SKUPINA OKRUHŮ Z CHEMIE ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ PRO OBOR OBECNÁ BIOLOGIE SMĚR EKOTOXIKOLOGIE 1. Chemické látky v prostředí o vstupy polutantů do jednotlivých složek prostředí, osud látek v prostředí o vlivy polutantů na živé organizmy a mechanizmy těchto vlivů o Hodnocení rizik spojených s přítomností polutantů v životním prostředí o Možnosti omezení vstupu polutantů do ŽP a jejich eliminace z prostředí o Metody výzkumu. 2. Osud chemických látek v prostředí o Základní fyzikálně-chemické látek a environmentálně chemické vlastnosti jednotlivych složek prostředí ovlivňující osud látek v prostředí. o Základní procesy ovlivňující osud chemickych látek v prostředí (sorpce, akumulace, ?, transportní procesy chemických látek v jednotlivých složkách prostředí (pohyb v atmosféře, hydrosféře, pedosféře a biosféře). o Základní transformační procesy v prostředí (oxidace a redukce, fotochemické reakce, hydrolýza, biotransformace..). o Distribuce látek v prostředí, fázové rovnováhy a mezifázové přechody. o Modelování osudu a distribuce chemických látek v prostředí na lokální, regionální a globální úrovni. 3. Základní skupiny polutantů o oxid siřičitý, oxidy dusíku, oxid uhličitý, freony, atmosférické aerosoly, o tuhé částice, těžké kovy (rtuť, kadmium, olovo), o těkavé organické látky, uhlovodíky a ropné znečištění, o pesticidy, detergenty, polycyklické aromatické uhlovodíky, chlorované polutanty (chlorované fenoly, polychlorované bifenyly, polychlorované dibenzo-p-dioxiny a dibenzofurany). 4. Znečištění atmosféry o Základní vlastnosti atmosféry související s rozptylem škodlivin (teplotní stratifikace, teplota, tlak, vlhkost) o Přirozené chemické složení atmosféry o Znečišťující látky, emise, imise, transport a rozptyl škodlivin, zdroje znečištění z hlediska původu, rozložení a času o Primární a sekundární znečištění, hodnoty NPK, Kmax Kd o Reakce polutantů v atmosféře, fotochemické reakce. o Smog oxidační a redukční. 5. Znečištění hydrosféry o Voda a její funkce, chemické složení, hydrologický cyklus o voda atmosférická, povrchová, podzemní, pitná, užitková a provozní o Znečišťování recipientů, odpadní vody, vody splaškové, průmyslové a komunální. o Primární a sekundární znečištění, typy znečištění. 6. Znečištění pedosféry o Vlastnosti půd, půdotvorné procesy a faktory, složení a vlastnosti půd, půdní typologie. o Přímé a nepřímé znečišťování, průmyslová hnojiva, biopesticidy a acidifikace, odpady. o Výživa rostlin a hnojení, nadbytek živin a jejich splachy, poměr N, P a K
Chemická ochrana rostlin, neselektivní účinky, vedlejší vlivy a rezidua, přenos v potravních řetězcích o Nechemická ochrana rostlin. 7. Metody analyzy environmentálních polutantů o Odběr vzorků o Kvalita vzorku a kvalita objektu, typy vzorkovaných objektů, kritérium homogenity F, náhodné vzorkování, systematické vzorkování, zabezpečení jakosti o Vzorkování složek životního prostředí, techniky odběru plynnych vzorků (emise, imise, pevné částice, atmosférická depozice, aktivní a pasivní vzorkovače) o vzorkování vod (povrchové, podzemní vody, využití sorbentů o vzorkování sedimentů (bez zachování vertikální struktury, vzorkování profilu), o vzorkování půd a tuhých odpadů, vzorkování biotyodběrová zařízení, úprava vzork 8. Příprava vzorků k analýze o Extrakce, zakoncentrování, preseparace, frakcionace. o Kapalinová extrakce, Soxhletova extrakce, mikrovlnná extrakce (MAE), urychlená extrakce rozpouštědlem (ASE), extrakce kapalinou v nadkritickém stavu (SFE), extrakce na pevnou fázi (SPE, SPME), o membránové separace, kolonová chromatografie o gelová permeační chromatografie. 9. Metody analytického stanovení organických látek o Separační metody - principy, separační mechanizmy, instrumentace, možnosti detekce, možnosti aplikace o Chromatografické metody (GC, HPLC, HPTLC) o kapilární elektroforéza a kapilární elektrochromatografie o Hmotnostní spektrometrie (principy a instrumentace, iontová past, techniky MS/MS a MSn spojení MS se separačními technikami), IR spektrometrie. o Kombinované techniky - GC/MS, HPLC/MS, CEC/MS, HPLC/GC, GC/FTIR, HPLC/FTIR, GC/AED. o Stanovení organických polutantů v ovzduší, ve vodě a v pevnych matricích. o Analyza těkavych organickych látek (VOCs) - analyza rovnovážné plynné fáze, techniky headspace, purge & trap. 10. Metody analýzy anorganických polutantů o Instrumentální metody - atomová emisní spektrometrie, ICP, AAS (v plameni, hydridový systém, ETA), spektrometrie UV-VIS, fluorimetrie, IR spektrometrie, elektroanalytické metody (ISE, ASV, DPASV, coulometrie), průtoková injekční analýza o Stanovení anorganických polutantů v enevironmentálních matricích 11. Polutanty v ovzduší o odběr vzorků, stanovení SO2, SO3, NOX, NH3, CO, ozónu o analýza prachových částic (filtry a jejich zpracování, stanovení kovů) 12. Stanovení ve vodách o odběr vzorků, jejich konzervace a skladování o Určení neutralizační kapacity, chemické spotřeby kyslíku, stanovení olova, kadmia, rtuti, o stanovení dusičnanů, ortofosforečnanů, dusitanů, siřičitanů, síranů, fluoridů, chloridů, kyanidů o stanovení rozpuštěného kyslíku, chloru a amoniakálního dusíku. o
13. Stanovení v biologickém materiálu o odběr a úprava vzorků, homogenizace, sušení o Vysokoteplotní a nízkoteplotní suché spalování, vysokoteplotní rozklad na mokré cestě za normálního a vysokého tlaku, autoklávy, mikrovlnné rozkladné systémy, nízkoteplotní rozklad mokrou cestou, rozklad UV zářením. 14. Speciace prvků o Elektrochemické techniky, aplikace plynové chromatografie ve spojení s detektorem elektronového záchytu, AAS, plamenově fotometrickym detektorem, MIP a ICP. o Aplikace HPLC v kombinaci s UV-VIS detektory, fluorescenčním detektorem, AAS, ICP a ICP-MS.
SKUPINA OKRUHŮ Z EKOTOXIKOLOGIE PRO OBOR OBECNÁ BIOLOGIE SMĚR EKOTOXIKOLOGIE 1. Základní pojmy, toxicita a mechanismy účinku, biologická a chemická podstata stresorů o Základní koncepty ekotoxikologie, definice základních pojmů. o Třídy polutantů (viz kap. Chemie ŽP), zdroje, transport, osud, efekty. o Metabolismus cizorodých látek (biotransformace, detoxikace, bioaktivace). o Efekty xenobiotik na energetický status buňky, signální dráhy, endokrinní modulace; o nejvyznamnější specifické mechanismy toxicity (genotoxicita, dioxinová aktivita, estrogenita, oxidativní stres a jiné negenotoxické efekty v buňce). o Teratogeny a karcinogeny, přímé a nepřímé mutageny a karcinogeny, promotery karcinogeneze. o Efekty polutantů na orgánové úrovni a na úrovni organismu. o Efekty polutantů na populace a společenstva. 2. Toxicita akutní, chronická, terminální a replikující. o Dávka a účinek toxické látky, intoxikace a detoxikace, antagonismus a synergismus účinků. o Testy toxicity (závazné - ISO, OECD, alternativní, in vivo versus in vitro, nespecifické, specifické, monitoring, havárie). o Baterie testů toxicity - systém a užití testů akvatické a terestrické ekotoxikologie včetně půdní mikrobiologie. o Toxikologie prostředí, monitoring, hodnocení rizik. o Parametrické hodnocení vztahů "dávka-účinek" toxických látek. o Princip, získání a interpretace parametrů NOEC, ECx a prahové koncentrace. o Typy křivek dávka - odpověď, hormesis model. Využití těchto parametrů v procesu hodnocení ekologických rizik. 3. Bioindikace, bioakumulace, biokoncentrace. o Růst jako indikátor stresu a toxických vlivů. o Základní znalost o růstových modelech. o Růst pod vlivem toxických látek. 4. Biodegradace polutantů o Biodegradace organických polutantů. o Testy biodegradability (ISO normy, OECD). o Kinetické aspekty biodegradace organických látek, biodegradace spojená s růstem a biodegradace bez růstu. o Testy biodegradability volatilních a akutně toxickych látek.
o úloha mikroorganismů v testech biodegradace. 5. Hodnocení ekologických rizik o Nejvyšší přípustné koncentrace, odvozené pracovní limity, primární standard ochrany, emisní standardy, limity pro ovzduší, vodu, půdu, nejvyšší denní příjem škodlivin u potravin. o Znalost hygienických norem. Nejrůznější antropické činnosti a jejich vliv na jednotlivé biologické systémové úrovně (organismus a jeho složky, složky ekosystémů a ekosystémy jako celek). o Vliv zemědělství na krajinu a životní prostředí. o Ochrana životního prostředí. 6. Nebezpečnost látky, riziko, hodnocení rizik, kontrola rizik, vnímání rizik, řízení rizik, nulové riziko. o Expoziční analýza, určení nebezpečnosti, vztah mezi dávkou a odpovědí, referenční dávka, hodnocení expozice. o Metody hodnocení rizika chemických látek. o Metody hodnocení rizika nekarcinogenních látek. o Metody hodnocení rizika karcinogenních látek. o Srovnávací riziko, charakterizace rizik, interpretace dat 7. E.I.A. - definice, principy, procedury. o Posuzování staveb, činností a technologií. o Posuzování rozvojových koncepcí a programů. o Posuzování výrobků. o Schéma procesu EIA, dokumentace, posudek na dokumentaci. 8. Sladkovodní ekosystémy - ekologická rizika. o Tekoucí, stojaté a podzemní vody. o Podmínky, vlastnosti, probíhající procesy, oživení, trofické sítě, produktivita. o Ekotoxikologie a kvalita vodního prostředí. o Vodní prostředí (chemické vlastnosti a význam pro biotu). o Vodní ekosystémy - stabilita, rezistence. o Testy toxicity sedimentů. o Ekotoxikologicke biotesty na urovni producentů, konzumentů, destruentů. o Faktory ovlivňujici interpretaci biotestů. o Biocenozy vodních ekosystémů v ekotoxikologii. o Strukturní a funkční parametry ekosystému v ekotoxikologii. o Ekotoxikologické testování na ekosystémové úrovni (přírodní sledování, mikrokosmy, mesokosmy) o Hodnocení kvality vod, saprobita. o Vlivy antropických činností. 9. Terestrické ekosystémy - ekologická rizika. o Lesy, louky a další typy suchozemských ekosystémů. o Stratifikace v prostoru a čase, probíhající procesy, trofické vazby, tok energie, produktivita. o Základní ekologické principy. o Zákon tolerance. o Ekosystém jako modelová jednotka. o Třídění a popis ekosystémů. o Metodika ekotoxikologického výzkumu. o Kontaminant v ekosystému. Vstup, chování kontaminantu v ekosystému. Výstup z ekosystému. o Fotolýza. Biodegradace.
o o o o
o o o o o o o
Transport polutantů různými složkami ekosystému. Ekosystém pod vlivem kontaminantu - vliv na strukturu ekosystému. Vliv na tok energie. Vliv na koloběh hmoty. Koloběh uhlíku a dusíku. Vliv na řízení ekosystému. Vliv na vývoj ekosystémů. Sukcese. Praktické apekty analýza rizik v terestrickém ekosystému. Metody stanovení rizika v ekosystému, bioindikační postupy. Prognóza, metody odhadu vývoje ekosystémů pod vlivem kontaminantu, vliv látek s dlouhodobým účinkem. Principy dekontaminace ekosystému, sanační a nápravná opatření. Vlivy antropických činností. 10. Ekosystémy přirozených půd - ekologická rizika. Probíhající procesy, tvorba a typy humusu, mineralizace, oživení, trofické vazby a sítě. Vlastnosti půd a jejich vliv na oživení. Vlivy antropických činností. Hodnocení biologického potenciálu půd a analýza ekologických rizik pro půdní prostředí. Sada mikrobiologických parametrů indikujících riziko pro půdní prostředí. Vliv těžkých kovů a organických polutantů v půdách Veškeré pojmy, mechanismy a metodické aspekty z oblasti toxikologie, ekotoxikologie a chemie životního prostředí budou spojovány především s následujícími skupinami polutantů: plynné atmosférické polutanty, polutanty regionálního a globálního dosahu, atmosférické aerosoly, toxické kovy, ropné znečištění, pesticidy, persistentní organické polutanty.
SKUPINA OKRUHŮ Z EKOLOGIE PRO OBOR OBECNÁ BIOLOGIE SMĚR EKOTOXIKOLOGIE 1. Základní pojmy ekologie (znalost biosféry) o Definice a rozdělení ekologie, prostředí a organismy. o Ekologické faktory a jejich třídění, ekologická valence a tolerance, limitující faktory. o Adaptace a ekotypy. o Základní životní podmínky organismů na souši, v půdě a ve vodě. Sukcese, klimax. 2. Charakteristika a vztah geosfér (atmosféra, litosféra, pedosféra, hydrosféra). o Definice biosféry a její hranice, evoluce biosféry. o Konstantní množství živé hmoty v biosféře, stabilita biosféry a její narušování, vliv geosfér na pochody v biosféře. o Planetární předpoklady rozvoje života. Celková produktivita biosféry, biosféra a technosféra. 3. Koloběh vody o velky a maly o evapotranspirace o infiltrace a odtok. 4. Koloběh plynů o kyslíku (fotosyntéza, respirace, dekompozice) o uhlíku (fixace a uvolňování CO2, mineralizace organickych látek) o dusíku (amonizace, nitrifikace a denitrifikace) o fosforu (defosforylace, fosfobakterie o síry a ostatních prvků.
o Sedimentární cyklus. 5. Statické a dynamické vlastnosti krajiny o Přírodní procesy ve vývoji krajiny. o Současná krajina a role člověka, účelové vlastnosti krajiny. o Škodlivé procesy v krajině. 6. Abiotické a biotické faktory životního prostředí ve vztahu k antropickým vlivům o Abiotické faktory. Atmosféra, podnebí, makroklima, mezoklima, topoklima a mikroklima. o Sluneční záření, světlo, fotoperioda, teplota ovzduší. o Srážky, vlhkost vzduchu a transpirace, tlak a proudění ovzduší. o Pedosféra, půdní typy a druhy, reakce půdy a její chemismus, humus, biogenní prvky. o Vývoj a klasifikace půd. o Hydrosféra, stratifikace, hydrostatický tlak, světelny a teplotní režim, proudění a chemismus vody. o Litosféra, genetické skupiny hornin, hlavní minerály, magmatismus, vulkanismus, sedimentace, metamorfóza. o Georeliéf, geomorfologické procesy, typy reliéfu, tvary reliéfu. 7. Populace o Populace a genofond, lokální populace. o Znaky, struktura a dynamika populací (hustota, natalita, bioticky potenciál, mortalita, migralita a diseminace, disperze náhodná, rovnoměrná a sloučená, skupiny reprodukční a mimoreprodukční, ?. o Soužití, vznik a rozdělení skupin, teritorialita, neutralismus, kompetice, protokooperace, komenzalismus, amenzalismus, mutualismus, predace, parazitismus. o Fylosférní a rhizosférní mikroflóra, exsudace, symbióza bakterií a rostlin, hub a rostlin, bakterií a hmyzu. o Anorganické a organické inhibitory, alelopatie, fytoncidy. Parazitismus a jeho typy. Biodiversita. Migrace. 8. Společenstva o Biocenóza a biotop, ekologická dominanta. o Stratifikace vertikální a horizontální, ekotony. o Dělení biocenóz, periodicita, sukcesní řada, klimax, primární a sekundární sukcese. o Společenstva žijící v půdě a na povrchu půdy. o Vodní společenstva, osídlení vod podzemních, tekoucích, stojatých a rašelinišť. o Kvantitativní, strukturální a vztahové znaky biologických společenstev (hustota druhů, abundance, biomasa, produkce a produktivita, dominance, prezence a absence, frekvence a konstance, podobnost, ekologická diverzita a ekvitabilita, fidelita a koordinace apod.) 9. Biomy o Komplexy biocenóz a bioregiony. o Určující faktory, základní charakterizace. o Tundra a oreotundra. o Jehličnaté lesy, tajga. o Opadavé lesy mírného pásma. o Travinné biomy, savany, stepi a polopouště. o Subtropické a tropické křovinné útvary.
Pouště. Tropické deštné pralesy a tropické opadavé lesy 10. Ekosystém o Pojetí ekosystému. o Velikost, dynamická rovnováha a stabilita ekosystému. o Pozitivní a negativní zpětné vazby. o Struktura ekosystému, producenti, konzumenti a dekompozitoři. o Ekologická nika. o Trofické vztahy - potravní úroveň, řetězec a síť, jednotlivé typy, ekologické pyramidy (počtu, biomasy, produkce a energie). o Tok energie a koloběh látek. o Produktivita a produkce. o Dekompozice a mineralizace. o Dynamická rovnováha, homeostáza, homeorhéza. o Sukcese ekosystémů a krajiny. Zdroje dynamické rovnováhy ekosystému a krajiny - rezistence, resilience. o Teorie stresu, ekologická krize, ekologická katastrofa. o o
Typy a kritéria ekologické stability. Územní systémy ekologické stability.
