No (3)
Used filters
(3)
Number of found documents:
3
Published from
to
Research of the combined biological-chemical method for remediation of groundwater contaminated by chromium
Jan Němeček; školitel Miroslav Černík
Czech
Práce se zabývá výzkumem a ověřením použitelnosti kombinace dvou procesů-abiotické redukce nanoželezem (nZVI) a biotické redukce podpořené aplikací organického substrátu, k sanaci podzemních vod znečištěných šestimocným chrómem Cr(VI). V rámci dizertační práce byly v laboratorním měřítku testovány alternativní organické substráty, stanoveno optimálního dávkování vybraného substrátu a zhodnocena stabilita redukovaného chrómu. Kolonovými zkouškami byla odzkoušena kombinace obou metod a poté ověřena kombinovaná metoda v reálných podmínkách pilotní zkoušky. Na základě dosažených výsledků lze konstatovat, že kombinovanou metodou bylo dosaženo vysoké účinnosti odstranění Cr(VI) z podzemních vod, přií nízké a jen krátkodobé mobilitě vzniklé Cr(III). Ověřeno bylo množství a dávkování redukčního činidla a substrátu, jejich migrační schopnosti a životnost. Bylo zjištěno, že kombinací obou metod dochází k vzájemnému účinku obou geofixačních mechanizmů. Aplikací nZVI dochází ke snížení celkové ekotoxicity sanovaného prostředí. NZVI oxidované během abiotické fáze na Fe(III) je částečně biogenně regenerováno na Fe(II), které následně působí jako redukční činidlo pro Cr(VI). Aplikace nZVI, tak i substrátu ovlivnila základní chemické složení podzemní vody nevýrazně s pozorovaným pozvolným návratem k původnímu složení. The h.D. thesis deals with research and verification of a combination of two processes - abiotic reduction by nanoscale zero-valent iron (nZVI) and biotic reduction enhanced by addition of organic substrate for remediation of groundwater contaminated by hexavalent chromium Cr(VI). Within the Ph.D. work alternative organic substrates were tested in a laboratory scale, optimal dosage of the substrate was determined and stability of reduced Cr(III) was assessed. Combination of both remedial methods was evaluated within a column test and afterwards in a field scale pilot test. Their results show that the combination of the methods exhibited high efficiency of the Cr(VI) removal from groundwater accomplished with low and only temporary mobility of Cr(III). Amounts and a delivery technique for both nZVI and the substrate were assessed, including migration ability and a life time of both agents. It was found that by combination of both methods a reciprocal effect of both geofixation mechanisms acted. By injection of n ZVI an overall ecotoxicity of the environment was mitigated. NZVI oxidized during the abiotic phase was partly recovered during the biotic phase-microbially reduced to Fe(II), and acted as a reducing agent for Cr(VI). Both nZVI and the substrate applications influenced the inorganic composition of the groudwater insignificantly with abserved tendency to revert to the original composition.
Keywords:
znečištění podzemních vod; chrom; bioremediace; sanační technologie
Available to registered users in the Library of TUL
Research of the combined biological-chemical method for remediation of groundwater contaminated by chromium
Práce se zabývá výzkumem a ověřením použitelnosti kombinace dvou procesů-abiotické redukce nanoželezem (nZVI) a biotické redukce podpořené aplikací organického substrátu, k sanaci podzemních ...
Modelling reactive transport processes
Lukáš Zedek; školitel Jan Šembera
2014 - Czech
Práce je věnována problematice počítačové simulace vybraných přírodních jevů a chemických reakcí, které ovlivňují šíření znečištění podzemní vodou. V práci popisované počítačové modely využívají inovativní aplikace v jiných oblastech zavedených postupů a modelovacích nástrojů. Velká pozornost je v práci věnována matematické formulaci popisu problému reakčního transportu kontaminace. v rámci práce je navržen a byl prověřen originální popis problému reakčního transportu soustavou obyčejných diferenciálních rovnic. Navržený popis diferenciálními rovnicemi umožňuje zahrnout do modelu i rovnovážné chemické reakce, které jsou obvykle popisovány rovnicemi algebraickými. Díky zaměření práce na matematický popis simulovaných úloh je možné navržené postupy analogiky aplikovat na modely dalších přírodních a jiných jevů jako jsou například šíření tepla, mechanismus ztenčování ozonové vrstvy, znečištění vzduchu a mnoho dalších. The book describes computer simulation of selected natural processes and reactive-transport problem which influence groundwater contaminant transport. Models described in this book describe inovative application of approaches and simulation tools which are widely spread and often used in different simulation fields. Dissertation is strongly focused on mathematical formulation of reactive-transport problem description. In one part of the book we proposed and described tests of an original ordinary differential formulation of reactive transport problem. The proposed formulation enables to involve equlibrium reactions which are obviously described by algebraic equations. Thanks to a focus of dissertation on mathematical formulation of reactive transport problem, proposed approaches can be used analogicaly for simulation of similarly described natural and other processes such as heat transfer, ozone depletion chemical mechanism, air polution model and many others.
Keywords:
počítačové modelování; počítačová simulace; transportní jevy
Available to registered users in the Library of TUL
Modelling reactive transport processes
Práce je věnována problematice počítačové simulace vybraných přírodních jevů a chemických reakcí, které ovlivňují šíření znečištění podzemní vodou. V práci popisované počítačové ...
Biological effects of iron-based nanomaterials evaluated from single species to complex microbial communities
Huynh Nguyen, Nhung : M12000370 Anh; školitel Alena Ševců
English
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. 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.
Keywords:
nanoželezo; nanomateriály
Available to registered users in the Library of 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 ...
NRGL provides central access to information on grey literature produced in the Czech Republic in the fields of science, research and education. You can find more information about grey literature and NRGL at service web
Send your suggestions and comments to nusl@techlib.cz
Provider
Other bases