The aim of this course is to explain the principles of toxicity testing mainly as a tool for determination of effects of chemical compounds present in the environment and their impact on different biological species and ecosystem balance. Besides chemical analysis, estimation of ecotoxicity of chemical compounds is an important part of environmental monitoring. Broad spectrum of toxicity tests and their application in waste management or environemntal protection is demonstrated. The student will be guided through the whole process of toxicity testing from sample collection, planning of experimental design to final data interpretation.

Cílem předmětu je ukázat principy toxikologické práce, a to především jako nástroje hodnocení účinků látek přítomných v životním prostředí na různé biologické druhy a na rovnováhu ekosystémů. Hodnocení ekotoxicity látek je vedle chemické analýzy významnou součástí environmentálního monitoringu. V rámci předmětu bude představen přehled širokého spektra testů toxicity a jejich aplikace v odpadovém hospodářství či v ochraně životního prostředí. Studenti budou seznámeni s celým procesem testování toxicity počínaje odběrem vzorků, přes plánování experimentů až po interpretaci získaných dat.

We recommend to complete the e-learning exercises before the exam. "Comprehensive Assignment No. 13" must be completed no later than 7 days before the scheduled exam. Otherwise, there is a risk that the lecturer will not have enough time for corrections. However, any practice in e-learning is optional and does not affect the outcome of the final exam.

Před zkouškou doporučujeme absolvovat cvičení v e-learningu. „Komplexní úkol č. 13“ je třeba vyplnit nejpozději 7 dní před plánovanou zkouškou. Jinak je riziko, že vyučující nebude mít dostatek času na opravy. Případné procvičování v e-learningu je však nepovinné a nemá vliv na výsledek závěrečné zkoušky.

Recommended:

• Campbell, P. G. C., Hodson, Peter V., Welbourn, Pamela, M., Wright, David, A.. Ecotoxicology. Cambridge: Cambridge University Press, 2022, s. ISBN 9781108819732.
• Kočí, Vladimír, Mocová, Klára. Ekotoxikologie pro chemiky. Praha: Vydavatelství VŠCHT, 2009, https://vufind.techlib.cz/Record/000659609 s. ISBN 978-80-7080-699-9.

Doporučená:

• Campbell, P. G. C., Hodson, Peter V., Welbourn, Pamela, M., Wright, David, A.. Ecotoxicology. Cambridge: Cambridge University Press, 2022, s. ISBN 9781108819732.
• Kočí, Vladimír, Mocová, Klára. Ekotoxikologie pro chemiky. Praha: Vydavatelství VŠCHT, 2009, https://vufind.techlib.cz/Record/000659609 s. ISBN 978-80-7080-699-9.

Lecture: Students participate in a live lecture by the teacher.

Discussion: During the lessons, interesting or unclear questions are discussed.

Interaction: Students are actively engaged during lectures through quizzes.

Home preparation: Students prepare independently before class using short instructional videos and presentations.

Practicing and consultation: In e-learning, students practice the material they have learned with examples and consult the results with the teacher..

Přednáška: Studenti se účastní živého výkladu vyučujícího.

Diskuse: V rámci hodin probíhá diskuse zajímavých či nejasných otázek.

Interakce: Studenti se aktivně zapojují během přednášek pomocí kvízů.

Domácí příprava: Studenti se samostatně připravují před výukou pomocí krátkých výukových videí a prezentací.

Procvičování a konzultace: V rámci e-learningu studenti si studenti procvičují probranou látku na příkladech a výsledky konzultují s vyučujícím.

Exam requirements:

The exam consists of a written part, where the student must score at least 50 points out of 100. The written exam includes test questions (5%), explanation of terms (20%), open questions (40%), solving (eco)toxicology case studies (35%)

100 - 91 points - A, 90 - 81 points - B, 80 - 71 points - C, 70 - 61 points - D, 60 - 50 points - E, 49 - 0 points - F

If the student passes the test (at least 50%), he/she can take the oral part of the exam. In the oral part of the examination, a maximum of two grades may be added to the test grade in the event of an excellent performance. In the event of failure in the oral part of the examination, the mark obtained in the test will not be reduced but will be retained. The oral part is optional for capacity reasons.

Požadavky ke zkoušce:

Zkouška se skládá z písemné části, kdy musí posluchač získat alespoň 50 bodů ze 100.

Písemná zkouška obsahuje testové otázky (5 %), vysvětlení pojmů (20 %), otevřené otázky (40 %), řešení případových (eko)toxikologických studií (35 %)

Hodnocení písemné části: 100 - 91 bodů - A, 90 - 81 bodů - B, 80 - 71 bodů - C, 70 - 61 bodů - D, 60 - 50 bodů - E, 49 - 0 bodů - F

V případě úspěšného absolvování testu (minimálně 50 %) může student absolvovat ještě ústní část zkoušky. Při ústní části zkoušky lze při výborném výkonu známku z testu vylepšit maximálně o dva stupně. V případě nezdaru u ústní části zkoušky se známka získaná z testu nesnižuje, ale ponechává. Ústní část je kapacitních důvodů nepovinná.

1. Introduction to ecotoxicology. PEC, PNEC. Bioaccumulation.

2. Principles of ecology. Multi-species toxicity tests. Microcosms, mesocosms, field studies.

3. Genotoxicity: Mutagenesis. Genotoxicity tests.

4. Genotoxicity: Carcinogenesis. Teratogenesis. FETAX.

5. Toxicity tests. Testing of chemicals. Environmental samples. Sample treatment. Leaching tests. Dilution series. Factors affecting the toxicity of substances.

6. Toxicity test design, evaluation of toxicity of substances. Dose-response curve and its interpretation. Basic ecotoxicological indices. NOEC, LOEC, EC50. Statistical evaluation in ecotoxicology.

7. Pollutants in the environment. Water. Air. Soil

8. Aquatic and terrestrial toxicity tests with producers.

9. Aquatic and terrestrial toxicity tests with consumers.

10. Toxicity tests with decomposers. Soil enzymatic toxicity tests.

11. Biomarkers in ecotoxicology.

12. Selected laboratory methods used in ecotoxicology. Image analysis.

13. Ecotoxicology in practice. Risk assessment. ECHA. CLP. Toxicity of wastes.

14. Practicing toxicity assessment with examples. Solving a complex task.

1. Úvod do ekotoxikologie. PEC, PNEC. Bioakumulace.

2. Principy ekologie. Vícedruhové testy toxicity. Mikrokosmy, mezokosmy, polní studie.

3. Genotoxicita: Mutageneze. Testy genotoxicity.

4. Genotoxicita: Karcinogeneze. Teratogeneze. FETAX.

5. Testy toxicity. Testování chemických látek. Vzorky odebrané z prostředí. Úprava vzorku. Výluhové zkoušky. Koncentrační řady. Faktory ovlivňující toxicitu látek.

6. Design testu toxicity, hodnocení toxicity látek. Křivka dávka-odpověď a její interpretace. Základní ekotoxikologické indexy. NOEC, LOEC, EC50. Statistické hodnocení v ekotoxikologii.

7. Polutanty v životním prostředí. Voda. Ovzduší. Půda

8. Aquatické a terestrické testy toxicity s producenty.

9. Aquatické a terestrické testy toxicity s konzumenty.

10. Testy toxicity s destruenty. Půdní enzymatické testy toxicity.

11. Biomarkery v ekotoxikologii.

12. Vybrané laboratorní metody používané v ekotoxikologii. Obrazová analýza.

13. Ekotoxikologie v praxi. Hodnocení rizika. ECHA. CLP. Toxicita odpadů.

14. Procvičování hodnocení toxicity na příkladech. Řešení komplexního úkolu.

https://e-learning.vscht.cz/course/view.php?id=3245

https://e-learning.vscht.cz/course/view.php?id=3245

Students will be able to:

• Explain the link between mutagenesis and carcinogenesis at the cellular level and critically assess the informative value and limitations of individual genotoxicity tests (e.g., proper interpretation of a negative test result).

• Differentiate between the specific requirements of testing pure chemical substances versus complex environmental matrices (e.g., mixtures, contaminated soil, wastewater) and select the appropriate sample preparation method (direct solid-phase testing, leaching, or extraction).

• Describe the methodological design of standard ecotoxicological tests, specify their limitations (e.g., sterility requirements, temporal and spatial scales), and justify the selection of test organisms.

• Interpret dose-response curves and determine standard ecotoxicological toxicity indices (EC50, NOEC, LOEC).

• Design and justify an appropriate battery of toxicity tests for the environmental risk assessment of specific sample types or pollutants.

Studenti budou umět:

• Vysvětlit propojení mezi mutagenezí a rozvojem karcinogeneze na buněčné úrovni a kriticky posoudit výpovědní hodnotu a limity jednotlivých testů genotoxicity (např. správná interpretace negativního výsledku testu).

• Rozlišit specifika testování čistých chemických látek oproti komplexním environmentálním matricím (např. směsi, kontaminovaná půda, odpadní vody) a zvolit odpovídající metodu úpravy vzorku (přímé testování pevné fáze, příprava výluhu či extrakce).

• Popsat metodické uspořádání standardních ekotoxikologických testů, specifikovat jejich limity (např. nároky na sterilitu, časové a prostorové měřítko) a zdůvodnit výběr testovacích organismů.

• Interpretovat křivky závislosti účinku na koncentraci a určit standardní ekotoxikologické indexy toxicity (EC50, NOEC, LOEC).

• Navrhnout a obhájit vhodnou sadu testů toxicity pro hodnocení environmentálních rizik konkrétních typů vzorků či znečišťujících látek.

Toxicology and ecotoxicology I

Toxikologie a ekotoxikologie I