Vztah ekologie a chemie: Komplexní pohled na životní prostředí

Ekologie a chemie jsou dvě vědní disciplíny, které se vzájemně prolínají a doplňují v úsilí o pochopení a ochranu životního prostředí. Ekologie se zabývá vztahy v přírodě, zkoumá vztahy mezi organismy navzájem i mezi organismy a prostředím.

Termín ekologie je často nesprávně používán pro ochranářské aktivity a tvorbu životního prostředí, ale nejde o jedno a to samé. Ucelené součásti přírody se označují jako ekosystémy.

Přirozené ekosystémy vznikají (víceméně) bez zásahu člověka (např. tropický deštný les, korálové útesy, přirozený lesní porost). Naopak umělé ekosystémy musí člověk udržovat a dodávat do nich energii (např. hnojení, orba a osévání pole, sečení či spásání louky). Ekosystémy jsou různě stabilní, neboli snášejí jen určitou míru narušení.

Postupně se vyvíjejí, to se označuje jako sukcese (např. hromada zeminy postupně zaroste bylinami, keři, nastěhují se sem živočichové aj.). Pro ekosystémy je důležitá i přítomnost „mrtvé“ organické hmoty: např. Organismy jsou přizpůsobené na určité podmínky (adaptace) a snášejí jen jejich určité rozpětí (ekologická valence). Organismy snášející jen úzký rozsah podmínek se považují za bioindikátory (např. Areál splňuje ekologické požadavky organismu, je to území, kde se vyskytují jedinci určitých druhů. Organismy mohou být na určitém místě původní (mít zde tzv. primární areál). Také mohou žít na místech, kde se původně nevyskytovaly (sekundární areál, např.

Chemické látky v životním prostředí

Ve sklenici vody dokáží vědci najít desítky cizorodých látek. Koncentrace každé z nich je sice minimální, problém ale je, že je jich ve vodě obsaženo tolik. Enviromentální polutanty jsou látky znečišťující naše životní prostředí a v přírodě mohou přetrvávat roky až celá desetiletí.

Čtěte také: Příroda v nacistickém Německu

Mezi mikropolutanty lze zařadit látky, které se ve vodě už dávno nacházejí. Není to ale tak, že by naše technologie čištění vod nefungovaly. Jde o látky v tak malých koncentracích, že je není možné snadno odstranit. Dnes víme, že tam jsou, ale dřívější analytické metody je nemohly odhalit. Samy o sobě by nás nemusely nijak znepokojovat, protože v tak malých koncentracích by neměly mít žádný významný biologický účinek.

Zatímco koncentrace některých z nich splňuje zákonné limity, na jiné látky takové limity ještě neexistují. Problém je, že ve vodě se jich nachází obrovské množství typů. Najdeme v ní vše od pesticidů, nanomateriálů a mikroplastů až po ony zbytky léčiv. Z těch odhalíme třeba všudypřítomný ibuprofen, antidepresiva nebo různé hormony. A to všechno dohromady už znepokojující je.

U řady z nich nemáme představu, jaké mohou mít biologické efekty. V ekologii sice platí jakýsi systém předběžné opatrnosti: když přesně nevíte, jak nějaká látka působí, je lepší ji do přírody nevypouštět. Jenže tady mluvíme o látkách, které buď už v našem prostředí jsou, nebo je využívat potřebujeme.

Vezměte si třeba takové bisfenoly, což jsou změkčovadla plastů. Z výzkumů víme, že masivně rozšířený bisfenol A je endokrinní disruptor a v určité koncentraci může poškodit hormonální systém. A tak se od jeho použití ustupuje. Nahrazují ho jiné bisfenoly. Ano, ale není to tak, že by byly neprobádané. Jen je velmi obtížné určit, jak se budou v prostředí v delším časovém období chovat.

Dobře známým příkladem je DDT. Až po čase se zjistilo, že v prostředí zůstává dlouhá léta a má negativní dopady. Nahradily ho organofosforečné pesticidy. Jenže ty jsou zase toxické při kontaktu a na organismus působí jako nervové jedy. Zdá se, že i pozůstatky některých z nich zůstávají v prostředí dlouho po jejich použití.

Čtěte také: Česká republika a nové zákony o odpadech

Nanomateriály a chemie životního prostředí

Věnujete se nanostrukturním oxidům. Nanomateriály s námi byly vždycky, vezměte si třeba nanočástice vzniklé spalováním nebo aktivní uhlí. Základem mého oboru je fakt, že v mikroskopických rozměrech, dejme tomu pod sto nanometrů, některé látky mění svoje vlastnosti a chovají se jinak, než jak je běžně známe z makrosvěta.

Samy o sobě jsou oxidy kovů, ve formě práškových materiálů, tvořené malými nanokrystalky. Jedním z nich je adsorpce, díky níž mohou oxidy na svůj povrch navázat řadu jiných látek a ty potom reaktivně přeměnit. Takové vlastnosti materiálů se dají využít v mnoha odvětvích. My jsme se zaměřili na jeden malý segment aplikací: chemii životního prostředí. To zní jako poměrně specifické zaměření.

Jde vlastně o velmi multioborový výzkum. Máte pravdu, že se jedná o specifickou disciplínu, ale vyžaduje znalosti z ekologie, organické, anorganické i analytické chemie. Dlouhodobě se soustředíme na výzkum možností, jak rozkládat pesticidy a jiné znečišťující látky v životním prostředí.

Výhodou našeho výzkumu je, že poznatky environmentální chemie jsou velmi dobře aplikovatelné. Neustále připravujeme a vyvíjíme nové materiály, které mají naději, že budou účinné pro likvidaci škodlivých látek v našem prostředí. Zároveň ale rozšiřujeme portfolio těch látek, jejichž dopad na přírodu zkoumáme.

Adsorpce a chemisorpce

Všechny látky kolem nás něco adsorbují. Jejich molekuly mohou na svém povrchu fyzikální vazebnou silou navázat jiné molekuly (takzvaná fyzisorpce) - už jsem zmiňoval aktivní uhlí, kterým se čistí voda. Kovové oxidy, jimž se věnujeme, mají na povrchu navíc takzvaná aktivní místa, na kterých velmi zjednodušeně buď chybějí elektrony, nebo jich mají přebytek.

Čtěte také: Projevy krize ve vztahu

Proto jsou schopné vázat části jiných molekul. Pokud při interakci molekuly s aktivním místem vznikne chemická vazba, nazývá se tento jev chemisorpce. Spojení je ale mnohem pevnější než u fyzisorpce, a tak se může změnit systém chemických vazeb připojené molekuly a ona se může rozpadnout - část se odštěpí a část zůstane. Následkem toho látka zcela změní svoje vlastnosti, třeba ztratí toxicitu.

Pesticidy a bojové látky se kryjí i svým historickým vývojem. Hodně se hovořilo o efektu vaší látky na nervově paralytickou látku novičok. Novičok patří do skupiny organofosfátů, ale to je dost široká rodina látek, které mají různé vlastnosti. Z těch bojových sem patří třeba sarin, což je těkavý plyn, nebo látka VX, ta má zase podobu viskózní kapaliny. A náš přípravek na každou z nich funguje odlišně. U novičoku můžeme účinky jen předpokládat. Nevíme, jaká je jeho přesná chemická struktura.

Vědci ze zmíněného Vojenského výzkumného ústavu teoreticky mají technologie, aby mikrodávku novičoku připravili, jenže k tomu nemají důvod a možná ani netuší, jak přesně vypadá. Z toho mála, co víme, podobnosti jsou. Výsledky našich testování se ale objevily v době, kdy se o novičoku hodně mluvilo v médiích. Takže se na tuto domněnku zaměřila veškerá pozornost. Vždycky jsem při rozhovorech říkal, hlavně o novičoku nepište v titulku.

Spolupráce a využití v praxi

Je jasné, že bez některých chemických látek se neobejdeme a jejich využívání je žádoucí. Zvyšují kvalitu našeho života. Když už podobné chemické látky využíváme, je také dobré mít k dispozici technologie pro jejich kontrolu. Jistě, je zajímavý, ale pracujeme na mnoha jemu podobných.

Základem výzkumu bylo testování účinnosti při degradaci bojových chemických látek, což dělali kolegové z Vojenského výzkumného ústavu v Brně. My jsme se zaměřili na testování efektu na znečišťovatele v prostředí. Některé z těchto znečišťujících látek jsou totiž svou strukturou těm bojovým podobné. Takže jste našli vícero využití.

Musím říct, že zájem byl překvapivě vysoký, hlavně od subjektů, které hledají alternativy běžných dekontaminačních materiálů. Spolupracujeme třeba se Státním ústavem jaderné, chemické a biologické ochrany. Kromě využití v armádě jsou tyto látky totiž zajímavé také pro útvary, které se zabývají dekontaminací nebezpečných materiálů. Například pro hasiče nebo záchranný sbor. Bezpečná dekontaminace je ale nutná i jinde, když se třeba musí vyčistit místnosti, kde se nelegálně vařily drogy.

Spolupracujeme také s firmami, které se zabývají potlačením následků ropných úniků a čištěním vod. Zájem o další společný výzkum projevila také řada zahraničních univerzit, ať už ze Švédska nebo Francie. Zkrátka, snažíme se pro naše látky najít co nejširší portfolio využití. Musím ale jedním dechem dodat, že transfer technologií je pro nás poměrně nová a neprozkoumaná disciplína, kterou se učíme.

Ekosystémové služby

Ekosystémy lidem přinášejí určité výhody, neboli poskytují ekosystémové služby. Ekosystémové služby jsou úzce spjaté s rozmanitostí života v ekosystémech (biodiverzitou). Lidstvo je na těchto službách prakticky zcela závislé. Ekosystémové služby jsou přímo ovlivňovány biologickými, fyzikálními či chemickými procesy.

Ekosystémové služby lze rozdělit do několika základních kategorií. V rámci poskytovacích služeb člověk z přírody přímo získává určité zdroje. Jedná se třeba o pitnou vodu, jídlo či paliva/prostředky k získání energie. Příroda je též zdrojem nejrůznějších dalších surovin: minerálů a hornin, dřeva/biomasy, konkrétních biochemických látek (ty lze používat např.

Do poskytovacích služeb se počítají i genetické zdroje (např. Ekosystémy se do jisté míry dokážou samy regulovat. V rámci regulačních služeb je tedy výhodou, že v přírodě dochází k „vyrovnávání“ negativních procesů. V rámci regulačních služeb dochází např. k určité regulaci klimatu díky zpětným vazbám. K čištění vody dochází v rámci jejího koloběhu. Organismy (např. kořeny rostlin či vlákna hub) mohou chránit půdu před erozí. Díky fyzikálním/chemickým dějům či působení organismů dochází k čištění ovzduší.

Organismy, které ve větší míře vstřebávají z prostředí škodlivé látky, lze využívat k tzv. bioremediaci. Konkrétní ochranu před znečištěním či hlukem mohou poskytovat např. Jde o nemateriální výhody. Příroda člověku poskytuje třeba možnost rekreace.

Koloběh uhlíku

Chemický prvek uhlík (\mathrm{C}) je zásadní pro život na Zemi. Je součástí organických látek v živých organismech (např. Uhlík se také nachází v zemské kůře, např. jako minerál grafit nebo jako součást uhličitanu vápenatého (\mathrm{CaCO_3}, např. ve vápenci). Uhlík se v rámci organických látek nachází v zemním plynu, uhlí či ropě (z té se vyrábí např. benzín či nafta).

Oxid uhličitý je skleníkový plyn. Zvětšování jeho množství v atmosféře vlivem lidské činnosti způsobuje klimatickou změnu. Fotosyntézu provádějí zejména řasy/rostliny. Využívá (spotřebovává) se při ní oxid uhličitý a voda. Za účasti světla vznikají organické látky bohaté na energii a kyslík. Fotosyntéza tedy vede k odstraňování uhlíku z atmosféry a jeho ukládání do organické hmoty (např. Drtivá většina živých organismů (včetně těch fotosyntetizujících) používá k získávání energie buněčné dýchání (přesněji aerobní respiraci).

Fotosyntéza a buněčné dýchání jsou dva různé děje. Rostliny fotosyntetizují i provádějí buněčné dýchání. Pomocí fotosyntézy vytvoří organické látky bohaté na energii. Rozkladači získávají energii zpracováním látek z odumřelých organismů. Pokud látky ve výsledku zpracují pomocí kvašení či buněčného dýchání, uvolňuje se oxid uhličitý.

V případě tzv. Člověk ke své činnosti potřebuje energii. Tu mnohdy získává spalováním biomasy nebo fosilních paliv (např. v průmyslu, dopravě, energetice). Na emisích oxidu uhličitého se dále podílí změny využití půdy a odlesňování (ekosystémy ztrácejí schopnost vázat uhlík, uvolňuje se uhlík nashromážděný v biomase). Odlesňování se týká např.

Oxid uhličitý vzniká i při zpracování některých surovin, např. Určité látky důležité pro život podléhají složitým koloběhům (cyklům). organické látky (zejm. jako samostatný prvek (např. např. Síra (\mathrm{S}) se uvolňuje z hornin či je spojena se sopečnou činností. V živých organismech je součástí některých aminokyselin. Je obsažena i ve fosilních palivech. Fosfor (\mathrm{P}) je zásadní mj. pro rostliny. V malé koncentraci je v mořské vodě, získává se zejména z hornin (např.

Ekologie a ochrana životního prostředí

Toto téma přibližuje problémy životního prostředí, jejich vývoj a možná řešení. Péče o přírodu a krajinu - Informace a souvislosti týkající se praktického provádění péče o krajinu (např. Klimatická změna - Změna klimatu a její dopady. Mezioborové téma věnující se znečištění ovzduší obecně je k dispozici v rámci předmětu chemie.

V Česku přírodní prostředí dle zákonů podléhá obecné ochraně, navíc jsou vymezena území a druhy organismů, které vyžadují zvláštní ochranu. Ochrana organismů spočívá zejména v ochraně jejich životního prostředí. Ne vždy je optimální určité prostředí zcela znepřístupnit člověku. Mnohé biotopy ke svému zachování potřebují určitou míru narušení, např.

Ochrana jedinců má výraznější význam u (velkých) savců, naopak minimální význam má třeba u bezobratlých živočichů. Mezi velkoplošná zvláště chráněná území patří národní parky (Krkonošský NP, NP České Švýcarsko, NP Podyjí, NP Šumava) a chráněné krajinné oblasti (např.

Mezi maloplošná zvláště chráněná území patří národní přírodní rezervace (NPR), národní přírodní památky ...Cílem učebnice je ukázat použití matematických postupů na 24 příkladech z různých oblastí populační ekologie živočichů. Příklady byly vybrány tak, aby reprezentovaly reálné situace z praxe jako jsou ochrana vzácných druhů, boj proti škůdcům, epidemiologie a udržitelný lov.

Produktová ekologie

Studium Chemie a technologie ochrany životního prostředí Bakalářský studijní obor „Chemie a technologie ochrany životního prostředí“ je zaměřen na problematiku chemie a technologie ochrany složek životního prostředí.

Prakticky zaměřený obor umožňuje jak nástup absolventů do praxe, tak plynulé po... Tento text doplňuje moji publikaci Základy středoškolské chemie. Profesor Vladimír Kočí vystudoval obor Technologie vody a prostředí na Fakultě technologie ochrany prostředí VŠCHT Praha. V letech 1999-2021 působil na Ústavu chemie ochrany prostředí, kde se věnoval ekotoxikologii a pasivním metodám vzorkování různých složek životního prostředí.

Zájem o komplexní přístupy k hodnocení antropogenní environmentální zátěže ho přivedl k metodě posuzování životního cyklu, kterou se aktivně zabývá od roku 2005. V současné době působí na Ústavu udržitelnosti a produktové ekologie FTOP Praha. Ve své odborné i pedagogické činnosti rozvíjí mezioborovou spolupráci.

Předmět Produktová ekologie, který na VŠCHT Praha zavedl přednáší rovněž na Fakultě architektury ČVUT v Praze, Přírodovědecké fakultě UK a na Vysoké škole uměleckoprůmyslové. Chemie a technologie ochrany životního prostředí patří mezi již tradiční obory. Já ho svojí činností neinovuji, jen rozšiřuji jeho záběr o nová témata, konkrétně o problematiku produktové ekologie. V naší pracovní skupině, nyní již na „našem“ ústavu, se věnujeme environmentálním souvislostem produktů.

Za produkty tradičně chápeme konkrétní výrobky hmotné povahy, např. obaly, stavební materiály či elektroniku. Mezi produkty, které hodnotíme co se jejich environmentálních aspektů týče, však řadíme i technologie či služby. Zde nás zajímá například nakládání s odpady, odstraňování nebezpečných odpadů, doprava či logistika anebo hodnotíme environmentální dopady výrobních postupů.

Zde vidím asi největší posun v tématu inženýrské ochrany životního prostředí. Dosud jsme se v tradičním environmentálním inženýrství věnovali jednotlivým složkám životního prostředí, analyzovali jsme, co tam je, co by tam být nemělo a jak moc to škodí. Případně jsme vymýšleli postupy, jak ty nežádoucí látky odstraňovat nebo jak jejich úniku do prostředí předcházet. Pohledem produktové ekologie jsem si ale uvědomil, že odstraňovat odpady, když už někam tečou, je pozdě.

Například složení komunálního odpadu si vyžádá určitý technologický postup odstranění, má-li být výsledný dopad na prostředí co nejmenší. Zajímavější disciplína je ovlivňování složení těch komunálních odpadů. Proto jsme šli do protiproudu a začali ovlivňovat složení odpadních toků. Začalo nás zajímat, jak spotřebitelé výrobky používají a jaké si volí.

Pokud se na to díváte jako environmentální inženýr, který má na starosti skládku, spalovnu nebo čistírnu odpadních vod, tak máte zúžený prostor pro manévrování, protože musíte odstranit to, co v odpadu je a dosáhnout zákonných limitů. V tomto bodě se vzdalujeme klasické environmentální chemii se zkumavkou v ruce. Náš cíl je stejný, snižování zátěže životního prostředí při uspokojování lidských potřeb, nicméně začínám mít pocit, že větší tah na branku mají jiné nástroje než čistě chemicko-technologické.

Produktová ekologie používá chemii jako jeden z nástrojů, přičemž je do ní zapojeno více disciplín: od environmentalistiky přes znalosti technologií, sociologie, ekonomie, managementu až po design, architekturu a urbanismus. Pokud designér navrhne výrobek z šetrnějších materiálů, uspořádá ho tak, aby bylo možné jej lépe rozebrat a jednotlivé součástky oddělit, vyměnit, opravit, tak tím můžeme významně ovlivnit jeho konec na skládce či na spalovně.

Designér zde ovlivňuje to, s čím bude environmentální inženýr následně pracovat. A ve stejné roli vedle designéra můžeme dnes vidět i architekta, urbanistu, kuchaře, vývojáře farmak a další. Pokud bychom změnou spotřebitelského chování změnili to, co na skládku vyhazujeme, tak konečný dopad na životní prostředí můžeme významně ovlivnit. Ze stejných důvodů řešíme stravovací návyky obyvatel a jejich nutriční vzorce.

Chceme ukázat, že různý způsob stravování má různou zátěž pro životní prostředí. Každá potravina má jinou environmentální zátěž. My ale nechceme porovnávat kilo rajčat, kilo hovězího či kilo čočky. Chceme je srovnávat ve vztahu k nutriční hodnotě a stravovacím návykům. Náš postup dokáže odlišit environmentální zátěž veganů, vegetariánů, těch, kteří jí maso jednou týdně či každý den. A rozdíly jsou signifikantní.

S tím souvisí i problematika obalů, což je pro nás spíše věc popularizace, než že by to byla nějaká velká věda. Na druhou stranu to začíná být pro veřejnost zajímavé, tak proč neukázat, že i k tomu máme na VŠCHT co říci. Z pohledu environmentální zátěže je dnes na prvním místě energetika. Teprve na druhém místě stravovací návyky a vše co souvisí s výrobou potravin a odstraňováním nespotřebovaného jídla. Osobní doprava a obaly jsou na škále environmentální závažnosti mnohem dále.

Přesto se obalům věnujeme a hodnotíme, zda je vhodnější si odnést nákup v papírové nebo plastové tašce. Zde jsme si uvědomili, že na to nemůžeme koukat jako chemici, kteří něco zváží a změří a myslí si, že je to objektivní pravda. Vliv spotřebitelských návy...

tags: #vztah #ekologie #a #chemie

Oblíbené příspěvky:

• Likvidace Aut Třebětice: Ekologicky a Zodpovědně
• Vše důležité o žampionech
• Harmonogram Svozu Odpadu Přerov
• Sklárna Dubí a snižování emisí
• Recenze Andělského Dvora