Vědecko-výzkumné projekty

Výzkum a detekce mikropolutantů v pitné a odpadní vodě z čistírny odpadních vod.

SP2023/045

V současnosti dochází k neustálému nárůstu antropogenních činností, jako zdravotnictví, průmysl, doprava a také zemědělství, které vytváří množství antropogenního znečištění. V důsledku toho velmi vzrostla výroba a spotřeba látek označovaných jako EP (emerging pollutant), kvůli čemuž se rezidua těchto mikropolutantů stávají součásti životního prostředí. Tyto EP jsou definované jako látky, které se dostávají do životního prostředí, vzbuzující vážné obavy, které však nejsou sledovány. Jedná se o látky, jejichž vliv a rizika nejsou dostatečně definovány. Do kategorie EP se řadí průmyslové chemikálie, farmaceuticky aktivní zbytky, pesticidy, steroidní hormony, produkty osobní péče a řada dalších toxických látek. Jedná se o analyty, které nejsou zařazené na seznam sledovaných látek, ale jsou schopné svými účinky vytvářet potenciální nebezpečí pro životní prostředí. Mezi tyto nepříznivé účinky EPs ve vodních systémech patří porucha reprodukce, endokrinní narušení, rezistence vůči antibiotikům, toxické účinky nebo fyzická abnormalita. Koncentrace EPs ve vodních systémech bývá v rozmezí ng/l až μg/l. Metody jejich identifikace proto musí být dostatečně citlivé a přesné, aby byly schopné potvrdit tyto látky v tak nízkých koncentracích. Pro tyto účely je možné využít systém kapalinové chromatografie (HPLC) nebo Fourierové infračervené spektroskopie (mikro-FTIR). Na základě současných studií EPs ve vodném prostředí se setkáváme s výskytem reziduí léčiv a přítomností mikroplastů a aditiv používaných k jejich výrobě. Mezi nejčastěji se vyskytující rezidua léčiv se řadí léčiva a produkty osobní péče (např. karbamazepin, gabapentin, triklosan, furosemid, warfarin), nesteroidní protizánětlivá léčiva (např. ibuprofen, diklofenak, naproxen, ketoprofen, aspirin), léčiva ovlivňující centrální nervovou soustavu (paracetamol, tramadol, metoprolol, oxazepam, diazepam, kofein), makrolidová antibiotika (eritromicin, klaritromycin, azitromycin) a hormony (estron, 17-β-estradiol, 17-α-ethinylastradiol). V případě mikroplastů je přesné určení matriálu ve vodném prostředí velmi těžké a závisí na mnoha faktorech. Z praxe se množství a materiál mikroplastů nalezených ve vzorcích vod liší v závislosti na lokalitě odběru, vodním zdroji a použité technologii. Obecně se dá říci, že se objevují mikroplasty z materiálů, které jsou na trhu nejvíce využívány (Polyetylene, Polypropylene, Polyetylene terephthalate, polystyrene aj.). Cílem projektu je výzkum a detekce mikropolutantů jak v odpadní vodě, která je po čištění vypouštěna do recipientu, tak v pitných vodách, které jsou nezbytnou součástí našeho života. Tento projekt tak nabízí prohloubení znalosti o výskytu EPs v pitné a odpadní vodě. V případě odpadní vody bude navíc hodnocena efektivita procesu čištění v čistírně odpadních vod a tím zhodnocení způsobu eliminace těchto látek v rámci čistírenského procesu. I přesto, že sledované koncentrace jednotlivých EPs nebývají příliš vysoké, jedná se o velmi bioaktivní látky, které mohou negativně působit na životní prostředí. S ohledem na chystanou legislativu Evropské unie, která počítá se zařazením monitoringu přítomnosti vybraných mikropolutantů ve vodách, je řešení tohoto projektu vysoce aktuální. V současné době je stanovení mikropolutantů ve vodném prostředí finančně a časově velmi náročné, avšak velmi potřebné pro zjištění přítomnosti a materiálu těchto částic. Při řešení projektu mohou řešitelé nalézt optimalizace v procesu stanovení, což povede k snížení náročnosti. Pro realizaci předkládaného projektu budou vybrané mikropolutanty monitorovány pomocí systémů HPLC a mikro-FTIR. V případě HPLC se bude jednat o spojení se spektrofotometrickým detektorem (typ DAD=detektor diodového pole) a hmotnostním detektorem (typ MS=3D iontová past). DAD detektory pracují sice jen na úrovni μg/l, ale zastupují skupinu ekonomicky méně náročných a dostupnějších detektorů. Naopak použití MS detektoru v tandemovém uspořádání (MS/MS) výslednou citlivost snižuje na ng/l, jedná se ovšem o detektory náročnější na provoz i obsluhu. Druhým systémem bude mikro-FTIR, kde budou zkoumány pevné částice mikropolutantů a dojde k potvrzení jejich materiálového složení na základě změřeného vibračního spektra. Částice budou ze vzorku vždy laboratorně odseparovány, aby bylo možné je změřit bez vlivu jejich původního prostředí. Každá částice bude nejprve vyhodnocena opticky a vyfotografována. Vybrané částice budou změřeny pomocí mikro-FTIR, kdy spodní hranice velikosti částice se pohybuje okolo 5 μm. Výsledná vibrační spektra budou interpretována na základě znalostí vibračních spekter molekul a spektrálních knihoven.

2023

2023

Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy

SGS

Specifický výzkum VŠB-TUO

Placová Karla Ing.