Motivace

Chování anorganických látek ve vodách závisí na jejich speciaci (formách existence), která ovlivňuje jejich toxicitu, chemickou reaktivitu a fyzikálně-chemické vlastnosti (sorpci). Je proto zapotřebí tuto speciaci u jednotlivých komponent řešit.
Přírodní, užitkové a odpadní vody obsahují řadu stále nových organických látek, které mohou nepříznivě ovlivnit chemické a biologické procesy probíhající ve vodách. Jedná se především o PPCPs (Pharmaceutical and Personal Care Products), překládané obvykle jako farmaka a produkty osobní potřeby. Do této skupiny se řadí např. léčivé látky, prací, čistící a kosmetické přípravky. Pro tyto nové látky je zapotřebí vypracovat jednak analytické metody a posoudit jejich chemické a biologické chování ve vodách, tj. jejich chemické a fyzikálně-chemické vlastnosti a biologickou rozložitelnost v aerobních a anaerobních podmínkách. Tyto vlastnosti ovlivňují jejich distribuci a cirkulaci v prostředí a musí být brány v úvahu i z legislativního hlediska při formulaci požadavků na jakost různých druhů vod z ekologického hlediska.

Naše řešení

Hydrochemie

Chemické chování anorganických látek a nových PPCPs závisí na jejich chemické struktuře.

Při obvyklém chemickém rozboru vody se obvykle stanovuje celková koncentrace jednotlivých složek. Avšak ve skutečnosti jsou jednotlivé složky přítomny v různých formách výskytu (existence, speciace), které jsou výsledkem protolytických, komplexotvorných, oxidačně-redukčních, polymeračních a biodegradačních reakcí. Jednotlivé formy existence se jen obtížně odlišují experimentálně. Obvykle se jejich distribuce počítá ze zákonů chemické termodynamiky. Pro tyto účely je k dispozici řada výpočetních programů.

Hydroanalytika

Vývoj a rozšířené používání různých nových PPCPs vyžaduje vypracování vhodných analytických metod pro jejich identifikaci a kvantifikaci. V úvahu přicházejí především metody instrumentální analýzy umožňující prokázat přítomnost vybraných PPCPs až v nanogramových koncentracích. Pozornost je věnována zejména vybraným léčivým látkám, kosmetickým přípravkům a tenzidům. V této souvislosti mají řešitelé úzký kontakt na ÚNMZ (Úřad pro technickou normalizaci, měření a státní zkušebnictví), kde spolupracují při přípravě nových ČSN a zabývají se  posuzováním a přejímáním nových hydroanalytických norem ISO a EN. 

Biologická rozložitelnost

Kromě chemických vlastností závisí chování organických látek ve vodách na jejich biologické rozložitelnosti. Z ekologického hlediska jsou v prostředí přijatelné jen látky podléhající biologickému rozkladu, buď za aerobních či anaerobních podmínek. V tomto směru jsou legislativní požadavky zcela jednoznačné. Aby bylo možné stupeň a rychlost biologického rozkladu předvídat je nutné hledat vztahy mezi chemickou strukturou a náchylností organické látky k biodegradaci, tj. hledat závislost na jednotlivých fragmentech molekuly, počtu a druhu substituentů a jejich postavení v molekule. Tím lze vytvořit potřebnou data bázi a formulovat obecné požadavky na snadnou biologickou rozložitelnost akceptovatelné při přípravě nových PPCPs. Z tohoto hlediska má ústav bohaté zkušenosti s formulací požadavků na biodegradaci tenzidů.

Doktorandi pracující ve skupině Hydrochemie a hydroanalytika

Doc. Ing. Vladimír Sýkora, CSc.

Prof. Ing. Pavel Pitter, DrSc.

Ing. Ľubica Kollerová, CSc.

RNDr. Štěpánka Smrčková, Ph.D.

Ing. Hana Kujalová, Ph.D.