studijní program

Chemie a technologie ochrany životního prostředí

Fakulta: FCHZkratka: DPCP_CHTOZP_NAk. rok: 2019/2020

Typ studijního programu: doktorský

Kód studijního programu: P0712D130001

Udělovaný akademický titul: Ph.D.

Jazyk výuky: čeština

Akreditace: 6.6.2018 - 6.6.2024

Forma studia

Prezenční studium

Standardní doba studia

4 roky

Garant programu

Rada studijního programu

Oblasti vzdělávání

Oblast Téma Podíl [%]
Chemie Bez tematického okruhu 100

Cíle studia

Cílem doktorského studijního programu „Chemie a technologie ochrany životního prostředí“ je vzdělávat samostatné výzkumné a vývojové pracovníky, kteří budou mít hluboké znalosti principů a analýzy environmentálních procesů a látek, organické chemie a chemických a environmentálních technologií. Důraz bude kladen nejen na získání teoretických, ale i praktických dovedností v těchto oblastech, zkušenosti se statistickým zpracováním dat, vyhledáváním ve vědeckých a patentových databázích, samostatnost v rozhodování, formulování vědecko-výzkumných hypotéz pro přípravu projektů a schopnost prezentace dat ve formě psaní vědeckých textů a prezentací a rychlou orientaci v příbuzných vědních disciplínách. Tyto dovednosti budou získány v laboratořích FCH a zahraničních institucích, konzultacemi s vyučujícími, samostatným studiem a složením zkoušek z odpovídajících povinných a povinně volitelných předmětů. Studijní program „Chemie a technologie ochrany životního prostředí“ je zaměřen chemicko-technologicky, cílem je tedy také předat absolventům praktické zkušenosti s environmentálními a chemickými technologiemi. Ty budou studentům zprostředkovány formou práce s poloprovozními a provozními jednotkami a participací na projektech realizovaných ve spolupráci s průmyslovými partnery. Dílčím cílem bude také umožnit studentům krátkodobé i dlouhodobé pobyty na zahraničních institucích, kde budou mít možnost pracovat s přístroji nedostupnými na VUT a spolupracovat se zahraničními odborníky. V neposlední řadě je cílem také umožnit studentům rozvíjet jejich schopnosti předávat své poznatky dále a prezentovat jak naměřená data tak sebe samotné. Kromě příspěvků na konferencích a publikování v zahraničních vědeckých časopisech budou studenti také participovat na výuce zajišťované ÚCHTOŽP. Jednat se bude především o semináře, výpočtová a laboratorní cvičení a spolupráce na vedení závěrečných prací, čímž získají studenti pedagogickou praxi a zkušenost s odborným vedením mladších kolegů.

Profil absolventa

Absolvent programu Chemie a technologie ochrany životního prostředí získá teoretické i praktické zkušenosti, které budou determinovány převážně zaměřením jeho disertační práce a tématy, které s prací souvisejí. Především, absolvent bude mít velmi silný základ v teoretické i praktické analytické chemii (zejména hmotnostní spektrometrie a chromatografické metody) a případně dalších více či méně častých technikách jakými jsou termická analýza, elektroforéza, izotachoforéza, AAS, FTIR a dalších. Dále pak, absolvent bude mít hluboké zkušenosti s organickými syntézami, bude mít dobrou znalost chemických, biochemických případně mikrobiologických a fyzikálně-chemických procesů ve všech složkách životního prostředí a také v aktuálně platné legislativě týkající se životního prostředí. Absolvent bude mít také praktické zkušenosti se speciálními technologiemi a jejich aplikací, především pak s technologiemi čištění průmyslových a komunálních odpadních vod, recyklací a zpracováním odpadů a alternativními zdroji energie. Vzhledem k povinné praxi v zahraničí a povinnosti prezentovat získané výsledky, absolvent bude schopen plynule komunikovat a psát odborné texty v anglickém a případně i druhém světovém jazyce. Díky pedagogické praxi a zkušenostmi s prezentací výsledků jak slovem (konference) tak písmem (publikace) bude absolvent také schopen jasně a přesně formulovat a předávat informace a vědecké poznatky. Dále pak, díky zkušenostem z absolvent bude schopen vyvíjet nové metodiky a strategie a implementovat je pro řešení komplexních problémů. Absolvent tedy bude kvalifikovaný, samostatný vědecko-výzkumný pracovník vybavený teoretickými znalostmi a praktickými zkušenostmi.

Charakteristika profesí

Absolvent nalezne uplatnění ve výzkumných laboratořích univerzit a akademií věd, ale také v průmyslovém výzkumu. Vzdělání lze dále uplatnit v různých průmyslových chemických i nechemických oborech, jakými jsou například firmy zabývající se čištěním odpadních a pitných vod, zpracováním odpadů a výrobou chemikálií. Díky získaným teoretickým znalostem a laboratorním dovednostem bude absolvent také připraven pracovat v orgánech státní správy zaměřených na ochranu životního prostředí (orgány ochrany přírody v ČR i v EU), v laboratořích zabývajících se stopovou analýzou škodlivin ve všech složkách životního prostředí a v potravních řetězcích nebo organickou syntézou. Mezi pozice, které může absolvent zastávat patří například vodohospodář, firemní ekolog, specialista a technolog pro nakládání s odpady, technolog a vývojář technologií pro čištění odpadních vod, vědecko-výzkumný nebo akademický pracovník. Nalézt uplatnění může také absolvent v akreditovaných a auditovaných laboratořích chemie a technologie ochrany životního prostředí. Kromě toho budou schopni zastávat funkce manažerů kvality a jakosti podle norem pro environmentální oblast. Interdisciplinární charakter programu také umožňuje nalezení pozice v oblasti konzultačních služeb a koordinátora v oblasti ochrany životního prostředí. Typické firmy, ve kterých může abslovent najít uplatnění v okolí Brna jsou například ÚKZUZ, Vodárenská akciová společnosti, Asio.cz, Synton, Petka.cz, ale interdisciplinární charakter program, jazykové vybavení a zkušenosti umožní absolventovi nalézt uplatnění také v zahraničních firmách nebo univerzitách.

Podmínky splnění

Student si zapíše a vykoná zkoušky v jednom povinném a minimálně ve dvou povinně volitelných předmětech s ohledem na zaměření jeho disertační práce.
Ke státní doktorské zkoušce se může student přihlásit až po vykonání všech zkoušek předepsaných jeho individuálním studijním plánem. Před státní doktorskou zkouškou student vypracuje pojednání k disertační práci, v níž detailně popíše cíle práce, důkladné zhodnocení stavu poznání v oblasti řešené disertace, případně charakteristiku metod, které hodlá při řešení uplatňovat.
Obhajoba pojednání, které je oponováno, je součástí státní doktorské zkoušky. V další části zkoušky musí student prokázat hluboké teoretické znalosti v oboru Chemie a technologie ochrany životního prostředí. Státní doktorská zkouška probíhá ústní formou a je složena z tématických okruhů týkajících se povinného teoretického předmětu (Moderní aspekty environmentální chemie) a aplikovaného předmětu (tematické oblasti Alternativní zdroje energie a jejich dopad na životní prostředí, Ekotoxikologické testy a jejich využití pro hodnocení životního prostředí, Pokročilá environmentální analýza, Nové směry vodárenských technologií, Pokročilá organická chemie, Pokročilé technologie nakládání s odpady).
K obhajobě disertační práce se student hlásí až po vykonání státní doktorské zkoušky a po splnění podmínek pro ukončení, jakými jsou účast na výuce, minimálně šesti měsíční studijní nebo pracovní stáž v zahraničí, alespoň jedna ústní prezentace práce v anglickém jazyce (konference, workshopy...) a publikace minimálně 2 prací indexovaných v databázích WOS nebo Scopus (počítá se za splněno v okamžiku, kdy má práce uděleno DOI). Publikace předkládá buď jako součást práce nebo samostatně při žádosti k obhajobě disertační práce. Výjímku z požadavků na publikační aktivity tvoří studenti pracující na pracích, jejichž výsledky jsou buď ověřitelně aplikovány v průmyslu nebo jsou chráněny patentem nebo užitným vzorem.

Vytváření studijních plánů

Během prvních tří semestrů skládá doktorand zkoušky z jednoho povinného a dvou povinně volitelných předmětů a intenzivně se zabývá studiem a analýzou poznatků v oboru stanoveném tématem disertační práce a jejich publikováním. Do konce druhého roku studia skládá doktorand státní doktorskou zkoušku, jíž prokazuje široký rozhled a hluboké znalosti v oboru, souvisejícím s tématem disertační práce. Ve třetím a čtvrtém ročníku svého studia pokračuje doktorand ve výzkumné činnosti, publikuje dosažené cíle a zpracovává svoji disertační práci. Doktorandi ve čtvrtém roku studia předkládají do konce zimního zkouškového období svému školiteli rozpracovanou disertační práci. Hotovou disertační práci doktorand odevzdá do konce 4. ročníku studia. Schválení ISP v každém ročníku doktorandova studia školitelem do 30. 9. daného akademického roku je potvrzením o jednotlivých etapách a průběhu zpracování disertační práce.
Student prezenční formy doktorského studia je v průběhu studia povinen absolvovat pedagogickou praxi, tj. působit v procesu výuky. Student vykonává pedagogickou praxi v rámci výuky praktických a výpočtových cvičení nebo asistence při této výuce, případně konzultací bakalářských a diplomových prací jakožto školitel specialista. V případě, že doktorand absolvuje kurz celoživotního vzdělání Pedagogické minimum na jiné VŠ nebo součásti VUT v Brně, je mu na základě předložení certifikátu o absolvování pedagogická praxe prominuta.
Skladbu pedagogických aktivit (cvičení, laboratorní cvičení, vedení projektů apod.) určí doktorandovi ředitel příslušného ústavu po dohodě se školitelem.
Součástí studijních povinností v doktorském studijním programu je absolvování části studia na zahraniční instituci nebo účast na mezinárodním tvůrčím projektu s výsledky publikovanými nebo prezentovanými v zahraničí nebo jiná forma přímé účasti studenta na mezinárodní spolupráci.

Dostupnost pro zdravotně postižené

Podmínkou přijetí ke studiu je potvrzení lékaře o zdravotní způsobilosti ke studiu. Studium je spojeno s prací v chemických a technologických laboratořích a provozech, kde mají studenti přístup k široké škále chemických látek, manipulují a přicházejí do přímého kontaktu s nimi. V rámci laboratorní praxe může být ohroženo nejen zdraví studenta, ale může být i studentem ohroženo zdraví ostatních osob. Proto se při posuzování zdravotní způsobilosti přihlíží kromě obecné zdravotní způsobilosti též k nemocem a chorobným stavům, které mohou být kontraindikací pro práci s chemickými látkami, případně představují pro tuto práci určitá omezení. Více informací o specifikaci nemocí a chorob je zveřejněno v elektronické přihlášce a na web stránkách pro uchazeče o studium http://www.fch.vut.cz/cs/zajemce-o-studium.html

Vypsaná témata doktorského studijního programu

  1. Analýza půd a biomasy jako nástroj sledování vlivu liniové zeleně na kontaminaci prostředí

    Práce je zaměřena na sledování distribuce těžkých kovů v půdě, listech, plodech a dřevu od silniční komunikace do okolí. Bude sledován vliv alejí podél komunikací na míru kontaminace.

    Školitel: Kučerík Jiří, doc. Ing., Ph.D.

  2. Aplikace FTIR a NIR pro analýzu frakcí půdní organické hmoty

    Metody FTIR a NIR jsou využívány pro analýzu půdy, jejich aplikace pro identifikaci frakcí půdní organické hmoty však zatím neexistují. Cílem práce je vyvinout postupy pro identifikaci a analýzu labilních a stabilních složek půdní organické hmoty.

    Školitel: Kučerík Jiří, doc. Ing., Ph.D.

  3. Eliminace vybraných léčiv z odpadních vod

    Při monitorování kontaminace drog ve vodě bylo zjištěno, že antibiotika, antidepresiva, betablokátory a benzodiazepam byly zjištěny v poměrně významných koncentracích. Zatím nebylo systematicky zkoumáno, jaká dekontaminační metoda by byla vhodná pro jejich odstranění nebo dokonce pro odstranění jejich produktů rozkladu. Z tohoto důvodu bude monitorován způsob jak eliminovat původní léky, tak i jejich produkty rozkladu.

    Školitel: Vávrová Milada, prof. RNDr., CSc.

  4. Hodnocení vlivů mikroplastů (degradabilních plastů) na biotu akvatických a terestrických ekosystémů prostřednictvím testů ekotoxicity

    Plasty v poslední době patří mezi nejčastěji zmiňované „polutanty“ zejména ve spojení s akvatickým ekosystémem. Dopady na biotu ekosystémů jsou dány nejen jejich chemickým složením, ale vliv hraje i velikost fragmentů. V práci bude sledován vliv mikroplastů popř. jejich degradačních produktů na organismech zastupujících významné trofické úrovně ekosystémů.

    Školitel: Zlámalová Gargošová Helena, doc. MVDr., Ph.D.

  5. Hodnocení vlivů mikroplastů (degradabilních plastů) na biotu akvatických a terestrických ekosystémů prostřednictvím testů ekotoxicity

    Plasty v poslední době patří mezi nejčastěji zmiňované „polutanty“ zejména ve spojení s akvatickým ekosystémem. Dopady na biotu ekosystémů jsou dány nejen jejich chemickým složením, ale vliv hraje i velikost fragmentů. V práci bude sledován vliv mikroplastů popř. jejich degradačních produktů na organismech zastupujících významné trofické úrovně ekosystémů.

    Školitel: Zlámalová Gargošová Helena, doc. MVDr., Ph.D.

  6. Charakterizace produktů termického zpracování biomasy

    Práce bude zaměřena na charakterizaci produktů termického zpracování biomasy, především torefakce a pyrolýzy. Bude studován vliv procesních podmínek na výsledné vlastnosti biuhlu,případně pyrolýzních olejů, z hlediska jejich obsahu organických sloučenin. V úvahu bude brána i možnost biodostupnosti rizikových analytů. Dále budou ověřeny sorpční vlastnosti biouhlu pro různé typy organických látek.

    Školitel: Zlámalová Gargošová Helena, doc. MVDr., Ph.D.

  7. Rostlinné bioindikátory - nástroj pro posouzení kontaminace životního prostředí anorganickými polutanty

    Disertační práce bude zaměřena na využití rostlinného materiálu nacházejícího se v exponovaných oblastech, a to k hodnocení znečištění tohoto životního prostředí. Cílem bude vypracovat podrobnou aktuální literární rešerši z oblasti biomonitoringu a kontaminace životního prostředí anorganickými polutanty. Poté bude proveden výběr vhodných bioindikátorů, návrh metod pro jejich využití z hlediska studia stavu životního prostředí; dále bude provedena „optimalizace“ jejich využití za laboratorních podmínek. V závěru budou tyto techniky aplikovány na zhodnocení reálného stavu životního prostředí, zejména posouzení a porovnání kontaminace ve velkých městských aglomeracích a venkovských oblastech.

    Školitel: Kučerík Jiří, doc. Ing., Ph.D.

  8. Studium vlastností rašelin pomocí elektrochemických a termogravimetrických metod

    Základním předmětem studia jsou všechny fenotypy rašelin. Předpokládané použité metody jsou optimalizovaná kontaktní i bezkontaktní analýza AC/DC signálů, magnetické indukce a cílené termografické metody. Cílem studia je popsat některé specifické vlastnosti a zvláštní doposud málo objasněné biofyzikálního chování rašelin. V průběhu studia se předpokládá vývoj nového měřícího zařízení vhodného speciálně pro prostředí rašelinišť. Dále se předpokládá zvládnutí metody a analytického postupu, díky kterému budeme schopni určit tyto specifické fyzikální a chemické vlastnosti rašeliny bez narušení biotické kompatibility.

    Školitel: Vávrová Milada, prof. RNDr., CSc.

  9. Transport těžkých kovů a nutričních prvků z biouhlu do půdy a biomasy

    Cílem této práce je analýza uvolňování těžkých kovů a nutričních prvků z komerčně dodávaného biouhlu do půdního prostředí a jejich další využití rostlinami v nádobových a polních experimentech. Uvolňování bude testováno na několika typech půdy s cílem ozřejmit vliv vlastností rozpuštěné organické hmoty. Dále bude sledováno zůstatkové množství prvků sorbovaných na biouhlu.

    Školitel: Kučerík Jiří, doc. Ing., Ph.D.

  10. Veterinární a humánní rizika užívání nanočástic v teplonosných kapalinách

    Vývoj nanokapalin ( nanofluids) je nejnovějším trendem při formulaci teplonosných kapalin. Při aplikaci nanočástic do teplonosných kapalin na bázi vodných roztoků se předpokládá základní premisa a to schopnost účastníků stabilizovat tuto složku v kapalině a zajistit stálost výsledných vlastností v čase a nezávisle na tepelné zátěži. Při studiu vlivu nanoaditiv, kdy se předpokládá zvýšení hodnoty tepelné vodivosti a zlepšení antikorozních vlastností, však zůstává neznámý vliv na viskozitu, tepelnou kapacitu a možnou toxicitu agregovaných nanočástic. Důležitým faktorem při tom je nejistota kompatibility nanočástic s ostatními složkami teplonosné kapaliny (inhibitory koroze,odpěňovadla,biocidní případně chelatační činidla, barviva) a aktivním povrchem technologického celku. Nelze proto vyloučit agregaci případně tvorbu pro život škodlivých produktů. Vzhledem k obecnému širokému užití teplonosných kapalin (potravinářství, doprava, komunální prostředí) je značné riziko kontaminace životního prostředí. Práce si klade za cíl definovat základní rizika vyplývající z užití nanoaditiv v teplonosných kapalinách pro veterinární a humánní sektor ještě před jejich možným masovým rozšířením.

    Školitel: Vávrová Milada, prof. RNDr., CSc.

  11. Vývoj technik pro rychlou analýzu půdní kvality a půdních vlastností

    Termogravimetrie je jednou ze slibných metod pro rychlou charakterizaci půdy, s potenciálem nahradit stávající techniky, které často vyžadují dlouhý experimentální čas a vysoké náklady. Cílem této práce je nalezení dalších souvislostí mezi termo-oxidační stabilitou půdy měřenou termogravimetrií a půdními chemickými vlastnostmi jakými jsou pH, obsahy biogenních prvků P, S a různých forem dusíku, kovů Al a Fe, fyzikálními vlastnostmi jakými jsou textura a objemová hustota a biologickými indikátory jakými jsou mikrobiální biomasa, potencionálně mineralizovatelný N, obsahy glomalinu a fosfolipidů, mikrobiální emise oxidu uhličitého a dusného. Tyto vlastnosti jsou považovány za indikátory půdní kvality, proto budou nalezené korelace složit k návrhu komplexního indexu půdní kvality a modelů pro predikci stability organického uhlíku.

    Školitel: Kučerík Jiří, doc. Ing., Ph.D.

Struktura předmětů s uvedením ECTS kreditů (studijní plán)

1. ročník, celoroční semestr
ZkratkaNázevJ.Kr.Sem.Pov.Uk.Sk.Ot.
DC_MAEModerní aspekty environmentální chemiecs0celoročníPovinnýdrzkano
DC_AZEAlternativní zdroje energie a jejich dopad na životní prostředícs0celoročníPovinně volitelnýdrzkano
DC_ETJEkotoxikologické testy a jejich využití pro hodnocení životního prostředícs0celoročníPovinně volitelnýdrzkano
DC_METMetrologie a zpracování experimentálních datcs2celoročníPovinně volitelnýdrzkano
DC_NVDNové směry ve vodárenských technologiíchcs0celoročníPovinně volitelnýdrzkano
DC_ENAPokročilá environmentální analýzacs0celoročníPovinně volitelnýdrzkano
DC_OCHPokročilá organická chemiecs2celoročníPovinně volitelnýdrzkano
DC_TNPPokročilé technologie nakládání s odpadycs0celoročníPovinně volitelnýdrzkano