The quality of raw water is deteriorating with the continuous increase in environmental pollution. Raw water is being modified to drinking water by technological processes, and it is therefore necessary to put increased demands on the efficiency of these technological processes and their possible innovation. Due to the fact that raw water is contaminated with different types of pollutants, it is necessary to continuously control the drinking water supplied to the public distribution network in order to ensure its quality. Drinking water treatment is still unable to treat the raw water perfectly, its pollution is only reduced to acceptable standards. For this reason, it is indispensable that the quality of drinking water is being checked regularly and at the same time the efficiency of individual technological processes of drinking water treatment is assessed. This includes screening analysis or eventually ecotoxicological tests. The thesis focuses on the efficiency of technological processes of drinking water treatment. Within the experimental part, samples of raw water and samples of water after each separation stage have been collected at the drinking water treatment plant in the Czech Republic. These samples have been subjected to ecotoxicological tests and screening analysis. Based on the ecotoxicological tests carried out on Thamnocephalus platyurus, Lemna minor and Vibrio fischeri, we can assume the emergence of harmful chlorinated by-products, resulting to nearly 100% mortality in T. platyurus. The results of the screening analysis carried out indicate, after the extraction of specimens by the SPE method using HPLC/MS, that the most effective method for the removal of hormonal substances is ozonization.

In terms of air pollution, ground-level ozone is according to current knowledge, contributes the most to damage to ecosystems. To calculate the key indicators of potential damage to ecosystems, such as the exposure index AOT40 and stomatal flux, it is important to know the hourly ozone concentrations, which are the input data for both calculations. For the measurement of O3 air pollution concentrations for the purposes of environmental studies, continuous measurement is not used, but measurement by passive (diffusion) dosimeters, which are exposed for a longer period (usually 1 week-1 month) and thus indicate the average concentration for the relevant longer period. The aim of this diploma thesis is the prediction of hourly concentrations of ground-level ozone from measurements by diffusive samplers, which took place in the period 2006-2010 in Jizerské hory mountains. Monitoring always took place for 2 weeks during the vegetation seasons (April-October) at localities and at various altitudes (714 m above sea level - 1,000 m above sea level). Ogawa diffusive samplers were used. From these average and meteorological concentrations, hourly values of ground-level ozone concentrations were calculated according to the model from professional study and these were compared with measurements from an...

Die derzeit angewendete Formalinbegasung von Bruteiern zur Keimreduktion stellt ein wichtiges Mittel zum Schutz des Verbrauchers vor dem Eintrag der Salmonellose aus der Geflügelindustrie in die Lebensmittelkette dar. Jedoch verlangt sein kanzerogenes Potenzial die Suche nach einer ebenso effektiven und einfach zu praktizierenden, aber weniger gesundheitlich bedenklichen alternativen Methode. In dieser Arbeit wurde die Eignung einer in ovo-Ozonbegasung zur Bruteidesinfektion hinsichtlich ihrer Auswirkung auf die Embryonalentwicklung untersucht. Dafür wurden befruchtete Eier vor ihrem Einsatz in den Brüter mit unterschiedlichen Ozonkonzentrationen zwischen 0,5% bis >5,0% (wt/ wt O3 in O2) bei einer relativen Luftfeuchte von 70% in einer Laborkammer begast. Die verwendeten Ozonkonzentrationen wurden dabei in drei Konzentrationsgruppen eingeteilt: hoch (2,8% bis 5,0%), mittel (1,1% bis 2,5%) und niedrig (0,5% bis 1,0%). Nach Erreichen der Zielkonzentration blieben die Eier für eine definierte Einwirkzeit (EWZ) zwischen 0 bis 24 h in der Kammer. Am Bruttag (BT) 18, 19 oder 20 wurden die Überlebensrate (ÜLR), Gewicht und Länge erhoben sowie histologische Untersuchungen der Organe Herz, Leber, Milz und Niere vorgenommen. Bei vier Versuchen erfolgte zusätzlich die Untersuchung am BT 6 und BT 12. Insgesamt wurden 13 Versuchsreihen mit Begasungen in der Laborkammer in den drei genannten Konzentrationsgruppen durchgeführt. Des Weiteren sollte die Übertragbarkeit der ermittelten Ergebnisse auf eine großtechnische Lösung, durch die Anwendung in einer projektintern entwickelten Prototyp-Kammer überprüft werden. Die Konzipierung dieses Prototyps folgte den technischen Gegebenheiten unter Einbeziehung der ermittelten Ergebnisse zur Embryotoxizität, zur Effektivität der Keimreduktion sowie der Veränderung der Eiinhaltsstoffe. Im Prototyp wurde daher die Begasungskonzentration von 0,7% Ozon bei einer EWZ von 2 h angewendet und in 2 Versuchsreihen hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf die Lebensfähigkeit und die morphologische Entwicklung getestet. Um zusätzlich eine Aussage treffen zu können, welche Wirkung eine hohe Ozonkonzentration bei der Applikation während der Bebrütung zur Folge hat, wurde in zwei weiteren Versuchsreihen jeweils am BT 3, 4 und 5 eine Ozondosis von 5,0% in Kombination mit 1 h EWZ appliziert. Nach der Entnahme der Embryonen am BT 6 bzw. BT 8 erfolgte die morphologische Untersuchung. Aus der vorliegenden Arbeit wird zusammenfassend geschlussfolgert:  Ozon besitzt einen dosisabhängigen Effekt auf die ÜLR: je höher die Dosis, desto geringer die Überlebensrate. Bei niedrigen Ozonkonzentrationen zwischen 0,5% und 1,0% kommt es zu ÜLR von 90% und 100%.  Die Einwirkzeit stellt einen wichtigen Einflussfaktor auf die Überlebensrate dar. Eine Kombination einer hohen Ozondosis mit langer EWZ hat eine höhere Embryomortalität zur Folge, als eine hohe Ozondosis ohne EWZ. Eine erhöhte Mortalitätsrate zeigt sich auch bei der Kombination einer mittleren Ozondosis mit einer langen EWZ. Keinen Einfluss zeigt sie bei der Kombination mit einer niedrigen Ozonkonzentration.  Ozonierte Embryonen zeigen dosisabhängig eine geringere Längen- oder Gewichtsentwicklung im Vergleich zur Kontrollgruppe. Signifikante Gewichts- und Längenunterschiede lagen nur vereinzelt bei der Begasung mit hoher Ozonkonzentration vor.  Pathohistologische Befunde an Organen, die mit einer Ozonbegasung in Zusammenhang gebracht werden können, konnten nicht erhoben werden.  Die Versuche zur Begasung während der Organogenese wiesen nicht auf ein teratogenes Potenzial von Ozon hin. Korrespondierend mit den Ergebnissen der Begasung am BT 0 zeigte sich ebenfalls eine deutliche Embryotoxizität.  Die Wirkung von Ozon folgt einem Alles-oder-Nichts-Prinzip: entweder die Schädigung ist so stark, dass es zu keiner Entwicklung mehr kommt, oder aber der überlebende Embryo bzw. Fetus zeigt ein phänotypisch normales Aussehen.  Mit den vorgestellten Untersuchungen konnte bewiesen werden, dass bei einer in ovo-Begasung von befruchteten Hühnereiern am Bruttag 0 mit einer niedrigen Ozonkonzentration von 0,5% bis 1,0% in Kombination mit einer mittleren und geringen EWZ keine teratogenen oder embryotoxischen Veränderungen zu erwarten sind.  Aus diesen Befunden ergibt sich ein unbedenklicher Einsatze von Ozon als alternative Methode zur Bruteidesinfektion. Die Voraussetzung dafür ist, dass die großtechnische Lösung die Anwendung von 1,0% Ozonkonzentration in Kombination mit 2 h EWZ ermöglicht, um eine sehr gute ÜLR, Entwicklung und eine 100%ige Inaktivierung des in Legehennenbeständen vorherrschenden Serovars Salmonella Enteritidis zu gewährleisten.

Liquid methane is becoming an increasingly attractive rocket propellant due to its high performance characteristics and potential to support in-situ resource utilisation. Methane, however, when heated, can thermally decompose in a process known as pyrolysis. In regeneratively cooled rocket engines, the solid carbon products from the pyrolysis reactions are deposited on the walls of the cooling channels. This increases the thermal resistance of the channel walls, resulting in higher wall temperatures. In turn, this can facilitate cracking and crack propagation, presenting a potential problem in rockets, especially for future reusable designs. It will therefore be necessary to inspect the state of the cooling channels between flights. The carbon layer also changes the catalytic properties of the surface, affecting the onset temperature of methane pyrolysis, and thus impacting the pyrolysis behaviour during subsequent flights. It is possible to clean the channel using a mixture of gaseous oxygen and ozone, however, preliminary testing has indicated that not all the carbon is removed within a reasonable time frame. An experimental facility exists which can control the thermal and flow conditions in straight test channels to replicate the conditions seen in methane rocket nozzle cooling channels. The purpose of this project is to develop a system to quantitatively assess the amount of carbon deposition in these test channels after methane pyrolysis has occurred within them, and following ozone cleaning. The developed system is an optical method which uses a borescope to capture images within the coked channel. These images are then run through bespoke image processing software to determine the proportion of the inner channel wall that is coked. The software has been developed and a provisional mechanical setup has been designed. Initial validation tests have been conducted to assess the accuracy of the software used in conjunction with the borescope and camera. The results indicate that the system is capable of quantifying coke in a metal channel with an error of 1.489%±0.232% or less. / Flytande metan är på väg att bli ett mera attraktivt raketbränsle på grund av sina högprestanda-egenskaper samt potential för att stödja resursanvändning, in situ. Hursomhelst så kan metan, då uppvärmt, termiskt brytas ned i en process kallad pyrolys. I regenerativt kylda raketmotorer så utfälls de solida kolprodukterna från pyrolysen på väggarna av kylkanalerna. Detta höjer den termiska resistansen hos kanalens väggar vilket resulterar i högre väggtemperaturer. Detta kan, i sin tur, leda till spricktillväxt som väcker ett potentiellt problem med raketer, speciellt för framtida återanvändningsbara designer.Det kommer därför vara nödvändigt att inspektera skicket av kylkanalerna mellan flygningar. Kollagret förändrar också de katalyserande egenskaperna av ytan, vilket har en inverkan på begynnelsetemperaturen av metanpyrolys, som påverkar hur pyrolysen beter sig för följande flygningar.Däremot är möjligt att rena kanalerna genom att använda en blandning av syre i gasform, och ozon. Preliminära tester indikerar på att inte allt kol är borttaget inom en rimlig tidsram. En experimentell anläggning finns, som kan kontrollera tillstånd för värme och flöde i raka testkanaler för att replikera tillstånden som setts i kylkanaler i dysor för metanraketer. Syftet med detta projekt är att utveckla ett system för att kvatitativt bedöma mängden koldeposition i dessa testkanaler efter att pyrolys av metan har skett i dem, följt av ozon-rening. Det utvecklade systemet är en optisk metod som använder ett boroskop för att fånga bilder inuti den kanalen med koks. Dessa bilder körs genom ett skräddarsytt bildprocesseringsprogram för att bestämma proportionerna av den inre kanalväggen med koks. Mjukvaran har utvecklats och en provisorisk mekanisk anordning har utformats. Initiella valideringstester har genomförts för att bedöma noggrannheten av mjukvaran som använts i samband med boroskopet och kameran. Resultaten indikerar på att systemet är kapabelt att kvatifiera koks in en metallkanal med ett fel på 1,489%±0,232% eller mindre.

Deionised-ozonated water, so-called DIO3 appears to be an ideal alternative for usage in semiconductor industry. The utilisation of DIO3 for removal of photoresist from silicon wafers is faster, cheaper, and more environmental-friendly compared to classical technology based on mixture of sulphuric acid with hydrogen peroxide, so-called SPM. The diploma thesis deals firstly with research into ozone and ozonated water and their possible applications. Next sections describe two prototypes of generators for DIO3, that were assembled in CSVG a.s. Testing of parameters for generators on dissolved-ozone concentration is also a part of this thesis. Moreover, thesis involves tests, that were carrier out in ON Semiconductor in Rožnov pod Radhoštěm. These tests compare efficiency of cleaning by classical technology based on SPM and DIO3 approach.

Die Siliciumauflösung in Flusssäure-Wasserstoffperoxid- und Flusssäure-Ozon-Lösung ist aufgrund der, aus der Oxidation des Siliciums, formal resultierenden Reaktionsprodukte Wasser und Sauerstoff interessant. Der Auflösungsprozess, speziell die Oxidation des Siliciums / Elektronenlochinjektion ins Siliciumvalenzband, wird – verglichen mit anderen Ätzsystemen für Silicium – massiv kinetisch gehemmt. Ätzprozesse auf Basis dieser Mischungen sind hinsichtlich der geringen bzw. moderaten erzielbaren Siliciumabtragsraten (rSi < 0,02 nm s-1 mit Rissaufweitung in Flusssäure-Wasserstoff-peroxid-Lösungen bzw. rSi < 0,61 nm s-1 mit Oberflächenpolitur in Flusssäure-Ozon-Lösungen) wenig effektiv. Eine Erhöhung der Siliciumabtragsraten gelingt prinzipiell durch die Erhöhung der Konzentrationen siliciumoxidierender Spezies in der Silicium / Elektrolyt-Grenzfläche oder durch Zufügen geeigneter grenzflächenaktiver Elektronenüberträgerspezies. In stark sauren Lösungen wird der Elektronentransfer zusätzlich durch stabilisierende Wasserstoffaustauschprozesse inhibiert. Die Mischungen sind zur Reinigung von Siliciumwaferoberflächen oder feinteiligem Silicium geeignet.:1. Motivation und Problemstellung 5 2. Halbleiterrelevante Eigenschaften von Silicium 9 2.1 Siliciumoberflächen 9 2.2 Silicium als Halbleiter 14 2.3 Silicium in Elektrolyt-Lösungen 17 2.3.1 Silicium / Elektrolyt-Kontakt 17 2.3.2 Silicium in Flusssäurelösungen 20 2.4 Oxidation von Siliciumoberflächen in Elektrolytlösungen 23 2.4.1 Elektronentransfer beim Silicium / Elektrolyt-Kontakt 24 2.4.2 Chemische Oxidation von Silicium 27 3. Siliciumätzverfahren 32 4. Nasschemische Siliciumauflösung in wässrigen Flusssäure-haltigen Lösungen 35 4.1 Elektrochemische Siliciumauflösung 37 4.2 Außenstromlose Siliciumauflösung in sauren Lösungen 41 4.2.1 Stromlose elektrochemische Siliciumauflösung 41 4.2.2 Metall-assistierte Siliciumauflösung 44 4.2.3 Chemische Siliciumauflösung 48 4.2.4 Ausgewählte Abtragsraten zur sauren nasschemischen Siliciumbehandlung 49 4.3 Anisotropie-Effekte bei der nasschemischen Siliciumauflösung 51 5. Silicium in Flusssäure-Wasserstoffperoxid-basierten Ätzlösungen 54 5.1 Silicium in wässrigen Flusssäure-Wasserstoffperoxid-Lösungen 54 5.1.1 Reaktivitäten wässriger Flusssäure-Wasserstoffperoxid-Lösungen gegenüber Silicium 55 5.1.2 Formalkinetische Untersuchungen des Ätzprozesses 58 5.1.3 Eigenschaften der Siliciumoberflächen: Morphologie und Bindungssituation 64 5.1.4 Poröses Silicium in wässrigen Flusssäure-Wasserstoffperoxid-Lösungen (außenstromlos) 66 5.2 Stimulierung des Prozesses der Siliciumauflösung in wässrigen Flusssäure-Wasserstoffperoxid-Lösungen 71 5.2.1 Auswirkungen ausgewählter „Verunreinigungen“ der Ätzlösungen 73 5.2.2 Stimulierung durch zusätzliche Oxidationsmittel 74 5.2.3 Stimulierung durch potenzielle Elektronenüberträger 80 5.3 Silicium in Flusssäure-Wasserstoffperoxid-Schwefelsäure-Lösungen 90 5.3.1 Eigenschaften von Flusssäure-Wasserstoffperoxid-Schwefelsäure-Lösungen 90 5.3.2 Reaktivitäten von Flusssäure-Wasserstoffperoxid-Schwefelsäure-Lösungen 94 5.3.3 Eigenschaften der erzeugten Siliciumoberflächen 101 5.4 Silicium in Flusssäure-Wasserstoffperoxid-Salzsäure-Lösungen 106 5.5 Oxidation der Siliciumoberfläche in Wasserstoffperoxid-basierten Lösungen 109 5.6 Schlussfolgerungen zur Siliciumauflösung in Flusssäure-Wasserstoffperoxid-basierten Ätzlösungen 113 5.7 Anwendungspotenziale Flusssäure-Wasserstoffperoxid-basierter Ätzlösungen 116 6. Silicium in wässrigen Flusssäure-Ozon-basierten Ätzlösungen 123 6.1 Silicium in Flusssäure-Ozon-Lösungen 129 6.2 Silicium in Flusssäure-Ozon-Schwefelsäure-Lösungen 137 6.3 Silicium in Ozon-durchleiteten Flusssäure-Salzsäure-Lösungen 141 6.4 Oxidation der Siliciumoberfläche in Ozon-haltigen Lösungen 147 6.5 Schlussfolgerungen zur Siliciumauflösung in Flusssäure-Ozon-basierten Ätzlösungen 152 6.6 Anwendungspotenziale Flusssäure-Ozon-basierter Ätzlösungen 158 7. Zusammenfassung 162 8. Experimenteller Teil 166 8.1 Grundlagen 166 8.2 Chemikalien und Siliciumsubstrate 167 8.3 Charakterisierungsmethoden und Geräte 171 8.4 Konzentrationsbestimmungen in wässrigen Lösungen 174 8.5 Ätzlösungen und Abtragsraten 177 8.6 Daten zu den einzelnen Versuchen 180 8.6.1 Flusssäure-Wasserstoffperoxid-haltige Lösungen 180 8.6.2 Flusssäure-Ozon-haltige Lösungen 191 8.6.3 Daten der XPS-Untersuchungen 198 8.6.4 Reinigung von Siliciumsubstraten 208 9. Anhang 211 A Abkürzungsverzeichnis 211 B Literaturverzeichnis 212 C Tabellen / Literaturvergleichswerte 227 E Sonstiges 233 E.1 Eidesstattliche Erklärung 233 E.2 Publikationen 234 E.4 Danksagung 240

This study presents mountain forest Norway spruce (Picea abies) injured by surface ozone and oxidative stress. Norway spruce is not a sensitive species but it is the most representative tree in our country and this is the reason to pay attention on its injury. Study was connected to the ozone measurement by CHMI in Jizerske mountains. Aim of our study was to find influence of surface ozone on the forest and show correlation between ozone concentrations, altitude and Norway spruce injury. Ozone concentrations are growing with the altitude. Increasing percentage of injury with growing concentrations and altitude was expected. Needles were collected at the altitude 750-1100 meters. Collected needle years were 2006, 2007 and 2009. The 2009 year was not evaluated because no symptoms were found. Injury was observed on the maroscopical, microscopical and biochemical level. Visual injury was assessed by percentage of injured needle surface by chlorosis and necrosis. Microscopical analysis studied injury on cross and longitudinal sections of needles. On the longitudinal sections were visible typically bone-cells. These cells have lost its shape by ozone stress and were narrowed in its width. Bone-cells were best visible near the stomata. Four symptoms were observed on the cross sections: tannin...

Dans ce travail nous avons étudié des réactions chimiques sur la surface de deux métaux :le platine et l'or, en utilisant la microscopie ionique à effet de champ électrique (FIM) et la spectrométrie de masse de désorption par champ pulsé (PFDMS). En complément de ces données expérimentales, nous apportons des résultats obtenus par la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT). La taille et la morphologie de nos échantillons font qu’ils sont de bons modèles de grains de phase active dans un catalyseur réel.<p>\ / Doctorat en sciences, Spécialisation chimie / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Detta projekt genomfördes på företaget Sangair som för närvarande utvecklar medicinsk utrustning för att behandla bakteriemi med ozon. Bakteriemi uppstår när bakterier hamnar i blodomloppet, vilket kan trigga sepsis och septisk chock, med potentiellt dödligt utfall om obehandlat. För närvarande används antibiotika för att behandla bakteriemi, men det ökande hotet med antibiotikaresistens världen över innebär att forskare behöver hitta nya vägar för att behandla bakteriemi. Som en del av Sangairs utveckling gjordes en undersökning för att se hur bakterier påverkas av ozon. Projektet syftade till att 1) utveckla en metod för att detektera lysering av bakterier och 2) använda metoden för att se om ozon hade lyserande effekt på model-organismen Escherichia coli. För att testa metoden transformerades stam BL21 av E. coli med en pUC-19 plasmid för att producera beta-galaktosidas. Proteinets aktivitet mättes sedan i sonikerade bakterier, vilket visade att det var en effekitiv metod för att lysera bakterier och sedan mäta aktiviteten. För att undersöka om ozon hade en lyserande effekt, och samtidigt bestämma om man kunde mäta protein fann man att det optimala experimentella upplägget var att använde en ozonkoncentration på 6 g/m3, ett gasflöde på 5 ml/min och ett vätskeflöde på 25 ml/min. Resultatet från studien indikerade att ozon har en lyserande effekt, men fler studier behövs göras för att verifiera resultatet. Man undersökte också om detektionen av Beta-galaktosidas kunde förbättras genom att tillsätta Bovin serumalbumin (BSA) för att inhibera resterande ozon i prover som annars skulle kunna inaktivera Beta-galaktosidas. Resultaten indikerade dock inte någon effekt. Som ett sista experiment mättes även endotoxiner som frigjordes vid behandling, och det visade sig att när bakterier behandlas med ozon frigörs lipopolysackarider (LPS) och peptidoglykaner, vilket också kan tyda på lysis. / This project was conducted at Sangair. The company is currently developing a medical device aimed at treating bacteremia with ozone. Bacteremia is a condition that occurs when bacteria enters the bloodstream, and can trigger sepsis and septic shock, potentially leading to death if untreated. Antibiotics have traditionally been the way to treat bacteremia, but the looming threat of antibiotic resistance worldwide threatens this way of treatment, and research into novel approaches to eradicate the bacteria needs to be done. As part of Sangairs development, an investigation was done to see how ozone interacts with bacteria. The project aimed to 1) develop a method to detect bacterial lysis and 2) use the method to detect if ozone had a lysing effect on the bacterial model organism Escherechia coli. To test the method, the BL21 strain of  E. coli was transformed with the pUC-19 plasmid to produce the reporter enzyme Beta-galactosidase. The Beta-galactosidase activity was then measured in a supernatant of sonicated bacteria, which confirmed the suitability of the method to detect bacteria cell lysis. To be able to see if ozone had a lysing effect, while still being able to measure Beta-galactosidase, it was found that the optimal setup for this was using an ozone concentration of 6 g/m3, a gas flow of 5 ml/min and a liquid flow of 25 ml/min. The results acquired with this setup indicated that ozone had a lysing effect on E. coli but more studies are needed to verify this. It was further investigated if Beta-galactosidase detection could be improved by addition of bovine serum albumin (BSA) to quench residual ozone in the samples, but the results showed that it did not have any effect on the Beta-galactosidase enzymatic activity. As a final experiment, endotoxins that were released upon treatment were also measured, and it was found that when bacteria are treated with ozone, lipopolysaccharides (LPS) and peptidoglycans are released, further confirming lysis of the bacterial cells.

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