Oddělení geochemie

Video file

Oddělení geochemie se zabývá výzkumem složení, struktury a vlastností hornin a odvozených materiálů metodami povrchové chemie, geochemie a petrologie.

Studuje minerální složení, procesy vzniku a kumulace organické hmoty v horninách, charakterizuje biologické zdroje a paleoprostředí.

Analyzuje produkty nedokonalého spalování a zkoumá migraci toxických prvků v souvislosti s kontaminací prostředí.

Věnuje se problematice sorpce oxidu uhličitého a metanu v porézních přírodních a umělých materiálech v závislosti na jejich vlastnostech, a vyvíjí nové mikromesoporézní uhlíkové materiály jako adsorbenty pro CO2.

1. Studium organicky bohatých materiálů
Prováděna je systematická charakterizace fosilních vzorků, identifikace biologických zdrojů, rekonstrukce akumulačních podmínek, prohelňování, maturace a zvětrávání v sedimentárním prostředí. Geochemické přístupy jsou rovněž aplikovány při studiu negeologických problémů, například při dlouhodobém výzkumu vztahu mezi pryskyřicemi současných a fosilních jehličnanů.

2. Vlastnosti odpadních materiálů jako sorbentů
Nové porézní materiály, připravované pyrolýzou odpadních materiálů za specifických podmínek, jsou testovány, tak aby byly použitelné jako nové "levné" adsorpční materiály pro odstraňování znečišťujících látek v životním prostředí.

3. Vlastnosti přírodních a syntetizovaných materiálů
Použité uhlíkové filtry jsou opakovaně aktivovány a vyhodnocována je účinnost procesu reaktivace. Testovány jsou také nově připravené vysoce porézní uhlíkové sorbenty s vysokou tepelnou a chemickou stabilitou, regenerační schopností a rychlou kinetikou adsorpce.

4. Organické a anorganické polutanty v životním prostředí
Kontaminanty spojené hlavně s těžbou uhlí jsou studovány ve všech druzích geologických materiálů: jejich koncentrace, stálost v prostředí, sorpční schopnost, a mobilita.

5. Granitické horniny, tektity, pěnovce a uranové rudy
Vybrané akcesorické minerály jsou studovány v granitických horninách magmatických suit, jako možném úložišti pro vysoce radioaktivní odpad. Podrobně je studována mineralizace uranu, vyskytující se hlavně v Českém masivu, a interakce uranových minerálů s organickou hmotou.

Mezinárodní spolupráce

RWTH Aachen University, Rakousko
Rakousko
Kjúšúská univerzita, Fukuoka, Japonsko
Japonsko
National Research Center
Egypt

Spolecny projekt AV CR – Egyptska ASRT
Coke production using plastic wastes from Egypt and Czech Republic, Pyrolysis of coal/rubber blends in cokemaking,

Resitele: Ivana Sykorova, Martina Havelcova, Ahmed Melegy

Universität Leoben
Rakousko

Biomarkers and petrographic parameters: relationship between them and limits of their explanatory power, 13-18482S,

Resitel: Martina Havelcova

United States Geological Survey, Reston
USA

Projekt ICCOP - Interlaboratory Study of D7708-Standard Test Method for Microscopical Determination of the Reflectance of Vitrinite Dispersed in Sedimentary Rocks, resitel: P.C. Hackley, Spoluresitele I. Sykorova a dalsich 26 spoluresitelu z 15 zemi

University of Sielsia in Sosnowiec
Polsko

Projekt ICCOP - Self-heating of coal and coal wastes,

resitele: M. Misz-Kennan, J. Kus, D. Flores,
Spoluresitele: I. Sykorova a dalsich 14 resitelu z 11 zemi

University of Porto
Portugalsko

Classification of coal structures from self-heated coal and coal wastes.
Projekt ICCOP (Self-heating of coal and coal wastes),

resitele: M. Misz-Kennan, J. Kus, D. Flores, Spoluresitele: I. Sykorova a dalsich 14 resitelu z 11 zemi)

INCAR (Instituto Nacional del Carbon)
Španělsko

Pruvodce uhelnou a organickou petrologii
Projekt ICCOP - New Handbook of Coal and Organic Petrology Editorial Board,

resitele: I. Sykorova, I. Suarez Ruiz, K. Christanis

University of Patras
Řecko

Průvodce uhelnou a organickou petrologií
Projekt ICCOP - New Handbook of Coal and Organic Petrology Editorial Board,

řesitelé: I. Sykorova, I. Suarez Ruiz, K. Christanis

University of Salzburg
Rakousko

Priprava spolecnych publikaci:

- Finger F., Rene M., Verner K.: Bavarian phase and origin of the South Bohemian Batholith. - Journal of Geosciences

- Finger F., Verner K., Rene M., Dörr W.: Petrology of orthogneisses from the Strazek Moldanubian. - International Journal of Geoscinces

Výsledky

Výskyt a speciace rtuti v sedimentech z těžby černého uhlí v Česku

2023

Vöröš D., Baizán P. D., Slavíček K., Díaz-Somoano M., Geršlová E., 2023. Mercury Occurrence and Speciation in Sediments from Hard Coal Mining in Czechia. Journal of Hazardous Materials 459, 132204. 
https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2023.132204

Mikroporézní uhlíkové pěny: Vliv dopování dusíkem na zachycování a separaci CO2 pomocí adsorpce při swingovém tlaku

2023

M. Vorokhta, M. I. M. Kusdhany, D. Vöröš, M. Nishihara, K. Sasaki, S.M., 2023. Microporous carbon foams: The effect of nitrogen-doping on CO2 capture and separation via pressure swing adsorption. Chemical Engineering Journal 471, 144524 https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.144524 

Vznik australských tektitů na základě gravitačních a magnetických indikátorů

2023

Karimi, K., Kletetschka, G., Mizera, J., Meie, V., 2023. Formation of Australasian tektites from gravity and magnetic indicators. Scientific Reports 13, 12868. 
https://doi.org/10.1007/s10967-022-08692-5 

Rozmanitost syntézy terpenů u druhů rodu Thuja - srovnávací chemotaxonomická studie

2023

Malhocká, A., Švábová, M., 2023. Diversity of the terpene synthesis in the Thuja species – a comparative chemotaxonomic study. Biochemical systematics and ekology 110, 104703. 
https://doi.org/10.1016/j.bse.2023.104703 

Aktivované trojrozměrně uspořádané mikromezoporézní uhlíky pro zachycování CO2

2023

M. Vorokhta, J. Nováková, M. Dopita, I. Khalakhan, V. Kopecký Jr., M. Švábová, 2023. Activated three-dimensionally ordered micromesoporous carbons for CO2 capture. Materials Today Sustainability 24, 100509. 
https://doi.org/10.1016/j.mtsust.2023.100509

Stanovení kyslíku v certifikovaném referenčním materiálu Ti ERM-EB090b pomocí instrumentální fotonové aktivační analýzy

2023

Mizera, J., Krausová, I., Chvátil, D., Olšanský, V., 2023. Oxygen determination in the Ti certified reference material ERM-EB090b by instrumental photon activation analysis. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry
doi: 10.1007/s10967-023-09260-1

Chemotaxonomická analýza variability terpenů v pryskyřicích Metasequoia glyptostroboides a Sequoiadendron giganteum

2023

Malhocká, A., Švábová, M., 2023. A Chemotaxonomic Analysis of Terpenes Variation in Metasequoia glyptostroboides and Sequoiadendron giganteum resins. Journal of Essential Oil Bearing Plants 26. 
https://doi.org/10.1080/0972060X.2023.2280139

Nové poznatky o vnitřní struktuře a geotechnických vlastnostech hornin obřího sesuvu San Andrés, Španelsko

2023

Klimeš J., Hussain Y., Mreyen A.S., Cauchie L., Schlögel R., Piroton V., Petružálek M., Blahůt J., René M., Meletlidis S., Havenith H.B., 2023. New insights into internal structures and geotechnical rock properties of the giant San Andrés landslide, El Hierro island, Spain. Remote Sensing 15, 1627, 1–22. 
https://doi.org/10.3390/rs15061627 

Tepelná stabilita uhlíkových materiálů na vzduchu: Kvantitativní strukturní zkoumání tepelné stability uhlíkových materiálů na vzduchu

2023

G. Sádovská, P. Honcová, J. Morávková, I. Jirka, M. Vorokhta, R. Pilař, J. Rathouský, D. Kaucký, E. Mikysková, P. Sazama, 2023. The thermal stability of carbon materials in the air: Quantitative structural investigation of thermal stability of carbon materials in air. Carbon 206, 211-225. 
https://doi.org/10.1016/j.carbon.2023.02.042 

Mineralizace uranu v přírodním bitumenu: stabilita radiogenního systému.

2023

Strunga, V., Sihelská, K., Lorinčík, J., Holá, M., Krausová, I., Goliáš, V., Čurda, M., Mizera, J., 2023. Natural bitumen hosted uranium mineralization: stability of the radiogenic systém. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry 332, 1597–1606. 
https://doi.org/10.1007/s10967-022-08692-5

Biochar jako účinný materiál pro sorpci acetonu a vliv plochy povrchu na mechanismus sorpce.

2023

Švábová M., Bičákova O., Vorokhta M., 2023. Biochar as an effective material for acetone sorption and the effect of surface area on the mechanism of sorption. Journal of Environmental Management 348, 119205. 
https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2023.119205  

Výskyt a speciace rtuti v sedimentech z těžby černého uhlí v České republice.

2023

Vöröš D., Baizán P. D., Slavíček K., Díaz-Somoano M., Geršlová E., 2023. Mercury Occurrence and Speciation in Sediments from Hard Coal Mining in Czechia. Journal of Hazardous Materials 459, 132204. 
https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2023.132204  

Mikroporézní uhlíkové pěny: Vliv dopování dusíkem na zachycování a separaci CO2 pomocí adsorpce při swingovém tlaku

2023

M. Vorokhta, M. I. M. Kusdhany, D. Vöröš, M. Nishihara, K. Sasaki, S.M., 2023. Microporous carbon foams: The effect of nitrogen-doping on CO2 capture and separation via pressure swing adsorption. Chemical Engineering Journal 471, 144524. 
https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.144524 

Vznik australských tektitů na základě gravitačních a magnetických indikátorů

2023

Karimi, K., Kletetschka, G., Mizera, J., Meie, V., 2023. Formation of Australasian tektites from gravity and magnetic indicators. Scientific Reports 13, 12868. 
https://doi.org/10.1007/s10967-022-08692-5 Q2

Rozmanitost syntézy terpenů u druhů rodu Thuja - srovnávací chemotaxonomická studie

2023

Malhocká, A., Švábová, M., 2023. Diversity of the terpene synthesis in the Thuja species – a comparative chemotaxonomic study. Biochemical systematics and ekology 110, 104703. 
https://doi.org/10.1016/j.bse.2023.104703

Aktivované trojrozměrně uspořádané mikromezoporézní uhlíky pro zachycování CO2

2023

M. Vorokhta, J. Nováková, M. Dopita, I. Khalakhan, V. Kopecký Jr., M. Švábová, 2023. Activated three-dimensionally ordered micromesoporous carbons for CO2 capture. Materials Today Sustainability 24, 100509. https://doi.org/10.1016/j.mtsust.2023.100509

Chemotaxonomická analýza variability terpenů v pryskyřicích Metasequoia glyptostroboides a Sequoiadendron giganteum

2023

Malhocká, A., Švábová, M., 2023. A Chemotaxonomic Analysis of Terpenes Variation in Metasequoia glyptostroboides and Sequoiadendron giganteum resins. Journal of Essential Oil Bearing Plants 26.  
https://doi.org/10.1080/0972060X.2023.2280139

Uranová mineralizace v přírodním bitumenu: stabilita radiogenního systému

2023

Strunga, V., Sihelská, K., Lorinčík, J., Holá, M., Krausová, I., Goliáš, V., Čurda, M., Mizera, J., 2023. Natural bitumen hosted uranium mineralization: stability of the radiogenic systém. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry 332, 1597–1606. 
https://doi.org/10.1007/s10967-022-08692-5 

Tepelná stabilita uhlíkových materiálů na vzduchu: Kvantitativní strukturní zkoumání tepelné stability uhlíkových materiálů na vzduchu

2023

G. Sádovská, P. Honcová, J. Morávková, I. Jirka, M. Vorokhta, R. Pilař, J. Rathouský, D. Kaucký, E. Mikysková, P. Sazama, 2023. The thermal stability of carbon materials in the air: Quantitative structural investigation of thermal stability of carbon materials in air. Carbon 206, 211-225. 
https://doi.org/10.1016/j.carbon.2023.02.042  

Vývoj paleoklimatu, paleoprostředí a vegetace ve střední Evropě během miocenního klimatického optima

2023

F. Scheiner, M. Havelcová, K. Holcová, N. Doláková, S. Nehyba, L. Ackerman, J. Trubač, Š. Hladilová, J. Rejšek, T. Utescher, 2023. Evolution of palaeoclimate, palaeoenvironment and vegetation in Central Europe during the Miocene Climate Optimum. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 611, 111364.   
https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2022.111364 

Influence of thermal treatment on the structure and electrical conductivity of thermally expanded graphite

2022

Darabut A.M., Lobko Y., Yakovlev Y., Gamón Rodríguez M., Veltruská K., Šmíd B., Kúš P., Nováková J., Dopita M., Vorokhta M., Kopecký V., Procházka M., Matolínová I., Matolín V. , 2022: Influence of thermal treatment on the structure and electrical conductivity of thermally expanded graphite. Advanced Powder Technology, Volume 33, Issue 12, December 2022, doi: doi.org/10.1016/j.apt.2022.103884

Investigation of accessory minerals from the Blatná granodiorite suite, Bohemian Massif, Czech Republic

2022

René M., 2022: Investigation of accessory minerals from the Blatná granodiorite suite, Bohemian Massif, Czech Republic. In: René M. (ed.) Mineralogy, IntechOpen Ltd., London, 165–185. DOI: 10.5772/intechopen.102628

Jak vznikaly šumavské žuly

2022

Článek v recenzovaném časopise (mimo WOS a SCOPUS) 
René M., 2022. Jak vznikaly šumavské žuly. Vesmír, 101, 5, 327–329.

Vliv slané důlní vody na osud minerálních prvků a organické hmoty: Případová studie Hornoslezské uhelné pánve

2022

Zde prezentovaná práce poskytuje komplexní environmentální dopad sedimentů v okolí oblasti bývalého uhelného dolu Lazy v Hornoslezské uhelné pánvi (Česká republika). Hlavním cílem této práce bylo určit stupeň kontaminace, popsat organickou hmotu a provést sorpční izotermy, abychom viděli velikost a distribuci pórů ve sledovaných sedimentech, což jsou klíčové parametry pro předpoklad mechanismů odstraňování prvky přenášené v důlních vodách. Výsledky ukazují, že největší obohacení Mn, Sr, Ba a bylo v sedimentech prvních desítek metrů od sedimentů výtlaku důlních vod. Ba a Sr se vysrážely jako minerální baryt a tvořily tak dominantní nerozpustnou složku v říčních sedimentech, které byly dále unášeny proudem vody směrem k vodním nádržím. Převládající množství fosilního materiálu a menší množství karbonizované a recentní organické hmoty bylo změněno zvětráváním a erozními procesy. Uhelné materiály mají poměrně výhodnou sorpční kapacitu, která se zvyšuje s obsahem uhlíku. Odpad skrývky by měl být zvážen pro použití při odstraňování těžkých kovů in-situ.

Publikace:: Vöröš D., Řimnáčová D., Medvecká L., Geršlová E., Mercedes Díaz-Somoano M., (2021). The impact of saline mine water on fate of mineral elements and organic matter: The case study of the Upper Silesian Coal Basin. Chemosphere 284, 131397. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2021.131397.

Grafický abstrakt

Služby

Petrografické analýzy

Zpracovávání vzorků a zhotovení mikroskopických preparátů
Makropetrografická charakteristika a fotodokumentace sedimentů hornin včetně uhlí   Alexandr Šulc 
Příprava kusových a zrnových nábrusů a výbrusů k analýzám organické hmoty a minerálů (ISO 7404 -2) Simplimet 3000, Leco GPX 300, Discoplan – TS, Logitech PM 5, Logitech CL 50
Mikropetrografická analýza
Stanovní světelné odraznosti uhlí a dispergované organické hmoty v horninách (ISO 7404 - 5) NIKON a systém analýzy obrazu Lucia - Laboratory Imaging Ivana Sýkorová  
Stanovení macerálového složení uhlí a dispergované organické hmoty v horninách (ISO 7404 - 3) Olympus BX51 a systém QDI Coal - CRAIC
Stanovení mikrolitotypového složení uhlí (ISO 7404 - 4)  
Zkouška kvality pevného paliva pro rožně (ČSN-EN 1860-2)  
Stanovení mikrotvrdosti DuraScan - 20, Struers

Sorpční a porozimetrické analýzy

Sorpční analýza
Stanovení objemu, povrchu a distribuce mikropórů Gravimetrický sorpční analyzátor IGA - 100 (Hiden Isochema) Martina Švábová       
Maryna Vorokhta       
Daniela Řimnáčová
Stanovení obsahu vlhkosti
Stanovení sorpce vodní páry a organických par
Stanovení sorpční kapacity pro CO2 při atmosferickém tlaku a tlacích do 2 MPa
Stanovení objemu a povrchu mikropórů podle metody Lippens and de Boer Vads-t plot Volumetrický sorpční analyzátor SURFER (Thermo Scientific)
Stanovení specifického povrchu podle metody BET a distribuce mezopórů podle metody BJH
Stanovení sorpční kapacity pro CO2 a CH4 za nadkritických podmínek Vysokotlaká manometrická sorpční aparatura (původně navržené a vyrobené zařízení) Daniela Řimnáčová
Porozimetrické stanovení
Stanovení objemu , povrchu a distribuce mezo-, makro- a hrubých pórů, zdánlivé rtuťové hustoty a pórovitosti Porosimeter Pascal 140 + 240 Porotec, Porosimeter PASCAL 140 + 440 EVO (Thermo Scientific) Martina Švábová 
Maryna Vorokhta       
Daniela Řimnáčová
Pyknometrie
Stanovení skeletální (heliové) hustoty Pyknometr Pycnomatic ATC (Thermo Scientific) Martina Švábová
Příprava materiálů
Ohřev a chlazení materiálu v rozmezí teplot 25 až 1300 ºC v inertní atmosféře Trubková pec 8013 T (CLASSIC) Maryna Vorokhta   
(Oddělení geochemie)
Fyzická aktivace uhlíkových materiálů pomocí CO2

Analýza paliv

Laboratoř oddělení geochemie se zúčastnila v roce 2020 mezilaboratorních analýz pro tuhá paliva a získala osvědčení o způsobilosti ke stanovení obsahů popela, spalného tepla, prchavé hořlaviny a obsahů biogenních prvků C, H, N, S.   
Posudek o výsledku analýz 2020   

Příprava analytického vzorku: drcení, kvartace, jemné mletí (ČSN 44 1310)
Úprava suchého vzorku (ČSN 44 1304)   150 Kč Dominik Vöröš
Úprava vlhkého vzorku (ČSN 44 1304)   250 Kč
Sítování    
Stanovení
Stanovení obsahu vody (ČSN 44 1377)   250 Kč Dominik Vöröš
Stanovení popela (ČSN ISO 1171)   250 Kč
Stanovení prchavé hořlaviny (ČSN ISO 562)   250 Kč
Stanovení spalného tepla (ČSN ISO 1928)   470 Kč
Stanovení vodíku a uhlíku (ČSN 44 1355)   630 Kč
Stanovení dusíku podle Kjeldahla (ČSN ISO 333)   650 Kč
Stanovení celkové síry (ČSN 44 1379)   630 Kč
Stanovení forem síry (ČSN ISO 157)   900 Kč
Stanovení síry v popelu (ČSN 44 1358)   780 Kč
Stanovení uhlíku, vodíku, dusíku a síry - instrumentálně (ČSN ISO 29541) CHNS/O microanalyser Flash FA 1112 Thermo Finnigan  
Stanovení jodového čísla v aktivním uhlí podle ASTM-D4607   320 Kč
Stanovení oxidu uhličitého (ČSN ISO 925)   600 Kč

Ceník analýz paliv

Chromatografické rozbory

Příprava vzorku k rozboru
Extrakce vzorku Soxhlet extraktor Büchi B-811, Dionex Accelerated Solvent Extractor Martina Havelcová
Zastoupení extrahovaných frakcí ve vzorku
Stanovení
Kvalitativní stanovení extrahovatelných sloučenin Trace Ultra - DSQ II ThermoScientificTrace 1310 GC - ISQ Thermo Scientific Martina Havelcová
Kvantitativní stanovení extrahovatelných sloučenin
Stanovení PAU (ČSN 75 7554)
Stanovení BTEX  
Stanovení těkavých organických látek (headspace)  
Stanovení pyrolýzní plynovou chromatografií CDS Pyroprobe 5150 -Trace Ultra - DSQ II ThermoScientific

ICP laboratoř

Metoda optické emisní spektrometrie s indukčně vázanou plazmou (ICP-OES) je využívána k prvkové analýze vod i pevných matric. Metoda umožňuje stanovení široké škály hlavních, vedlejších i stopových prvků. Spektrometr využívá principu emise a následné detekce světelného záření ionizovaných prvků přítomných ve vzorku. Provoz přístroje vyžaduje argon jako palivový plyn pro tvorbu plazmatu. Pro analýzu pevných vzorků je nutné zabezpečit jejich rozklad a následné převedení do roztoku.                 

Vybavení laboratoře

  • - optický emisní spektrometr s indukčně vázanou plazmou Agilent 5900 s axiálním i radiálním pozorováním plazmy naráz (SVDV mód)
  • - autosampler
  • - generátor Hg hydridových par
  • - mikrovlnný rozklad PreeKem M6 s rotorem HP16


Rozklad vzorku - mikrovlnný rozklad
lučavka královská (sedimenty)   Dominik Vöröš                
 
totální rozklad (uhlí, horniny, sedimenty)  
ICP-OES analýza
do 5 prvků (majoritní prvky) Spektrometr Agilent 5900 Dominik Vöröš
5-10 prvků (stopové prvky)
nad 10 prvků (majoritní plus stopové prvky)
Hg

Chemická laboratoř

SEM BSE image of accessory mineral

Laboratoře provádějí chemické rozbory geologických materiálů. Využívají palivářské metody pro základní charakterizaci materiálů. Pokročilé analytické metody určují organické a elementární složky ve vzorcích. Součástí laboratoře je drtírna pro úpravu vzorků před analýzami.

Lenka Borecká
Doc. Mgr. Eva Geršlová, Ph.D.
Mgr. Martina Havelcová Ph.D.
Jan Kazda
Ing. Vladimír Machovič, CSc.
Mgr. Alexandra Malhocká (Špaldoňová), Ph.D.
Ing. Jiří Mizera, Ph.D.
Mgr. Dominik Vöröš Ph.D.

Mikroskopická laboratoř

Prokop Coal

Laboratoř využívá optické mikroskopy ke studiu složení a struktury hornin, sedimentů, uhlí a odvozených materiálů metodami organické petrologie. Laboratoř se skládá z přípravny vzorků do nábrusů a výbrusů. Vlastní pozorování pod mikroskopem umožňují přístroje s využitím v odraženém i procházejícím světle a ve fluorescenčním uspořádání.

Msc. Tatiana Larikova, PhD.
RNDr. Miloš René, CSc.
Ing. Ivana Sýkorová, DrSc.
Alexandr Šulc

Laboratoř sorpční a porozimetrické analýzy

porous char

Laboratoř se zabývá studiem porézních textur horninových materiálů a jejich změn vyvolaných jak environmentálními podmínkami, tak technologickými procesy. 
Ve spolupráci s Přírodovědeckou fakultou Univerzity Karlovy v Praze tvoří pracoviště společné laboratoře za účelem vhodně využívat přístrojové vybavení obou smluvních stran pro řešení problémů v oblasti základního i aplikovaného výzkumu.

Alena Jandečková
Marta Koptová
Vendula Nátherová
Ing. Daniela Řimnáčová, Ph.D.
Ing. Martina Švábová, Ph.D.
Mgr. Maryna Vorokhta, Ph.D.
Ing. Zuzana Weishauptová, DrSc.