UNIVERZITET U BEOGRADU - HEMIJSKI FAKULTET NASTAVNO-NAUČNO VEĆE Na redovnoj sednici Nastavno-naučnog Veća Hemijskog fakulteta Univerziteta u Beogradu,

Транскрипт

1 UNIVERZITET U BEOGRADU - HEMIJSKI FAKULTET NASTAVNO-NAUČNO VEĆE Na redovnoj sednici Nastavno-naučnog Veća Hemijskog fakulteta Univerziteta u Beogradu, određeni smo u Komisiju za ocenu ispunjenosti uslova kandidata i opravdanosti predložene teme za izradu doktorske disertacije Maje V. Jovanović, master hemičara, pod naslovom: Karakterizacija ugljenika u respirabilnim česticama u urbanoj sredini Nakon razmatranja, Komisija je promenila naslov disertacije u: Hemijski sastav i oksidativni potencijal respirabilnih čestica u urbanoj sredini i u industrijskom okruženju Na osnovu podnete dokumentacije i uvida u dosadašnji rad Maje V. Jovanović, master hemičara, Komisija podnosi Nastavno-naučnom veću Hemijskog fakulteta, sledeći IZVEŠTAJ А. Osnovni podaci o kandidatu Maja V. Jovanović rođena je 14. novembra godine u Beogradu u Republici Srbiji. Osnovnu školu i gimnaziju završila je u Beogradu. Hemijski fakultet Univerziteta u Beogradu, smer diplomirani hemičar, upisala je godine. Diplomirala je 5. aprila godine sa prosečnom ocenom 7,55 i ocenom 9 na diplomskom radu. Master studije na istom fakultetu, smer master hemičar, upisala je godine, a master tezu odbranila je 4. oktobra godine sa prosečnom ocenom 9.75 i ocenom 10 na master radu. Doktorske studije na Hemijskom fakultetu Univerziteta u Beogradu, smer doktor hemijskih nauka, upisala je u oktobru godine i položila sve ispite predviđene planom i programom. Od aprila do septembra godine bila je zaposlena u Šestoj beogradskoj gimnaziji kao nastavnik hemije. Saradnju sa Institutom za nuklearne nauke Vinča, započela je u maju godine u laboratoriji za zaštitu od zračenja i zaštitu životne sredine. U saradnji sa INN Vinča bila je angažovana na FP7 Citi Sense projektu u okviru studije Aerozagađenja u školama i studije Aerozagađenja ambijentnog vazduha. Tokom saradnje sa Institutom Vinča pored navedenog naročitu pažnju o okviru svog naučno-istraživačkog rada posvećuje određivanju, analizi i evaluaciji podataka vezanih za organski i elementarni ugljenik, kao i određivanju oksidativnog potencijala ambijentalnih čestica korišćenjem različitih analitičkih tehnika. Od decembra godine zaposlena je u INN Vinča, u laboratoriji za fizičku hemiju, kao istraživač pripravnik.

2 B. Objavljeni naučni radovi i saopštenja U istaknutim međunarodnim časopisima (M22) 1. Ajaj I., Markovski J. Markovic J., Jovanović M., Milčić M., Assaleh F., Marinković A., 2014.SOLVENT AND STRUCTURAL EFFECTS IN TAUTOMERIC 3-CYANO-4-(2-, 3- AND 4-SUBSTITUTED PHENYL)-6-PHENYL-2(1H)-PYRIDONES: EXPERIMENTAL AND QUANTUM CHEMICAL STUDY, Structural Chemistry, 25 (4), , IF: 1,837 U međunarodnim časopisima (M23) 1. Ajaj I., Markovski J., Rančić M., Mijin D., Milčić M., Jovanović M., Marinković A SOLVENT AND STRUCTURAL EFFECTS IN TAUTOMERIC 2(6)-HYDROXY-4- METHYL-6(2)-OXO-1-(SUBSTITUTED PHENYL)-1,2(1,6)-DIHYDROPYRIDINE-3- CARBONITRILES: UV, NMR AND QUANTUM CHEMICAL STUDY, Spectrochimica Acta, Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 150, , IF: 2, Rančić M., Trišović N. P., Milčić M. K., Jovanović M., Jovanović B. Z., Marinković A.D LINEAR FREE-ENERGY RELATIONSHIPS APPLIED TO THE C-13 NMR CHEMICAL SHIFTS IN 4-SUBSTITUTED N-[1-(PYRIDINE-3-AND-4-YL) ETHYLIDENE]ANILINES, Journal of Heterocyclic Chemistry 51 (5) ,IF: 1,094 C. Obrazloženje teme 1. Naučna oblast: Naučna oblast: Hemija Uža naučna oblast: Analitička hemija 2. Predmet rada Planirano je da predmet istraživanja ove doktorske disertacije bude određivanje oksidativnog potencijala respirabilnih čestica (RPM) i korelacija sa izabranim zagađivačima vazduha. Kako bi se utvrdio uticaj različitih izvora zagađenja, uzorci atmosferskog aerosola će biti prikupljani u tipičnoj urbanoj sredini, delimično opterećenoj pre svega zagađivačima poreklom iz saobraćaja i u urbanoj sredini gde pored toga postoji i uticaj zagađenja poreklom iz industrijskih procesa. U cilju dobijanja masenih koncentracija čestica različitog dijametra koristiće se referentna gravimetrijska metoda. Za određivanje organskog (OC) i elementarnog (EC) ugljenika primeniće se visoko selektivna termo-optička transmisiona tehnika (TOT), upotrebom laboratorijskog analizatora ugljenika (SunSet Lab, USA: Model-5L). Koncentracije metala prisutnih u uzorcima biće određene tehnikom masene spektrometrije sa indukovano spregnutom plasmom (ICP-MS), visoke osetljivosti. Oksidativni potencijal čestica, tj. kvantitativno formiranje reaktivnih kiseoničnih vrsta (ROS) katalizovanih hemijskim vrstama prisutnim u česticama, biće određen upotrebom ditiotreitolne (DTT) probe i korišćenjem spektrofotometra.

3 3. Naučni cilj istraživanja Ekspanzija aerozagađenja u poslednjih nekoliko decenija u urbanim područjima predstavlja globalan problem. Dobijanje što kompletnije slike potencijalnih zagađivača i njihova međusobna povezanost, značajno bi doprinela suzbijanju i njihovoj eliminaciji. Reaktivne kiseonične vrste danas predstavljaju predmet interesovanja velikog broja studija. Dugi niz godina jedini analitički metod koji je omogućavao direktnu kvantifikaciju ROS bila je elektronska paramagnetna rezonanca (EPR). Pored visoke cene i kompleksnosti samog uređaja, glavni nedostatak bila je niska osetljivost. Međutim, u poslednjih deset godina, mnogo jednostavniji i jeftiniji metod za utvrđivanje sposobnosti respirabilnih čestica da formiraju radikale jeste primena ditiotreitolne probe. S obzirom da na teritoriji Beograda i Bora do sada nije rađena karakterizacija i povezanost ugljeničnih čestica, metala sa reaktivnim kiseoničnim vrstama, istraživanja planirana u okviru ove doktorske disertacije predstavljaće značajan doprinos u oblasti aerozagađenja u urbanoj sredini. Ciljevi ove disertacije su prikaz i evaluacija: Koncentacija odabranih zagađivača vazduha sadržanih u respirabilnim česticama u tipičnom gradskom okruženju (Beograd) i gradskom okruženju pod direktnim uticajem industrijskog (rudarsko-topioničarskog) kompleksa (Bor). Sezonskih promena u koncentracijama odabranih zagađivača u respirabilnim čestica i razlike koncentracija u različitim urbanim okruženjima. Procena uticaja saobraćaja, grejanja i industrije na koncentracije zagađivača vazduha. Korelacije između ugljeničnih vrsta, meteoroloških parametara i gasovitih polutanata u različitim gradskim okruženjima, korišćenjem podataka sa državnih i lokalnih automatskih mernih stanica. Organskog ugljenika (OC) i elementarnog ugljenika (EC), kao i povezanost OC i EC sa odabranim zagađivačima. Koncentracija metala prisutnih u respirabilnim česticama i njihova povezanost sa odabranim zagađivačima u odnosu na lokaciju uzorkovanja čestica. Veza između polutanata i donošenje zaključaka o njihovom uticaju na zdravlje ljudi (korelacije ROS sa zagađivačima sadržanim u respirabilnim česticama i sa gasovitim zagađivačima). 4. Metode istraživanja Kako bi se ostvario naučni cilj istraživanja obuhvaćen predloženom doktorskom disertacijom, planirano je da se uzorci atmosferskog aerosola u dve frakcije (PM2.5 i PM10) istovremeno prikupljaju referentnim uzorkivačima na dve lokacije. Obe lokacije, i Beograd i Bor predstavljaju urbano gradsko područje. Uobičajeno je da zagađenje u gradovima

4 prvenstveno potiče od saobraćaja. Bor predstavlja urbanu sredinu, ali se nalazi se u neposrednoj blizini rudarsko-topioničarskog basena, što dominantno utiče na kvalitet vazduha u ovom gradu. Uzorkovanje respirabilnih čestica vršiće se u letnjem i zimskom periodu. Masene koncentracije u uzorcima aerosola odrediće se gravimetrijski. Masene koncentracije organskog i elementarnog ugljenika biće određene primenom termo-optičke transmisione tehnike, upotrebom laboratorijskog analizatora ugljenika (Sunset Lab, USA: Model-5L). Sadržaj metala u ekstrahovanim uzorcima aerosola odrediće se masenom spektrometrijom sa indukovano spregnutom plasmom (ICP-MS). Za određivanje sposobnosti respirabilnih čestica da stvaraju reaktivne kiseonične vrste, koristiće se spektrofotometrijska ditioeritrolna metoda. Dobijeni rezultati biće statistički obrađeni i analizirani kako bi se utvrdilo poreklo zagađenja i međusobna povezanost dobijenih parametara. 5. Aktuelnost problematike Epidemiološke studije ukazuju na pozitivnu korelaciju između koncentacije respirablnih čestica i morbiditeta i mortaliteta. Ambijentni aerosoli se sastoje od čvrstih i tečnih čestica koje se emituju iz različitih izvora kao što su: motorna vozila, putevi, dimnjaci, šumski požari, podizanje prašine sa zemljišta, vulkanske erupcije, morski talasi, itd. Iako je ostvaren značajan napredak u razumevanju dinamike atmosferskih aerosola mehanizmi delovanja se još uvek istražuju. U poslednjih nekoliko godina ulažu se napori da se identifikuju biološki aktivne hemijske vrste koje izazivaju štetne posledice po ljudsko zdravlje. Reaktivne kiseonične vrste (ROS) nastaju u ljudskom ogranizmu kao normalni produkti metabolizma, koji učestvuju u različitim reakcjama. S druge strane, velike količine ROS izazivaju negativne efekte na ljudski organizam. Zbog kompleksnog sastava RPM, određene hemijske vrste prisutne u česticama, imaju sposobnost da katalizuju formiranje ROS. Naime, redoks aktivne vrste prisutne u respirabilnim česticama daju elektron rastvorenom molekulskom kiseoniku pri čemu nastaje superoksidni anjon. Superoksidni anjon dalje može formirati druge reaktivne kiseonične vrste kao što su vodonik-peroksid i hidroksilni-radikal. Vrste koje ulaze u sastav RPM a koje se smatraju najvažnijom pokretačkom snagom za formiranje reaktivnih kiseoničnih vrsta (ROS) predstavljaju organska jedinjenja, prelazni metali i policiklični aromatični ugljovodonici (PAHs). Od posebnog značaja za toksikologiju RPM su čestice elementarnog ugljenika obložene slojem organskih ugljovodonika, metala, nitrata i sulfata koji zajedno doprinose toksičnosti čestica. Kako in-vivo, tako i in-vitro zdravstvenim studijama efekata ambijentalnih čestica ustanovljeno je da oksidativni stres predstavlja jedan od glavnih mehanizama kojim čestice vrše negativan biološki uticaj. Određena istraživanja ukazuju da se toksičnost čestica povećava usled oksidativnog izazova pluća, kada se uz prisutni metal-katalizator na ciljanim mestima formiraju ROS (po mehanizmu Fenton-ove reakcije), u koncentracijama koje premašuju mogućnosti endogenog antioksidativnog sistema. Pomenuti proces dovodi do zapaljenja a samim tim i do sistemskih disfunkcija, te se zbog toga i smatra da oksidativni potencijal više utiče na zdravstvene efekte nego masa RPM. Hemijske vrste koje katalizuju formiranje radikala, prisutne u respirabilnim česticama nastale iz različitih antropogenih i

5 biogenih izvora mogu pomoći da se objasni uniformnost zdravstvenog efekta usled izloženosti respirabilnim česticama, bez obzira što potiču sa različitih lokacija, i uprkos velikoj razlici u njihovom hemijskom sastavu. Problem prisustva ROS povezanih sa atmosferskim česticama, kroz njihovu sposobnost da izazivaju oksidativni stres, bilo da je unutar ćelije ili ne, važno je prepoznati na globalnom nivou i kvantifikovati u pojedinim karakterističnim urbanim sredinama, kao na primer u tipičnim urbanim sredinama i urbanim sredinama gde postoji direktan uticaj industrijskog zagađenja. 6. Očekivani rezultati Kandidat Maja Jovanović će u okviru svoje doktorske disertacije odrediti oksidativni potencijal respirabilnih čestica u urbanoj sredini i u industrijskom okruženju, kroz sledeće korake: Gravimetrijsko određivanje masene koncentracije u uzorcima aerosola razli itog dijametra (PM2.5 i PM10) prikuljenih na kvarcnim filterima. Primena termo-opticke transmisione tehnike za određivanje masene koncentracije organskog i elementarnog ugljenika, upotrebom analizatora respirabilnih estica (SunSet Lab, USA, Model-5L). Kvantifikovanje metala prisutnih u uzorcima aerosola primenom masene spekrtometrije sa indukovano spregnutom plasmom (ICP-MS). Korišćenje ditiotreitolne (DTT) probe za merenje sposobnosti respirabilnih estica da formiraju reaktivne kiseoni ne vrste (ROS). Statistička obrada podataka, analiza povezanosti ROS sa izabranim zagađivačima i ukazivanje na potencijalne izvore zagađenja. D. Zaključak Istraživanja u oblasti zaštite životne sredine, a pre svega zagađenost vazduha predstavljaju važan faktor u vremenu kada se veliki broj udruženih biogenih i antropogenih uticaja negativno odražava na zdravlje ljudi. Oksidativna svojstva čestica i njihova sposobnost da formiraju radikale, smatraju se ključnim parametrom kojim se može objasniti njihovo biološko delovanje. Glavni izvor redoks aktivnosti čestica potiče od organskih jedinjenja nastalih sagorevanjem benzina ili dizel goriva. Prelazni metali takođe omogućavaju formiranje ROS, koje se odvija se po mehanizmu Fenton-ove reakcije. Iz tog razloga postoji mogućnost da i metali i određena hemijska jedinjenja, zajedno prisutni u respirabilnim česticama, mogu međusobno da reaguju, generišući hidroksil radikal, kroz prethodno formiranje superoksid radikala i vodonik peroksida. Kompletnija slika povezanosti izvora

6 zagađenja i životne sredine sa različitim zagađivačima, važan je faktor u rešavanju ovog globalnog problema. Očekuje se da će dobijeni rezultati u okviru ove doktorske disertacije ukazati i na međusobnu korelaciju odabranih zagađivača i sposobnost ambijentalnih čestica da stvaraju slobodne radikale, kao i da će dati autentičan doprinos u identifikaciji toksičnosti polutanata iz pojedinih izvora zagađenja. Shodno zakonu i mogućnosti sticanja akademskog zvanja doktora hemijskih nauka i Statutu Hemijskog fakulteta Univerziteta u Beogradu, smatramo da kandidat Maja Jovanović, master hemičar, ispunjava sve predviđene uslove za izradu doktorske disertacije pod naslovom: Hemijski sastav i oksidativni potencijal respirabilnih čestica u urbanoj sredini i u industrijskom okruženju Za mentore predlažemo dr Dragana Manojlovića, redovnog profesora Hemijskog fakulteta Univerziteta u Beogradu i dr Milenu Jovašević-Stojanović, naučnog savetnika Instituta za nuklearne nauke Vinča. Beograd Članovi komisije: dr Dragan Manojlović, redovni profesor Hemijski fakultet Univerziteta u Beogradu dr Milena Jovašević-Stojanović, naučni savetnik Institut za nuklearne nauke Vinča dr Goran Roglić, vanredni profesor Hemijski fakultet Univerziteta u Beogradu dr Renata Kovačević, naučni saradnik Institut za rudarstvo i metalurgiju u Boru