C4300 Chemie životního prostředí I - Environmentální procesy

Přírodovědecká fakulta
podzim 2017
Rozsah
2/0/0. 2 kr. (příf plus uk plus > 4). Ukončení: zk.
Vyučující
prof. RNDr. Ivan Holoubek, CSc. (přednášející)
Mgr. Jaromír Literák, Ph.D. (přednášející)
Garance
prof. RNDr. Jana Klánová, Ph.D.
RECETOX – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: prof. RNDr. Ivan Holoubek, CSc.
Dodavatelské pracoviště: RECETOX – Přírodovědecká fakulta
Rozvrh
Po 18. 9. až Pá 15. 12. Čt 10:00–12:50 D29/252-RCX1
Předpoklady
Základní přednášky z chemie na úrovni studijního programu chemie a biologie
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Po absolvování kurzu budou studenti rozumět globálním problémům lidstva a životního prostředí. Budou chápat souvislosti mezi strukturou chemických látek, jejich fyzikálně-chemickými vlastnostmi a jejich osudem v prostředí a vlivu vlastností prostředí na tento osud. Studenti získají schopnost interpretovat osud chemických látek v prostředí, jejich transport v prostředí, mezifázové přechody, rovnováhy v prostředí a transformace chemických látek v abiotických a biotických složkách prostředí.
Osnova
  • Koncepce výuky chemie životního prostředí. Globální problémy lidstva a životního prostředí. Stav ŽP v ČR.
  • Chemické látky v prostředí – základní pojmy a definice.
  • Environmentálně nebezpečné chemické látky. Osud chemických látek v prostředí.
  • Složky prostředí, základní charakteristiky. Ekosystémy – definice, vztahy. Biogeochemické cykly – základní pojmy. BGC cyklus uhlíku, dusíku, síry, fosforu, mikrobiogenních prvků a toxických kovů. Osud chemických látek v prostředí – transport, transformace – základní pojmy a vztahy. Environmentální rozhraní a chemická rovnováha.
  • Parametry charakterizující vlastnosti látek a vlastnosti prostředí. Tenze par. Rozpustnost ve vodě. Rovnováha organická fáze – voda. Rozdělovací koeficient n-oktanol-voda. Organické kyseliny a báze, konstanty acidity a rozdělovací chování. Persistence v prostředí. Chiralita látek. Výskyt chirálních látek v prostředí a jejich osud. Vztahy mezi strukturou chemických látek a jejich reaktivitou.
  • Transport chemických látek v prostředí. Transport v ovzduší, ve vodách, půdách a biotě. Difuze. Fickovy zákony. Disperze, advekce, depozice, vytěkávání, sedimentace, fázové rozdělení, vymývání, biopříjem, eliminace.
  • Abiotické environmentální rovnováhy. Rovnováha vzduch-voda, těkání, Henryho zákon. Rovnováha vzduch-aerosol. Rovnováha vzduch-půda. Rovnováha vzduch-biota. Rozdělovací koeficient n-oktanol-vzduch. Suchá a mokrá atmosférická depozice. Sorpce. Rovnováha voda-tuhá fáze (sediment, suspendované sedimenty, půda). Vymývání půd, odnos půd.
  • Biotické environmentální rovnováhy. Bioakumulace. Bioobohacování, příjem potravou, příjem ze sedimentů, kombinovaný příjem z vody, potravy a sedimentů. Akumulace v terestrických rostlinách, příjem kořeny, foliární příjem. Akumulace v terestrických bezobratlých. Abiotické transformace chemických látek. Nereduktivní chemické reakce zahrnující nukleofilní skupinu. Oxidační a redukční reakce. Fotochemické transformační procesy.
  • Biotické transformace chemických látek. Biodegradace, typy biodegradačních reakcí, aerobní biodegradace a metabolické mechanismy, anaerobní biodegradace, kinetika biodegradace. Biotransformace, vlivy biotransformací na xenobiotika, fáze biotransformačních procesů.
  • Účinky chemických látek. Přehled, mechanismy.
  • Modely distribuce chemických látek v prostředí.
  • Environmentání 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, význam odběrů vzorků, ultrastopová analýza, monitoring chemických látek v prostředí.
Literatura
  • The handbook of environmental chemistry. Edited by O. Hutzinger. Berlin: Springer-Verlag. info
  • BEARD, James M. Environmental chemistry in society. Boca Raton: Taylor & Francis, 2009, xvii, 345. ISBN 9781420080254. info
  • HITES, R. A. Elements of environmental chemistry. Hoboken, N.J.: Wiley-Intersicence, 2007, xiii, 204. ISBN 9780471998150. info
  • IBÁÑEZ, Jorge Guillermo. Environmental chemistry : fundamentals. New York, NY: Springer, 2007, xviii, 334. ISBN 9780387260617. info
  • Risk assessment of chemicals : an introduction. Edited by C. J. van Leeuwen - T. G. Vermeire. 2nd ed. Dordrecht: Springer, 2007, xxxii, 686. ISBN 9789048175369. info
  • MANAHAN, Stanley E. Environmental chemistry. 8th ed. Boca Raton, Fla.: CRC Press, 2005, 783 s. ISBN 1566706335. info
  • SCHWARZENBACH, René P., P. M. GSCHWEND a Dieter M. IMBODEN. Environmental organic chemistry. 2nd ed. Hoboken, N.J.: Wiley-Interscience, 2003, xiii, 1313. ISBN 0471357502. info
  • VANLOON, Gary W. a Stephen J. DUFFY. Environmental chemistry : a global perspective. 1st publ. Oxford: Oxford University Press, 2000, xi, 492. ISBN 0198564406. info
  • HOWARD, Alan G. Aquatic environmental chemistry. New York: Oxford University Press, 1998, vi, 90. ISBN 0198502834. info
Výukové metody
Přednášky
Metody hodnocení
Písemný test a ústní zkouška
Navazující předměty
Informace učitele
Studenti chemie všech oborů a studenti Obecné biologie specializace Ekotoxikologie vykonají zkoušku formou písemného testu a ústní zkoušky, ostatní přihlašení studenti z jiných programů a oborou vykonají zkoušku formou písemného testu. Úplná verze přednášek je dostupná na internetu (recetox.muni.cz).
Další komentáře
Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně.
Předmět je zařazen také v obdobích podzim 2010 - akreditace, podzim 2008, podzim 2009, podzim 2010, podzim 2011, podzim 2011 - akreditace, podzim 2012, podzim 2013, podzim 2014, podzim 2015, podzim 2016, podzim 2018.