Kroženje elementov v sledovih v okolju

Namen predmeta je seznaniti študente s kroženjem elementov v sledovih v okolju. Poudarjena bo odvisnost njihove celotne koncentracije in porazdelitve med različne kemijske zvrsti na vlogo, učinke in usodo, ki jo imajo v okolju in živih organizmih. Navedeni bodo naravni biogeokemijski cikli posameznih elementov v sledovih ter vpliv človekovih dejavnosti nanje. Obravnavana bo še porazdelitev elementov v sledovih v atmosferi, vodah in tleh ter njihov prenos v prehrambno verigo. V tem okviru bodo predstavljene osnove ekotoksikologije in kemije okolja posameznih elementov, njihove pomen v prehrani ter vpliv na zdravje in pojav določenih bolezni. Predstavljene bodo najpogostejše analizne tehnike določanje celotnih koncentracij ter posameznih kemijskih zvrsti elementov v sledovih. Študenti ob zaključku razvijejo sposobnost kritične presoje podatkov pridobljenih, bodisi v laboratorijih ali objavljenih v strokovni literaturi in so zmožni celovite ocene njihovega pomena za življenje. Teoretično znanje uspešno prenesejo v reševanje praktičnih problemov.

Za vključitev v delo, oziroma za opravljanje študijskih obveznosti zadostuje znanje naravoslovja iz naravoslovnih srednjih šol, predvsem kemije ter tudi biologije.

• Osnove kroženja elementov v sledovih v okolju
• Osnove kemije okolja in ekotoksikologije elementov v sledovih
• Instrumentalne analizne tehnike določitve celotnih koncentracij ter posameznih kemijskih zvrsti elementov v sledovih v vzorcih iz okolja ter bioloških vzorcih (atomska optična in masna spektrometrija ter sklopljene tehnike)
• Meritve v okolju (kontrola in zagotavljanje njihove kakovosti)
• Predstavitev posameznih elementov v sledovih, njihovega biološkega pomena, vloge v prehrani, zdravju in boleznih živih organizmov, ter vpliv človekovih dejavnosti (onesnaženje) na njihovo porazdelitve med posamezne kompartmente okolja (tla, vode, atmosfera)

Znanje in razumevanje:
Slušatelji pridobijo razumevanje dinamike biogeokemijskega kroženja elementov v sledovih na zemlji ter spoznajo, da je za oceno usode, vloge in učinka elementov v sledovih na živo in neživo naravo bistveno poznati, ne samo njihove celotne koncentracije, temveč tudi porazdelitev med različne kemijske zvrsti (speciacijo). Študenti znajo uporabiti najpogosteje uporabljene instrumentalne analizne tehnike, ki omogočajo kvantitativno določitev elementov v sledovih, oz. njihovih posameznih kemijskih zvrsti, na izjemno nizkih koncentracijskih nivojih v okoljskih in bioloških vzorcih. Študenti se seznanijo s pomenom zagotavljanja in kontrole kvalitete meritev tovrstnih meritev. Sposobni so kritične ocene optimalne uporabe posamezne tehnike v praksi. Seznanijo se z osnovami ekotoksikologije in kemije okolja posameznih najpomembnejših elementov v sledovih. Na podlagi tega znanja dobijo uvid v dinamiko naravne porazdelitve elementov med litosfero, hidrosfero in atmosfero ter razumejo dramatične posledice, ki jih imajo v modernem času človekove dejavnosti (onesnaženje) na spremembo njihovih biogeokemijskih ciklov. Nadaljnje razumejo pomen esencialnosti elementov v sledovih za normalno delovanje fizioloških procesov v živih organizmih in se seznanijo z najpogostejšimi neželenimi učinki oz. pojavom obolenj ali zastrupitev do katerih privede njihovo neravnotežje (pomanjkanje ali presežek) elementov v sledovih v organizmu. Spoznajo, da lahko s preučevanjem in meritvami elementov v sledovih v interdisciplinarnih raziskavah preučujemo in sledimo večino procesov, ki potekajo v neživi in živi naravi na našem planetu.

• Wilkins, P. C. and Wilkins R. G., Inorganic chemistry in Biology, Oxford University Press. 1997.
• Kellner, R. Mermet, J.M. Otto, M. Widmer, H.M., Analytical Chemistry, Wiley VCH, 2nd edition, 2004. E-gradivo
• Williams, R. J. P. Rickaby, R. E. M., Evolution's Destiny Co-evolving Chemistry of the Environment and Life, RSC Publishing 2012.
• Nordberg, G. F, Handbook on the toxicology of metals,Elsevier, 3rd edition, 2008. Katalog
• Szpunar, J., Lobinski, R. Hypheneted Techniques in Speciation Analysis, The Royal Society of Chemistry, 2003.
• Yu, M. H., Environmental Toxicology, CRC Press 2004 E-gradivo
• Walker, C. H. Hopkin, S. P. Sibly, R. M. Peakall, D. B., Principles of Ecotoxicology, Taylor&Francis 2nd edition, 2001 Katalog
• Ibanez, J. G. Hernandez-Esparza, M. Doria-Serrano, C. Fregoso-Infante, A., Environmental Chemistry Fundamentals, Springer, 2007. E-gradivo

Preverjanje znanja poteka v obliki skupinske 20-minutne predstavitve seminarskih nalog iz izbrane teme. Predstavitev poteka po zaključku predavanj (50%). Sledi ji skupinska razprava o predstavitvi, ki je v elektronski obliki oddana vsem udeležencem ter zagovor z odgovori na vprašanja predavateljev (50%).

Redni profesor za področje ekotehnologije na Mednarodni podiplomski šoli Jožefa Stefana

PEETERS, Kelly, ZULIANI, Tea, ŠČANČAR, Janez, MILAČIČ, Radmila. The use of isotopically enriched tin tracers to follow the transformation of organotin compounds in landfill leachate. Water research, ISSN 0043-1354. [Print ed.], 2014, vol. 53, str. 297-309, doi: 10.1016/j.watres.2014.01.034. [COBISS.SI-ID 27462695]

NOVAK, Petra, ZULIANI, Tea, MILAČIČ, Radmila, ŠČANČAR, Janez. Development of an analytical procedure for the determination of polybrominated diphenyl ethers in environmental water samples by GC-ICP-MS. Analytica chimica acta, ISSN 0003-2670. [Print ed.], 2014, vol. 827, str. 67-73, doi: 10.1016/j.aca.2014.04.020. [COBISS.SI-ID 27631399]

ŠČANČAR, Janez, ZULIANI, Tea, ŽIGON, Dušan, MILAČIČ, Radmila. Ni speciation in tea infusions by monolithic chromatographyICP-MS and Q-TOF-MS. Analytical and bioanalytical chemistry, ISSN 1618-2642, 2013, vol. 405, no. 6, str. 2041-2051, doi: 10.1007/s00216-012-6611-5. [COBISS.SI-ID 26348327], [JCR, SNIP, WoS do 12. 2. 2014: št. citatov (TC): 3, čistih citatov (CI): 1, normirano št. čistih citatov (NC): 0, Scopus do 22. 3. 2014: št. citatov (TC): 3, čistih citatov (CI): 1, normirano št. čistih citatov (NC): 0]

NOVOTNIK, Breda, ZULIANI, Tea, ŠČANČAR, Janez, MILAČIČ, Radmila. Inhibition of the nitrification process in activated sludge by trivalent and hexavalent chromium, and partitioning of hexavalent chromium between sludge compartments. Chemosphere, ISSN 0045-6535. [Print ed.], 2014, vol. 105, str. 87-94, doi: 10.1016/j.chemosphere.2013.12.096. [COBISS.SI-ID 27432487]

MARTINČIČ, Anže, ČEMAŽAR, Maja, SERŠA, Gregor, KOVAČ, Viljem, MILAČIČ, Radmila, ŠČANČAR, Janez. A novel method for speciation of Pt in human serum incubated with cisplatin, oxaliplatin and carboplatin by conjoint liquid chromatography on monolithic disks with UV and ICP-MS detection. Talanta, ISSN 0039-9140. [Print ed.], 2013, vol. 116, str.141-148, doi: 10.1016/j.talanta.2013.05.016. [COBISS.SI-ID 26734631]