnějším oplozením jsou po uvolnění do vodního prostředí zvláště citlivé na poškození hlavně kvůli změnám ve složení média v okolní spermatu. Mezi faktory ovlivňující pohyb spermií v externím médiu jsou: znečištěná voda, teplota, pH a osmotické podmínky. Cílem této studie bylo zjistit, účinky oxidačního stresu a možné následky související s výkonností spermií a intracelulární signalizací, zejména díky vlivu znečišťujících látek, vyskytujících se ve vodním prostředí. Navíc molekulární mechanismy stresových reakcí a aktivační proces pohyblivosti spermií byly analyzovány u více druhů sladkovodních ryb. Naše výsledky prokázaly, že xenobiotika, jako je Vinclozolin, mohou vyvolat snížení pohyblivosti a rychlosti spermií u jesetera malého (Acipenser ruthenus) již při koncentracích vyskytující se přirozeně ve vodním prostředí. Zvýšené hladiny lipidové oxidace (LO) a proteinové karbonylace (CP), stejně jako změny v antioxidačním účinku superoxid-dismutázy (SOD) poukazují na vývoj oxidačního stresu u spermií, které byly předem vystaveny xenobiotikům. Dále byla pozorována zvýšená fragmentace DNA a snížená úroveň ATP u spermií, které byly ovlivněny cizorodými látkami in vitro. Tyto výsledky naznačují, že spermie jesetera malého jsou velmi citlivé na přítomnost škodlivých látek a nadměrnou produkci ROS, které jsou vyvolány již při nízkých koncentracích. Další studie byly provedeny za účelem vyhodnotit úlohy produkce ROS u rybích spermií a potvrdit ochranné vlastnosti semenné tekutiny. ROS byl vygenerován inkubací kapřích (Cyprinus carpio L.) spermií in vitro s xanthin - xanthinoxidázou systémem (X-XO). Dávka škodlivé látky a doba působení měly vliv na snížení pohyblivosti a rychlosti spermií, stejně tak byla pozorována zvýšená hladina LO, CP a DNA fragmentace. Navíc bylo prokázáno, že O-spojeno s N-acetylglukosamin transferázou a septin-8-A změnil jejich stav fosforylace a kyselá fosfatáza v reakci na oxidační stres byla snížena. Na druhé straně, kataláza (CAT), superoxiddismutáza (SOD), glutathion a (GTH) v kombinaci se semennou plazmou má vliv na snížení oxidačního stresu u spermií kapra a zvýšení jejich kvality. Naše další studie byla použita ke stanovení, jak byly fosforylací proteiny pozměny po aktivaci pohyblivosti spermatu u kapra a jesetera, kde se fosforylované proteiny nacházejí ve spermatu a identifikované proteiny jsou zapojeny do procesu pohyblivost spermií. Ukázalo se, že typ proteinové fosforylace a její lokalizace se značně liší u obou druhů ryb. Fosforylace na serinovém a tyrosinovém zbytku, stejně jako protein-kináza A (PKA) a protein-kináza C (PKC) hrají důležitou roli u pohyblivosti, aktivace a regulaci spermií u obou druhů. Nespočet signalizačních proteinů podílejících se na pohybu spermií kapra a jesetera, byly identifikovány v této studii, a tudíž máme o krůček lepší pochopení molekulárních mechanismů u parametru pohyblivost spermií. Na závěr, výsledky této studie poskytují nové údaje o vlivu xenobiotik a oxidačního stresu na pohyblivosti rybích spermií, integritu DNA, lipidové a proteinové oxidaci, antioxidační obranný systém a intracelulární signalizaci. Naše údaje prokázaly toxicitu znečišťujících látek ve vodě a ROS u rybích spermií a navrhované využití CAT, SOD, nebo GTH v kombinaci se semennou plazmou pro snížení oxidačního stresu ve spermatu. Navíc bylo identifikováno mnoho proteinů ve spermiích, podílejících se na stresové reakci a pohyblivosti. Pro praxi, údaje uvedené v této práci, by mohly být užitečné pro zpracování médií vhodné pro kryoprezervaci a umělé rozmnožování různých druhů sladkovodních ryb. Spermatozoa of externally fertilizing fish species after releasing into aqueous environment are particularly vulnerable to damage mainly due to alterations in composition of media surrounding sperm. Among factors affecting spermatozoa movement in external medium are water pollutants, temperature, pH and osmotic conditions. The goal of this thesis was to investigate the possible effects of oxidative stress on sperm performance and intracellular signaling, particularly the effect of pollutants occurring in water environment. In addition the molecular mechanisms of stress response and motility activation for spermatozoa of several freshwater fish species were analyzed. Our results show that xenobiotics, such as vinclozolin, induce a dose-dependent reduction in sterlet (Acipenser ruthenus) spermatozoa motility and velocity at environmentally relevant concentrations. Increased levels of lipid oxidation (LO) and protein carbonylation (CP), as well as changes in antioxidant activity of superoxide dismutase (SOD) indicate the development of an oxidative stress in spermatozoa exposed to xenobiotic. Moreover, increased DNA fragmentation as well as a reduction of the level of ATP was observed in spermatozoa incubated with xenobiotic in vitro. These results demonstrated that sterlet spermatozoa are highly susceptible to the presence of pollutants, which induce excessive ROS production even at low concentrations. Further studies were performed in order to evaluate the role of ROS production in fish sperm and protective properties of seminal plasma. The ROS were generated in carp (Cyprinus carpio L.) spermatozoa by in vitro incubation with xanthine - xanthine oxidase system (X-XO). A time- and dose-dependent reduction in spermatozoa motility and velocity was observed as well as increased LO, CP and DNA fragmentation. Moreover, it was shown that O-linked N-acetylglucosamine transferase and septin-8-A changed their phosphorylation state on tyrosine residue, and acid phosphatase activity decreased in response to oxidative stress. On the other hand, catalase (CAT), superoxide dismutase (SOD), and glutathione (GTH) in combination with seminal plasma can reduce oxidative stress in carp spermatozoa and improve sperm quality. Our next study was applied to determine how the protein phosphorylation pattern changed after motility activation in carp and sterlet spermatozoa, where phosphorylated proteins are located in spermatozoon and to identify proteins involved in sperm motility. It was shown that the pattern of protein phosphorylation and their localization differs significantly between two species. Phosphorylation on serine and tyrosine residues, as well as protein kinase A (PKA) and protein kinase C (PKC) substrates play an important role in spermatozoa motility activation and regulation in both species. Numerous signaling proteins involved in carp and sterlet spermatozoa movement were identified in this study, giving a better understanding of molecular mechanisms underlying sperm motility. As a conclusion, the results of this study provide new data on the effect of xenobiotics and oxidative stress on fish spermatozoa motility, DNA integrity, lipid and protein oxidation, antioxidant defense system and intracellular signaling. These data proved the toxicity of water pollutants and ROS for fish spermatozoa and proposed the use of CAT, SOD, or GTH in combination with seminal plasma to reduce oxidative stress in these cells. Moreover, we identified many spermatozoa proteins involved in stress response and motility. In practice, the data presented in this thesis could be useful for elaboration of suitable medium for cryopreservation and artificial propagation of freshwater fish species.
Klíčová slova:
Rybí spermie; oxidační stres; antioxidační enzymy; intracelulární signalizace; fosforylace
Plné texty jsou dostupné v digitálním repozitáři JČU.
Role reaktivních forem kyslíku a proteinové fosforylace na funkci spermií ryb
Spermie druhů ryb s vnějším oplozením jsou po uvolnění do vodního prostředí zvláště citlivé na poškození hlavně kvůli změnám ve složení média v okolní spermatu. Mezi faktory ovlivňující pohyb spermií ...
NUŠL poskytuje centrální přístup k informacím o šedé literatuře vznikající v ČR v oblastech vědy, výzkumu a vzdělávání. Více informací o šedé literatuře a NUŠL najdete na webu služby.
Vaše náměty a připomínky posílejte na email nusl@techlib.cz
Provozovatel
Zahraniční báze