Search

In this paper, an investigation of the interaction of a surface-wave-sustained argon plasma torch with liquids is presented. The plasma is produced by an electromagnetic wave traveling along the plasma–dielectric interface, and at the same time, the plasma is a part of this waveguide structure. Because the interaction of the plasma torch with water (liquid) results in modifications of the properties of both the treated water and the plasma itself, a detailed study of the effects in both media is required. The results of the experimental investigation of a surface-wave-sustained argon plasma torch interaction with liquids show significant changes in the plasma parameters, such as the electron excitation temperature Te and the average rotation temperature Trot. In addition, mechanical waves are produced both in the meniscus surface and in the plasma torch by the interaction between the plasma torch (ionized gas with charged particles and electric field) and the liquid surface, which is different from the effects produced by a neutral gas jet on a liquid surface. As a result of the plasma–water interaction, the water’s chemical and physical characteristics, such as the water conductivity, pH, and H2O2 concentration, are modified. As a possible application for water purification, the performed SWD treatment of model wastewater shows a significant variation in nitrate, ammonium, phosphate, and COD (chemical oxygen demand) concentration as a result of the treatment.

Utilization of plasma activated water (PAW) for plant growing is mainly connected with the treatment of seeds and subsequent stimulation of their germination. A potential of PAW isits relatively simple and low-cost preparation that calls for studying its wider application in plantproduction. For this purpose, a pot experiment was realized in order to prove effects of the foliarPAW application on maize growth. The stepped PAW foliar application, carried out in 7-day intervals,led to provable decrease of chlorophyll contents in leaves compared to the distilled water application.The PAW application significantly increased root electrical capacitance, but it had no provable effecton weight of the aboveground biomass. Chlorophyll fluorescence parameters expressing the CO2assimilation rate and variable fluorescence of dark-adapted leaves were provably decreased by PAW,but quantum yield of photosystem II electron transport was not influenced. A provably higheramount of nitrogen was detected in dry matter of plants treated by PAW, but contents of othermacro- and micro-nutrients in the aboveground biomass of maize were not affected. Results of thispilot verification of the PAW application have shown a potential for plant growth optimization andpossibility for its further utilization, especially in combination with liquid fertilizers., Využití plazmatem aktivované vody (PAW) pro růst rostlin je spojen především s ošetřováním semen a následnou stimulací jejich klíčení. Potenciál plazmatem aktivované vody je v její relativně jednoduché a nízkonákladové přípravě, která vybízí k prostudování její široké aplikace v produkci rostlin. Za tímto účelem byl realizován květináčový experiment s cílem potvrdit vliv listové aplikace PAW na růst kukuřice. Stupňovaná listová aplikace PAW uskutečněná v sedmidenních intervalech vedla k průkaznému poklesu obsahu chlorofylu v listech v porovnání s aplikací destilované vody. Aplikace PAW významně zvýšila kořenovou kapacitu, ale neměla průkazný vliv na váhu nadzemní biomasy. Parametry fluorescence chlorofylu vyjadřující stupeň asimilace CO2 a variabilní fluorescence listů v temnu byly aplikací PAW pravděpodobně sníženy, zatímco kvantový výtěžek elektronového transportu fotosystému II ovlivněn nebyl. V sušině rostlin ošetřovaných PAW byl stanoven průkazně vyšší obsah dusíku, ale obsah ostatních makro i mikro živin v nadzemní biomase kukuřice ovlivněn nebyl. Výsledky této pilotní studie aplikace PAW ukázaly potenciál pro optimalizaci růstu rostlin a možnost jejího dalšího využití, zejména v kombinaci s kapalnými hnojivy.

Recently, various cold plasma sources have been tested for their bactericidal and fungicidal effects with respect to their application in medicine and agriculture. The purpose of this work is to study the effects of a 2.45 GHz microwave generated plasma torch on a model yeast example Candida glabrata. The microwave plasma was generated by a surfatron resonator, and pure argon at a constant flow rate of 5 Slm was used as a working gas. Thanks to a high number of active particles generated in low-temperature plasma, this type of plasma has become highly popular, especially thanks to its bactericidal effects. However, its antimycotic effects and mechanisms of fungal inactivation are still not fully understood. Therefore, this study focuses on the antifungal effects of the microwave discharge on Candida glabrata. The main focus is on the measurement and evaluation of changes in inactivation effects caused by varying initial concentration of Candida glabrata cells, applied microwave power and exposure time. The discharge was applied on freshly inoculated colonies of Candida glabrata spread on the agar plates and its inhibitory effects were observed in the form of inhibition zones formed after the subsequent cultivation., V současné době jsou pro své antibakteriální a fungicidní účinky testovány nejrůznější zdroje tzv. studeného plazmatu, a to s ohledem na jejich využití v medicíně a zemědělství. Účelem této práce bylo prostudovat vliv plazmového hořáku generovaného mikrovlnným zdrojem s frekvencí 2,45 GHz na modelové vzorky kvasinek Candida glabrata. Mikrovlnné plazma bylo generováno v surfatronovém rezonátoru při použití čistého argonu jako nosného plynu s konstantním průtokem 5 Slm. Díky vysokému podílu aktivních částic generovaných nízkoteplotním plazmatem se tento druh plazmatu stal vysoce populární, a to zejména díky svým antibakteriálním účinkům. Ovšem jeho antimykotické účinky a mechanismy inaktivace hub a plísní stále nejsou zcela popsány. Proto se tato studie zabývá antimykotickými účinky mikrovlnného výboje na kvasinek Candida glabrata. Hlavní zaměření práce spočívá v měření a vyhodnocení změn inaktivačního účinku způsobených rozdílnou počáteční koncentrací buněk Candida glabrata, dodávaným mikrovlnným výkonem a dobou expozice plazmatem. Výboj se aplikoval na čerstvě naočkované kolonie Candida glabrata rozprostřené na agarových plátech a jeho inhibiční účinek byl pozorován formou inhibičních zón vytvořených po následné kultivaci.

In this work, the potential of a microwave (MW)induced atmospheric pressure plasma jet (APPJ) in film deposition of styrene and methyl methacrylate (MMA) precursors is investigated. Plasma properties during the deposition and resultant coating characteristics are studied. Optical emission spectroscopy (OES) results indicate a higher degree of monomer dissociation in the APPJ with increasing power and a carrier gas flow rate of up to 250 standard cubic centimeters per minute (sccm). Computational fluid dynamic (CFD) simulations demonstrate nonuniform monomer distribution near the substrate and the dependency of the deposition area on the monomercontaining gas flow rate. A nonhomogeneous surface morphology and topography of the deposited coatings is also observed using atomic force microscopy (AFM) and SEM. Coating chemical analysis and wettability are studied by XPS and water contact angle (WCA), respectively. A lower monomer flow rate was found to result in a higher C–O/C–C ratio and a higher wettability of the deposited coatings., V této práci je zkoumán potenciál využití mikrovlnně indukovaného plazmového jetu generovaného za atmosférického tlaku (APPJ) při depozici tenkých filmů z prekurzorů styrenu a metyl-metakrylátu (MMA). Studovány jsou vlastnosti plazmatu během depozice a charakterizace výsledných vrstev. Výsledky z optické emisní spektrometrie (OES) ukazují na vysoký stupeň disociace monomeru v APPJ s rostoucím výkonem a při průtoku nosného plynu do 250 sccm. Simulace pomocí metody CFD ukázala na nejednotnou distribuci monomeru v blízkosti substrátu a závislost oblasti depozice na průtoku plynu obsahujícího monomer. Nehomogenní morfologie a topografie povrchu deponované vrstvy byla také pozorována pomocí mikroskopie atomárních sil (AFM) a SEM. Chemická analýza vrstvy a její smáčivost byly studovány pomocí XPS, respektive měření kontaktního úhlu vody (WCA). Bylo zjištěno, že nižší průtok monomeru vede k vyššímu poměru C–O/C–C a vyšší smáčivosti deponované vrstvy.

Recently, the bactericidal and fungicidal effects of plasma-activated water (PAW) have been confirmed for its application in agriculture. Although the PAW application is beneficial in plant growth, no information is available about processes induced by PAW in soil. This paper gives the first experimental results about PAW’s influence on selected physical and physical–chemical properties of soil. PAW was prepared using the dielectric barrier discharge (DBD) operating in the multistreamer mode at a frequency of 11 kHz. The total energy consumption was 60 J/ml. The obtained results show minimal changes in the natural water evaporation from the soil exposed to PAW, slower tap water absorption if a higher amount of PAW (16 doses per 10 ml to 90 g of the soil) is applied, as well as water retention in the soil of over 30%. The soil pH remains in the neutral range of values even at the highest applied PAW amount of 1.7 weight of soil, which represents the best conditions with respect to the plant growth. Thus, we can conclude that the PAW application, even at high amounts, has no negative influence on the physical and physical–chemical properties of soil and it can be safely applied in sustainable, environmentally friendly agriculture., V současné době již byly potvrzeny antibakteriální a fungicidní účinky plazmatem aktivované vody (PAW) využitelné v zemědělství. Přestože je aplikace PAW přínosná pro růst rostlin, nejsou zatím dostupné žádné informace o procesech způsobených PAW v půdě. Tento článek poskytuje první experimentální výsledky o vlivu PAW na vybrané fyzikální a fyzikálně-chemické vlastnosti půdy. PAW byla připravena pomocí dielektrického bariérového výboje (DBD) pracujícího ve vícekanálovém módu s frekvencí 11 kHz. Celková spotřeba energie činila 60 J/ml. Získané výsledky ukázaly minimální změny v přirozeném vypařování vody z půdy vystavené účinkům PAW, pomalejší absorpci kohoutkové vody při vyšším množství použité PAW (16 dávek po 10 ml na 90 g půdy) a také zádrž vody v půdě přes 30 %. pH půdy zůstalo v neutrálních hodnotách i při vysokém množství aplikované PAW v hmotnostním poměru 1.7 k půdě, který představuje nejlepší podmínky s ohledem na růst rostlin. Proto můžeme shrnout, že aplikace PAW i ve vysokém množství nemá negativní vliv na fyzikální ani fyzikálně-chemické vlastnosti půdy, a může být tudíž bezpečně aplikována v udržitelném, ekologicky příznivém zemědělství.

Demand for food quality and extended freshness without the use of harmful chemicals has become a major topic over the last decade. New technologies are using UV light, strong electric field, ozone and other reactive agents to decontaminate food surfaces. The low-power non-equilibrium (cold) atmospheric pressure operating plasmas effectively combines all the qualities mentioned above and thus, due to their synergetic influence, promising results in fruit surface decontamination can be obtained. The present paper focuses on the applicability of the recently developed microwave surface wave sustained plasma torch for the treatment of selected small fruit. Optical emission spectroscopy is used for the determination of plasma active particles (radicals, UV light) and plasma parameters during the fruit treatment. The infrared camera images confirm low and fully applicable heating of the treated surface that ensures no fruit quality changes. The detailed study shows that the efficiency of the microbial decontamination of selected fruits naturally contaminated by microorganisms is strongly dependent on the fruit surface shape. The decontamination of the rough strawberry surface seems inefficient using the current configuration, but for smooth berries promising results were obtained. Finally, antioxidant activity measurements demonstrate no changes due to plasma treatment. The results confirm that the MW surface wave sustained discharge is applicable to fruit surface decontamination., Nároky na kvalitu potravin a prodloužení doby jejich čerstvosti bez použití škodlivých chemikálií se v posledním desetiletí stávají důležitým tématem. Nové technologie využívají pro dekontaminaci potravin UV záření, silného elektrického pole, ozónu či jiných reaktivních částic. Nízkoenergetické nerovnovážné (studené) plazma za atmosférického tlaku kombinuje všechny přednosti uvedené výše, proto mohou být při povrchovém ošetření plodů dosaženy slibné výsledky díky jejich synergickému efektu. Tento článek se zaměřuje na aplikaci nedávno vyvinutého mikrovlnného plazmového hořáku s povrchovou vlnou pro ošetření vybraných malých plodů. Pro stanovení reaktivních částic v plazmatu (radikálů, UV záření) a parametrů plazmatu během ošetření plodů je využito optické emisní spektroskopie. Obrázky z infračervené termokamery potvrdily nízkou teplotu ošetřovaného povrchu zabraňující kvalitativním změnám povrchu plodů. Detailní studie ukázala, že účinnost mikrobiální dekontaminace vybraných plodů přirozeně kontaminovaných mikroorganismy je silně závislá na tvaru povrchu plodů. Dekontaminace drsného povrchu jahod byla v současné konfiguraci výboje neefektivní, nicméně pro hladké plody byly získány slibné výsledky. Závěrem testovaná antioxidační aktivita neukázala žádné změny v důsledku působení plazmatu na plody. Výsledky tedy potvrdily, že MW výboj s povrchovou vlnou lze využít pro dekontaminaci povrchu plodů.