Stanovení těkavých chlorovaných uhlovodíků v ekosystému jehličnatého lesa

• Název práce v češtině: Stanovení těkavých chlorovaných uhlovodíků v ekosystému jehličnatého lesa
• Název v anglickém jazyce: Determination of volatile chlorinated hydrocarbons in the spruce forest ecosystem
• Klíčová slova: biogeochemický cyklus chloru; chlorované uhlovodíky; rostlinné metabolity; enzymatická chlorace; plynová chromatografie; radiostopovací analýza
• Klíčová slova anglicky: biogeochemical cycle of chlorine; chlorinated hydrocarbons; plant metabolites; enzymatic chloration; gas chromatography; radioanalysis
• Akademický rok vypsání: 2014/2015
• Typ práce: disertační práce
• Jazyk práce: čeština
• Ústav: Katedra fyzikální a makromol. chemie (31-260)
• Vedoucí / školitel: prof. RNDr. Eva Tesařová, CSc.
• Řešitel: skrytý - zadáno vedoucím/školitelem
• Datum přihlášení: 01.10.2014
• Datum zadání: 06.10.2014
• Konzultanti: Sándor Tamás Forczek, Ph.D.

Předběžná náplň práce

Práce bude probíhat pod vedením Dr. S. Forczeka.
Chlor je jeden z nejrozšířenějších prvků v přírodě a účastní se biogeochemického cyklu. V biosféře je přítomen hlavně jako anorganický chlorid, který se dostává do kontinentálních ekosystémů imisí ze srážek od moře, a také vlivem antropogenního znečištění způsobovaného solením pozemních komunikací. Chlor v přírodě je vázán na uhlík a tak tvoří organochlorové sloučeniny. Některé z nich jsou zodpovědné za poškození ozonové vrstvy a kontaminaci ekosystémů. Vzhledem k tomu, že mezinárodní úmluvy směřují ke snižování antropogenní zátěže atmosféry těkavými chlorovanými uhlovodíky (VCH), jejich přírodní zdroje nabývají na významu. Informací o VCH je však zatím málo. Příklady přírodní produkce rostlinami, uvolňování z půdy nebo abiotické tvorby VCH jsou methylchlorid, chloroform, 1,1,1-trichlorethan a tetrachlormethan.
Geochemické cykly chloru jsou dobře známé, ale biogeochemické cesty chloru v půdě jsou známé převážně jen modelově. Rostlinná tvorba VCH je známá u některých druhů tropických kapradin, ale běžné rostliny mírného pásma mohou také produkovat chlorované látky, obzvlášť ve stresových situacích. Globální změna klimatu může způsobit stres chloridem, suchem a teplem nebo naopak zvýšeným množstvím srážek. Cílem této práce je identifikace a stanovení VCH tvořených v ekosystému smrkového lesa při různých stresových situacích.

V rámci této dizertační práce se zaměříme na:
Enzymatické procesy tvořící VCH jak v půdě, tak v živých organizmech.
Měření těkavých chlorovaných látek emitovaných rostlinou nebo půdou v různých stresových podmínkách.

Vzorkovány budou vybrané druhy rostlin a horizontů půdy v laboratorních podmínkách. K analýze bude odebírána plynná fáze (headspace) z pěstovacích nádob. Při identifikaci bude použita GC/ECD a GC/MS instrumentace, případně speciační analýza radioaktivně značených prvků (³H, ¹⁴C, ³⁶Cl, radiostopovací metoda, kapalné scintilace, HPLC-radiodetekce). V případě lokalizací radioizotopů je možnost jejich vizualizace pomocí digitální autoradiografie.

Enzymatické studie degradace půdní organické hmoty
Tvorba těkavých chlorovaných uhlovodíků v půdě, z huminových kyselin a fulvokyselin (HA a FA), a podobně z rostlinných rozkladných materiálů je obecně známa. Tento proces probíhá biotickou cestou pomocí mikroorganizmů a půdních exoenzymů. Modelování je možné na základě charakteristických komponent huminových kyselin (oligomery, monomery). Práce bude zaměřená na chlorační enzymy a na rozdíly tvorby produktů mezi modelovými a přírodními substráty.
Rozlišení mikrobiální/exoenzymové aktivity pomocí mražení-roztání.
Studium tvorby chlorovaných látek z chloridu přijatého kořeny rostlin. Zabudování 36-Cl do rostlinných pletiv, speciační analýza pomocí radioaktivně značených látek.