CHEMIE ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ I Environmentálni procesy (01) Koncepce výuky chemie životniho prostředi Ivan Holoubek RECETOX, Masaryk University, Brno, CR holoubek@recetox.muni.cz; http://recetox.muni.cz Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 2 RECETOX - http://recetox.muni.cz/ Hillen I STOCKHOLM CONVENTION SC Regional POPs Centre for Central and Eastern Europe Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 3 http://recetox.muni.cz/ holoubek@recetox.muni.cz Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 4 Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 5 Structure of the RECETOX REC ^-1 ETOX ,j Division of Environmental Chemistry and Modelling Division of Ecotoxicology and Risk Analysis National POPs Centre of the CR Regional PTS Centre for Central and Eastern Europe National Reference Laboratory for Cyanotoxins and Other Natural Toxins Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 6 RECETOX activities Persistent, bioacummulative and toxic substances ^ International conventions and programmes ^ Monitoring on the regional and local scales ^ Environmenal chemistry and ecotoxicology ^ Human and ecological risk assessment ^ Co-operation with government, regional and local authorities and industry ^ Educational activities Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http: / / recetox.muni.cz 7 RECETOX Educational programme Masaryk University Faculty of Science 8 other faculties Structure Chemistry + 4 other sections RECETOX Faculty of Science + 5 others I Education T Chemistry Environmental chemistry Biology ■ + 4 others 1 Ecotoxicology Mathematical Biology RECETOX CBA lI < RECETOX Education Environmental chemistry Ecotoxicology Mathematical Biology H Ph.D. cor M.Sc. Bc. M. Sc. Bc. M.Sc. Bc. Research Centre ioi Toxic Compounds in the Environment 8 http://recetox.muni.cz RECETOX research activities Persistent, bioacummulative and toxic substances - Relationship between their environmental levels and their biological effects - ecological risk assessment ^ Sources of PTS ^ Long-range transport of PTS ^ Monitoring on the regional and local scales ^ Study of environmental fate ^ Study of mechanisms of harmful effects ^ Ecological risk assessment Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 9 RECETOX Research conception RECETOX research conception — key topics RECETOX POPs Research topics ^ Global, regional trends - distribution, monitoring ^ New types of pollutants - anthropogenic, natural ^> Measurements/monitoring vs. modelling ^> Environmental transformations ^> Mechanisms of harmful effects Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 12 RECETOX project INCHEMBIOL Interaction among chemical compounds, environment and biological systems and their consequences on the global, regional and local levels INCHEMBIOL Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 13 Subject of interest PTS= Persistent toxic substances PBTs = Persistent, bioaccumulative and toxic substances POPs = Persistent organic polutants Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 14 POPs (Persistent organic polutants) The group of most fascinating pollutants (Kevin C. Jones) © Ghost of the past (Terry Bidleman) God created 90 elements, man round 17, but Devil only 1 - \ chlorine (Otto Hutzinger) ^ 0 °0 0 Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 15 RECETOX - EU Centre of Excellence - http://recetox.muni.cz/ Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 16 Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 17 Why do we need the environmental data P ^> Occurrence and environmental levels — effectiveness of measures, conventions, directives, comparison ^> Study of environmental fate — scientific interest, more of environmental realism, better knowledge of distribution ^ Monitoring of temporal and spatial trends — tool for any approaches concerning to environmental fate and distribution ^> Measurements vs. modelling — more of environmental realism, better knowledge of properties, distribution, effectiveness of measures ^ Decision making process, cost benefit analysis Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 1S Environmental fate of chemicals /—\ H /—\ How well do we UndeHHmdthe fate of chemicals ? Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 19 Hlavní směr výzkumu a výuky ENCHEM Chemické látky T Jejich struktura ▼ Biologické účinky ▼ Humánní a ekologická rizika Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 20 Environmentálni chemie — chemie vně reakčni nádoby w m Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 21 Ekotoxikologie — studium účinků chemických, fyzikálních a biologických faktorů na populace a společenstva nehumánních druhů Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 22 Koncepční přístup Historické kořeny Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 24 Koncepční přístup Environmentální chemie 26 Environmentální chemie Hodnocení expozice Vstupy a dynamické chování chemických látek v přírodních a antropogenních systémech Terénní studi / X Modely Stanovení \ Laboratorní studie Environmentální faktory Environmentální specifické vlastnosti a reaktivita Mísení a transportní procesy Z Molekulární interakce Látkově specifické vlastnosti a reaktivita Individuální procesy v přírodních (fázové přechodyatransformace) Environmentální chemie Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 28 Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 29 Ecotoxikologie jako multidisciplinátní předmět, který studuje účinků různých sttesotů na volně žijící organismy Látky Vy & / $ MODELY o Species Ecologické interakce * Cykly živin ^ Systémy EkOLOGIE Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 30 Environmentálni chemie - ekotoxikologie ekologických rizik hodnoceni Polutant I Vstupy do prostředí I Časová a prostorová distribuce v prostředí Fyzikálni procesy Chemické procesy Biologické procesy Analýza expozice Toxické a ekotoxické účinky Ekosystémy Analýza účinků Chemická struktura Jednoduché Reakční nádoba Biologické účinky Komplexní Osud v prostředí Prostředí Látky Známé účinky Směs(y) látek Neznámé účinky /f Známé problémy Neznámé problémy http://recetox.muni.cz 33 Chemické znečištěni prostředi Osud chemické látky v prostředí Transport and Diffusion Air Concentrations Gas/Particle Partitioning —— Natural Gas Exchange Depositary Wet Earths Surface (soil, water, vegetation) m Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 35 Koncepční přístup Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 36 Chemie životního prostředí I - sylabus Koncepce výuky chemie životního prostředí. Globální problémy lidstva a životního prostředí. Stav ŽP v ČR. Chemické látky v prostředí, základní pojmy a definice. Environmentálne nebezpečné chemické látky. Složky prostředí, základní charakteristiky. Parametry charakterizující vlastnosti látek a vlastnosti prostředí. Osud chemických látek v prostředí, transport, transformace, základní pojmy a vztahy. Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 37 Chemie životniho prostředi I - sylabus Environmentálni rozhráni a chemická rovnováha. Persistence v prostředi. Transport látek prostředim. Abiotické a biotické environmentálni rovnováhy. Abiotické a biotické transformačni reakce. Účinky chemických látek. Modely distribuce chemických látek v prostředi. Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 3S Chemie životního prostředí I - sylabus Environmentálni databáze a informační systémy. Integrovaný registr znečištění. Mezinárodní úmluvy a aktivity zaměřené na chemické látky v prostředí. Nové přístupy v chemii, zelená chemie, chemie pro udržitelný rozvoj. Koncepční přístupy v environmentální analytické chemii, monitoring c hemických látek v prostředí. Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 39