Základy toxikologie a ekologie

16.03.2026

Předmět se komplexně zaměřuje na problematiku bezpečnosti práce při manipulaci s chemickými látkami a na hodnocení jejich toxických účinků, a to v pojetí využitelném pro pedagogickou praxi budoucích učitelů.

Organická chemie je základním vědním oborem, zaměřeným na problematiku sloučenin uhlíku, jejich struktury, vlastností a praktického využití.

Cíle předmětu

Cílem je získat základní přehled o toxikologii, základech toxikokinetiky, toxikodynamiky a biotransformace a znalosti o škodlivých účincích anorganických a organických sloučenin, nejběžnějších průmyslových produktů a meziproduktů, léčivých substancí, omamných a psychotropních látek, pesticidů, bojových chemických látek a přírodních toxinů.

Posluchači se seznámí se základními požadavky bezpečnosti práce, s nebezpečnými vlastnostmi chemických látek a s opatřeními pro ochranu zdraví, předcházení úrazům, nemocem z povolání a provozním nehodám při jejich používání.

Ve výuce jsou prezentovány procesy související s působením chemických látek na lidský organismus a seznámit posluchače s toxickými účinky vybraných látek.

Čtěte také: Krajinná ekologie: úvod

Výuka klade důraz také na praktický rozměr probíraných témat, neboť smyslem tohoto předmětu je mimo jiné, aby se posluchači naučili chápat důležitost bezpečnostních témat ve vzájemných souvislostech, osvojili si postoje potřebné pro bezpečné chování v chemické laboratoři (nezbytné v rámci jejich dalšího studia na Pedagogické fakultě UK) a získali vědomosti o nebezpečných vlastnostech chemických látek, s nimiž budou ve své praxi přicházet do styku.

Sylabus přednášek

Předmět organické chemie, charakter organických sloučenin, atom uhlíku, vazby v organických sloučeninách, vzorce a modely organických sloučenin.
Klasifikace organických sloučenin, jejich názvosloví, přehled základních typů organických reakcí.
Alkany, příprava a reakce, praktické použití alkanů, ekologie a toxikologie alkanů. Alkeny a alkiny, příprava a reakce, praktické použití alkenů a alkinů.
Areny, příprava a reakce, praktické použití arenů, ekologie a toxikologie arenů.
Halogenderiváty uhlovodíků, příprava a reakce, praktické použití, ekologie a toxikologie halogenderivátů.
Alkoholy, fenoly a ethery, příprava a reakce, průmyslové aplikace, toxikologie alkoholů, fenolů a etherů.
Aldehydy a ketony, příprava a reakce, praktické použití.
Karboxylové kyseliny, příprava a reakce, praktické použití.
Substituční deriváty karboxylových kyselin, příprava a reakce, praktické použití.
Funkční deriváty karboxylových kyselin, příprava a reakce, praktické použití.
Nitrosloučeniny, nitrososloučeniny, příprava a reakce, průmyslové aplikace, toxikologie nitrosloučenin a nitrososloučenin.
Aminy, příprava a reakce, průmyslové aplikace, toxikologie aminů. Diazoniové soli, azosloučeniny, příprava a reakce, průmyslové aplikace.
Organické sloučeniny síry, fosforu a křemíku, organokovové sloučeniny, příprava a reakce, praktické použití, toxikologie organických sloučenin síry a fosforu.

Toxikologie

Základní pojmy toxikologie (xenobiotika, expozice, dávka, účinek, doba latence, působení cizorodých látek na živý organismus, toxikokinetika).
Toxikologie vybraných anorganických škodlivých látek (prvky hlavních podskupin periodického systému a jejich sloučenin).
Toxikologie vybraných anorganických škodlivých látek (prvky vedlejších podskupin periodického systému a jejich sloučenin).
Toxikologie vybraných skupin organických sloučenin.
Experimentální toxikologie (hodnocení toxicity látek, testování akutní, subakutní, subchronické a chronické toxicity, hodnocení úrovně expozice, epidemiologické studie).
Návykové a psychotropní látky.
Toxicita organických a anorganických polutantů ve vodách.
Procesy čištění vod, úpravy na pitnou, toxicita kalů z čistírenských procesů.
Znečištění ovzduší - toxicita aerosolů, tuhých a plynných polutantů z emisí.
Druhy a kategorie odpadů.
Spalování odpadů.
Skládkování odpadů, stabilizace/solidifikace.
Fyzikální znečištění ŽP, ochrana proti hluku a záření.

Detailní témata toxikologie

Základní principy toxikologie - Definice toxických látek a xenobiotik, jejich klasifikace; představení toxikodynamiky a toxikokinetiky; mechanismy účinku, vztah dávky a odpovědi.
Toxikokinetika - Procesy ADME (absorpce, distribuce, metabolismus, exkrece); Absorpce látek přes GIT, plíce, kůži; faktory ovlivňující absorpci a distribuci látek.
Biotransformace a vylučování xenobiotik - Fáze biotransformace (oxidace, redukce, hydrolýza, konjugace), enzymy (cytochrom P450), konjugační činidla, exkrece.
Mechanismy toxických účinků - Nespecifické a specifické účinky, buněčné mechanismy toxicity, oxidační stres, apoptóza, genotoxicita.
Orgánová toxicita a specifické toxické účinky - Neurotoxicita, hepatotoxicita, nefrotoxicita, pneumotoxicita, kardiotoxicita - mechanismy a příklady látek. Experimentální přístupy ke studiu orgánové toxicity. Imunotoxicita, karcinogenita, mutagenita, teratogenita - mechanismy vzniku, důsledky pro organismus.
Zjišťování toxicity - Testování toxicity (LD50, LC50 - letální dávky a koncentrace), etické aspekty, modely, NOAEL (nejnižší pozorovaná škodlivá dávka), LOAEL (nejnižší úroveň, při které jsou pozorovány účinky), hygienické limity (PEL - přípustná expoziční limitní hodnota, NPK - nejvyšší přípustná koncentrace).
Regulace chemických látek - GHS (Globálně harmonizovaný systém), SDS (Bezpečnostní listy), nařízení CLP, výstražné symboly.
Toxicita anorganických látek - Toxicita alkalických kovů a kovů alkalických zemin: sodík, draslík, berylium, baryum. Toxicita halogenů a jejich sloučenin: fluor, chlor, brom, jod. Toxicita síry, fosforu, dusíku, uhlíku a radonu. Toxicita kovů a polokovů: zinek, kadmium, stříbro, rtuť, hliník, arsen, chrom, železo, kobalt, měď, nikl, olovo.
Toxicita organických látek - Toxicita uhlovodíků (n-hexan, benzen, toluen, naftalen, benzo-a-pyren). Toxicita alkoholů a fenolů (methanol, propan-2-ol, ethylenglykol, fenol). Toxicita aldehydů, ketonů a halogenderivátů (formaldehyd, acetaldehyd, chloroform, tetrachlormetan, vinylchlorid, trichloreten).
Zneužití chemických látek - Bojové chemické látky: nervově paralytické, zpuchýřující, dusivé, dráždivé - jejich účinek a využití.
Tok látek a energie v ekosystémech - Koloběh vody, uhlíku, dusíku a fosforu, eutrofizace, acidifikace, smog - příčiny a důsledky.
Současná environmentální toxikologie - Perzistentní organické polutanty (POPs - persistent organic pollutants), SVHC (Substances of Very High Concern), endokrinní disruptory, Stockholmská úmluva. Ekotoxikologické testy a základní hodnocení ekotoxicity.

Hodnocení

Pro úspěšné absolvování zkoušky musí být student schopen prezentovat základní fakta a k uvedeným tématickým okruhům.

Zkouška probíhá ústně a zahrnuje všechny tři probírané okruhy. Seznam vzorových otázek ke zkoušce je dostupný na Moodle. Celkový čas na přípravu je stanoven na 15-20 minut; celková doba zkoušení každého studenta je cca 15-20 minut.

V případě více jak jedné absence na výuce může být student připuštěn ke zkoušce až po vypracování semestrální práce s tímto zadáním: Navštivte nějakou chemickou laboratoř nebo sklad chemických látek (např. ve vaší střední škole) a vyhledejte možná (chemická) rizika. Na základě Vašeho zjištění navrhněte opatření ke zlepšení stávající úrovně bezpečnosti.

Doporučená literatura

Anderson K.E., Scott R., M.:Fundamentals of Industrial Toxicology (1981.
[Anorganické látky (1980). Organické látky I, II (1986)].
Bardoděj Z.: Úvod do chemické toxikologie (1999).
Duffus J., H., Worth H.G.J.: Fundamental Toxicology for Chemists (1996).
Horák J., Linhart I., Klusoň P.: Úvod do toxikologie a ekologie pro chemiky (2004).
Marhold J.: Přehled průmyslové toxikologie.
Matrka M., Rusek V.:Průmyslová toxikologie - úvod do obecné a speciální toxikologie (1998).
Nařízení vlády č. 10. Paleček J., Palatý J.: Toxikologie, hygiena a bezpečnost práce v chemii (1991).
Patočka J.: Úvod do obecné toxikologie (2000 ).
Prokeš J. a kol.: Základy toxikologie (2004).
Rusek V.: Základy toxikologie a úvod do problematiky hygieny a bezpečnosti práce v chemické laboratoři (2001).
Směrnice č. 64 o hygienických zásadách pro práci s chemickými karcinogeny (1984, 1990).
Tichý M.: Toxikologie pro chemiky (2000).
Töllgyessy J. a kol.: Chémia, biológia a toxikologia vody a ovzdušia (1989).
Zákon č. 167/1998 Sb. o návykových látkách.
Zákon č. 356/2003 Sb. o chemických látkách a přípravcích.
HON, Zdeněk. Základy toxikologie pro obor vodního hospodářství. České Budějovice : VŠERS, 2013. ISBN 978-80-87472-56-9.
McGACHY, Lenka, Pavla TOMÁŠOVÁ a Zuzana ROŠKOVÁ. Toxikologie a ekotoxikologie I. Praha : VŠCHT, 2021. ISBN 978-80-7592-097-3
KLUSOŇ, Petr. Toxikologie. Ústí n. L. : Univerzita J. E. Purkyně, 2014. ISBN 978-80-7414-811-8.
LINHART, Igor. Toxikologie. Praha : VŠCHT, 2014. ISBN 978-80-7080-877-1.
PATOČKA, Jan. Úvod do obecné toxikologie. Praha : Nakladatelství MANUS, 2003. ISBN 80-86571-04-1.
PROKEŠ, Jaroslav et al. Základy toxikologie. Praha : Galém, 2005. ISBN 80-7262-301-X.
HORÁK, Josef, Igor LINHART a Petr KLUSOŇ. Úvod do toxikologie a ekologie pro chemiky. Praha : VŠCHT, 2004. ISBN 80-7080-548-X.
SKŘEHOT, Petr et al. Prevence nehod a havárií, Praha : VUBP, 2009. ISBN 978-80-86973-34-0.
ČSN 01 8003 Zásady pro bezpečnou práci v chemických laboratořích.
Zákon č. 262/2006 Sb., zákoník práce.
Zákon č. 258/2000 Sb., o ochraně veřejného zdraví.