Morphine alkaloids and their derivatives are pharmaceutically important substances. Huge production and consumption of these compounds predetermines them to be significant pollutants in the environment. Some of them have been detected in surface waters. The aim of this study was to characterize effects of morphine alkaloids on the physiology of three model organisms: Agrobacterium sp. R89-1, Escherichia coli XL-1 (Blue), and Raoultella sp. kDF8, and elucidation of the mechanisms leading to toxicity. The biotransformation potential and utilization ability were characterized for model organisms. It was demonstrated that the microorganism Agrobacterium sp. R89-1 is capable of rapid biotransformation of codeine to its 14-OH derivatives. The manifestation of morphine compounds toxic effects for the strain R89-1 is the highest. In contrast, microorganism Raoultella sp. KDF8 is able to utilize codeine as a carbon and energy source. The accumulation of 14-OH-derivatives was not observed. Escherichia coli XL-1 (Blue) is not able to biotransform or utilize codeine. Α, β-unsaturated ketones (morphinone, codeinone, 14-OH-morphinone and 14-OH-codeinone) were found as a most toxic intermediates of codeine metabolism. Bacterial cell growth (strains R89-1 and KDF8) in the presence of codeine is characteristic with...

The Aquifer Thermal energy Storage (ATES) system is one of the most important techniques, that use the aquifer as an energy storage for heating and cooling the buildings. The operation of the ATES system is based on pumping the cold ground water into the buildings during the summer and then injecting the warmer water back into the aquifer. During the winter, the direction is reversed. Warm water is pumped to the buildings, where it serves for the heating system and then it is injected back into the aquifer. The ATES system has a main effect on the chemical composition of ground water, because of changes in the temperature of ground water, mixing of water from different redox zone and increasing of ground water flow in the neighbourhood of the wells of the ATES system. The modification in chemical composition and temperature could influence the behaviour of contaminants. If we want to install the ATES system into a contaminated aquifer, we have to know, if the ATES system would influence the behaviour of the contaminant plume positively or negatively. This study was made to increase the understanding of the dependence between changes of temperature and oxidation-reduction conditions in the ATES system and biodegradation of chlorinated hydrocarbons. In the first part, several scenarios were modelled...

According to the Waste Framework Directie 2008/98/ES and the Czech law on waste 185/2001 Sb., waste preienton is the main priority in waste management. Using biodegradable plastcs seems to represent a suitable approach in fulflling the strategy. The subject of this diploma thesis is biodegradable lightweight polyurethanes (PURs), which might represent suitable materials for repellent fences in agricultural landscapes. Biodegradaton processes are assumed to begin in the agricultural soil afer their lifetme. The biodegradability of new lightweight PURs (BIO 8-10), presented as material mineralizaton, was tested in agricultural soil under laboratory conditons according to the ASTM Internatonal standard method D5988-03. Afer the nine-month experiment the material with the highest biodegradability (BIO 10) containing starch (28 wt. %) was mineralized to 42.0 ± 4.2 %. Cellulose (the positie control) was completely mineralized; thus, the ialidity criterion (positie control mineralizaton > 70 %) was accomplished. Afer the biodegradability test, degradaton products (residual PURs) were separated from the soil by a two-step method using fuidisaton and fotaton, according to a modifed procedure described in Nuelle et al. (2014). The procedure enabled a subsequent analysis of PUR residues with Fourier transform...

The subject of these theses contains an evaluation of the waste policy in the A.S.A. České Budějovice company. More precisely is oriented on waste dump in Lišov. Firstly, as an result of my work, the proposition of better economic and technology solution is offered. The proposal covered also the problem of the ecological waste handling. In the frame of the ecological treatment the biodegradation is included. This will lead to another direction of the waste treatment policy. The way is under EU environmental policy legislature. The final result of these theses is a real project of the waste assorting line with the direct link towards the manipulation with the biodegradation material. These procedures are proposed in accordance with the economical situation of the A.S.A. České Budějovice division.

Predložená diplomová práce se zabývá syntézou biodegradabilních polyuretanu (bio-PU) na bázi polyethylenglykolu (PEG-u) a polykaprolaktonu (PCL) pro využití k medicínským úcelum. Cílem práce bylo vyvinout metodiku prípravy elastomerního polyuretanu, ze kterého by se dal v budoucnu pripravit skafold (nosic bunek) použitelný v tkánovém inženýrství pro humánní regenerativní medicínu. Teoretická cást práce shrnuje informace o materiálech využitelných pro zamýšlenou aplikaci. Zahrnuty jsou také techniky prípravy skafoldu, jejich biokompatibilita a charakterizace vlastností výsledného materiálu. Praktická cást je pak zamerena na navržení vhodné metodiky pro prípravu funkcních vzorku obsahujících PEG, PCL, hexamethylen-diisokyanát (HMDI) a ethylhexanoát cínatý jako katalyzátor. U pripravených vzorku byl zjištován vliv jejich složení (predevším ruzný obsah a molekulová hmotnost PEG-u) na botnání a hydrolytickou stabilitu spolecne s testováním mechanických vlastností, sledováním kinetiky sítování a stanovením stupne konverze. Morfologie vzorku byla sledována pomocí optické mikroskopie, chemické složení bylo potvrzeno infracervenou spektroskopií a tepelné vlastnosti byly urceny diferencní kompenzacní kalorimetrií. Vývoj v metodice prípravy ukázal, že je nezbytné odstranit pred syntézou z výchozích látek veškeré necistoty, predevším vodu a kyslík, jinak vznikaly nedokonale zreagované vzorky s velkým obsahem póru ruzných velikostí. Syntéza všech vzorku probíhala pod dusíkovou atmosférou ve dvou krocích, kdy v prvním se pouze homogenizovaly oba polyoly (PEG i PCL) na vakuové lince pri 130 °C a ve druhém pak vznikaly výsledné bio-PU za pridání HMDI pri 65 °C v inertní atmosfére manipulacního boxu. Vzorky pak byly dopolymerovány ve forme pri 65 °C pod dobu 48 hodin v sušárne. Ruzné fyzikální podmínky metodiky vedly k príprave jak nepruhledných bílých filmu, tak i vzorku s viditelnou separací fází až po flexibilní transparentní filmy. Pozorování optickým mikroskopem vzorku s fázovou separací prokázalo prítomnost sférolitické struktury krystalické fáze PCL v amorfní fázi matrice PEG-u. Sledování kinetiky sítování pomocí soxhletovy extrakce potvrdilo maximální konverzi polymerace (96 %) již za 4 h dopolymerování v sušárne. Testování zkouškou v tahu ukázalo, že výrazný vliv na pevnost v tahu má isokyanátový index (pomer NCO/OH skupin). Molekulová hmotnost PEG-u ovlivnovala pevnost v tahu jen u vzorku zcela zesítovaných. Merení botnání vzorku ve vode prokázalo, že s rustem molekulové hmotnosti PEG-u roste i obsah vody (od cca 28 až po 58 hm.%) ve vzorcích. Také degradace filmu ve vode pri 37 °C probíhala dle predpokladu rychleji u vzorku s vyšší molekulovou hmotností PEG-u. V predložené diplomové práci bylo potvrzeno, že množstvím a molekulovou hmotností polyethylenglykolu je možné rídit hydrolytickou stabilitu výsledných biodegradabilních polyuretanových elastomeru.

Předložená disertační práce se zabývá studiem produkce a degradace polymerních materiálů s využitím mikroorganismů. Hlavní pozornost je upřena ke studiu produkce polyesterů bakteriálního původu - polyhydroxyalkanoátů. Tyto materiály jsou akumulovány celou řadou bakterií jako zásobní zdroj uhlíku, energie a redukční síly. Díky svým mechanickým vlastnostem, kterými silně připomínají tradiční syntetické polymery jako jsou polyetylén nebo polypropylén, a také díky své snadné odbouratelnosti v přírodním prostředí, jsou polyhydroxyalkanoáty považovány za ekologickou alternativu k tradičním plastům vyráběným z ropy. Polyhydroxyalkanoáty mají potenciál najít řadu aplikací v průmyslu, zemědělství ale také v medicíně. Významná část předložené práce je zaměřena na produkci polyhydroxyalkanoátů z odpadních substrátů pocházejících především z potravinářských výrob. Testována byla odpadní syrovátka nebo odpadní oleje z různých zdrojů. Právě využití levných odpadních substrátů je strategií, která by mohla přispět ke snížení ceny polyhydroxyalkanoátů a tím usnadnit jejich masové rozšíření. Podle výsledků dosažených v této práci jsou právě odpadní olejové substráty velice perspektivní cestou k ekonomicky rentabilní biotechnologické produkci polyhydroxyalkanoátů. Další část předložené práce se zabývá studiu spojení metabolické role polyhydroxyalkanoátů a stresové odpovědi bakterií. V této práci bylo zjištěno, že expozice bakteriální kultury řízené dávce etanolu nebo peroxidu vodíku významně navýší dosažené výtěžky a to o přibližně 30 %. Po aplikaci výše zmíněných stresových faktorů došlo k aktivaci metabolických drah vedoucí k odbourání stresového faktoru z média. Výsledkem bylo navýšení poměru NAD(P)H/NAD(P)+, což vedlo k částečné inhibici Krebsova cyklu a naopak aktivaci biosyntetické dráhy polyhydroxyalkanoátů. Mimoto došlo k významnému navýšení molekulové hmotnosti výsledných materiálů. Podle těchto výsledků se regulovaná aplikace vhodně zvolených stresových podmínek zdá být zajímavou strategií, která vede nejen k navýšení celkových výtěžků, ale také významnému zlepšení vlastností polymeru. Poslední část disertační práce se zabývala studiem procesu biodegradace polyuretanových materiálů. Polyuretanové eleastomery byly modifikovány rozličnými biopolymery za účelem navýšení jejich biodegradability. Tyto materiály byly posléze vystaveny působení směsné termofilní kultury jako modelového systému, který simuluje přirozené konsorcium bakterií. Přítomnost testovaných materiálů v kultivačním médiu vedla k neobvyklým růstovým charakteristikám bakteriální kultury. V průběhu prvních několika dní byl růst kultury silně inhibován, nicméně po překonání této neobvykle dlouhé lag-fáze došlo k intenzivnímu nárůstu kultury. Hlavní podíl na hmotnostním úbytku testovaných materiálů během experimentů měl samovolný rozpad materiálů, nicméně byl pozorován i vliv bakteriální kultury, kdy míra biotické degradace závisela na použitém modifikačním činidle. Nejvyšší míra biotické degradace byla pozorována u polyuretanového materiálu modifikovaného acetylovanou celulózou. Lag-fáze byla způsobena uvolněním nezreagovaného katalyzátoru (dibutylcínlaurát) a polyolu do kultivačního média. Bakteriální kultura se však po čase dokázala na přítomnost toxických látek v médiu adaptovat nebo je dokázala eliminovat.

Many organic compounds are released to the environment and can be harmful to living organisms. These compounds are often persistent and toxic. Some are mutagens, carcinogens, endocrine disruptors or they can cause an increase in bacterial resistance. They tend to accumulate in nature and their transformation is a long-term process. Therefore, various remediation techniques are needed for decontamination. Remediation and bioremediation processes depend on many factors which should be critically evaluated. This dissertation thesis studies the relationship between bioavailability, biodegradation and toxicity of polychlorinated biphenyls, polycyclic aromatic hydrocarbons and fluoroquinolone antibiotics. These compounds of different origin, character and properties were degradated by ligninolytic fungi. Desorption behaviour of pollutants from historically contaminated sites, degradation potential of ligninolytic fungi, ongoing degradation mechanisms, transformation products and their toxicity were studied as important factors for evaluation of mycoremediation and its environmental impact. The results show that determination of bioaccessible fraction by sequential supercritical fluid extraction is very useful for precise prediction of biodegradability of pollutants. The evidence that ecotoxicity and...

Polychlorinated biphenyls (PCBs) are a class of important organic pollutants which undergo very slow degradation and tend to persist for a long time in the environment. PCBs have various negative effects on living organisms, human health and the environment in general. A method for determining PCB levels in aqueous matrices was developed consisting of solid-phase extraction (SPE) and GC/MS determination. The average recoveries of PCB congeners from artificially spiked deionized water were around 85%. The PCB concentration of 3.3±0.1 μg·l-1 (a sum of selected congeners) was detected in contaminated groundwater originated from the area of a former asphalt concrete producing plant. The most abundant PCBs were trichlorinated congeners which together comprised about 80% of the total PCB content. The optimised SPE method was further applied together with accelerated solvent extraction (ASE) to assess the degradation potential of oyster mushroom (Pleurotus ostreatus) which shows high degradation efficiency of various organic pollutants including PCBs. P. ostreatus belongs to ligninolytic (white-rot) fungi, which is a very promising group of microorganisms frequently studied due to their bioremediation potential. P. ostreatus, strain KRYOS was able to remove 41±8% of the initial amount (50 μg) of the...

In this work endocrine disrupting potential of Delor 103, a commercial mixture of PCB congeners, was studied along with its effect on production of laccase by the ligninolytic fungus Trametes versicolor. Using a gene-reporter yeast assay for evaluation of hormonal activity Delor 103 showed an androgenic activity with an EC50 value of 2.29. 10-2 mg/l. Chlorbenzoic acids, Delor 103 potential metabolites resulting from microbial degradation, displayed on the other hand an estrogenic activity, indicating possible changes in hormonal activity of Delor 103 during its microbial degradation. The addition of Delor 103 to mineral medium T. versicolor cultures resulted in an up to 257times higher laccase activities detected in fungal cultures. Delor 103 induced enzymes showed different pI values from those of control cultures. In a complex malt-extract glucose medium (MEG) the stimulation effect of Delor 103 was kept down. Further, the production of laccase and synthesis of different pI forms depended strongly on the growth phase of fungal cultures. Exponencially growing cultures of T. versicolor were able to produce up to 7 different pI forms of laccase in responce to Delor 103 whereas stationary cultures produced only 4 enzyme forms with higher pI values. Stimulation of laccase activities in T. versicolor,...

This diploma thesis aims to optimalization the process of magnetron sputtering and creating of thin layers for use in advanced oxidation processes. During the work was created range of TiOx layers. For this process was used physical method of sputtering called PVD. The photocatalytic activity of the deposited films was tested by degradation of organic dyes Acid Orange 7. Furthermore, the layer was analyzed on surface morphology (SEM) and the layer thickness (profilometry). Study of created layers was focused on the link between the characteristics of each layer, deposition parameters and photocatalysis properties. Based on these results, the layers were applied in a system using AOP for the decomposition of organic substances. The first chapter is devoted to a summary of existing knowledge of photocatalysis and its principles. Another chapter is devoted to the theory and methods of applying thin layers and summary of knowledge of the low-pressure discharges. In the exprimental section there are described various components of the apparatus. Furthermore, the experimental part of the work focuses on the analysis of the optimization process of applying thin layers on titanium oxide. The last chapter of the thesis contains the results of the experiments on the basis of is designed another research progress of this issue.