Protext ČTKElektronové mikroskopy se uplatňují při studiu půdního znečištění

Elektronové mikroskopy se uplatňují při studiu půdního znečištění

Brno 31. května 2022 (PROTEXT) – Kontaminace půdy tzv. těžkými kovy způsobená lidskou činností je dlouhodobý problém, který se jen obtížně řeší. Kovy a další potenciálně rizikové prvky v půdě zůstávají mnoho let a jejich nadlimitní množství je hrozbou pro všechny živé organismy včetně člověka. Vědci proto studují způsoby, jak nežádoucí rizikové prvky v půdě nejen přesně identifikovat, ale zároveň minimalizovat jejich nebezpečí. A elektronové mikroskopy jsou u toho.

Prvním krokem je určit zdroj nebezpečných prvků v půdě

Olovo, arzen, kadmium nebo chrom. To jsou jen příklady nejčastěji sledovaných rizikových prvků v pedosféře. Některé z nich jsou toxické již v malém množství, a proto hovoříme o kontaminaci již při překročení limitu v řádech jednotek až desítek miligramů na 1 kg půdní hmoty. Na druhou stranu část kovů a dalších rizikových prvků se v přírodě vyskytuje i přirozeně a například měď nebo zinek jsou dokonce v malém množství žádoucí a nezbytné pro život půdních mikroorganismů. Vědci musí proto nejen množství rizikových prvků v půdě přesně změřit, ale také určit, zda je jejich původcem antropogenní činnost.

Limity jsou překračovány mnohonásobně

Problém nastává, když obsah rizikových prvků překročí bezpečné limity. Jedním z největších znečišťovatelů je těžba a zpracování nerostných surovin. Zdrojem znečištění jsou odpady z těžby, stará odkaliště, důlní vody, dále haldy odpadní strusky nebo metalurgický popílek z hutí. Velmi silně znečištěnou půdu najdeme ve všech vyspělých průmyslových státech včetně České republiky, Německa, Francie, Španělska nebo Norska. Ať už spadem spalin z komínů, nebo únikem důlních vod či důlních a metalurgických odpadů do povrchové vody, rizikové prvky se do půdy dostávají v perimetru mnoha kilometrů od původního zdroje.

Míru nebezpečí rizikových prvků ovlivňují i jejich sloučeniny

Prvním krokem při výzkumu je určení původce znečištění a zmapování způsobů, jakými ke kontaminaci dochází. Protože se jedná o komplexní proces, využívají výzkumníci celou řadu vzájemně se doplňujících nástrojů a technik. Chemická analýza půdy poskytuje informace o prvkovém složení, ale neodráží potenciální mobilitu částic v prostředí. Díky elektronové mikroskopii jsou potom výzkumníci schopni určit, zda se kontaminující prvek vyskytuje ve snadno rozpustných, nebo naopak nerozpustných formách, což má vliv na riziko dalšího šíření kontaminace, ať už do okolní půdy, rostlin, nebo například podzemních vod.

Při studiu půdního znečištění pomáhají českým vědcům i elektronové mikroskopy

Martina Vítková z Katedry geoenvironmentálních věd České zemědělské univerzity v Praze vysvětluje, jak se dají najít mikrometrové částice v půdních vzorcích: „Nejdříve odebereme vzorek půdy přímo v terénu. Ten vysušíme a pomocí prosívání přes síta získáme částice přesně definovaných frakcí. Rizikové kovy se obvykle koncentrují v nejjemnější frakci. Často je však nutné použít další separační metody. Jednou z nich je separace v tzv. těžké kapalině (kapalina s velmi vysokou hustotou), díky které dokážeme oddělit relativně těžší kovové částice od relativně lehčích půdních částic pomocí centrifugace. Tím získáme tzv. těžkou minerální frakci, kterou dále analyzujeme. Právě zde přichází na řadu elektronová mikroskopie. Umístíme vzorek do mikroskopu, kde během snímání v režimu chemického kontrastu dojde ke zvýraznění těžkých prvků – tedy nejčastěji právě hledaných rizikových kovů.“ Na snímcích z elektronového mikroskopu se těžší částice jeví jako světlejší oproti podkladu, který je tmavý. Vědci proto pracují nejčastěji v režimu zpětně odražených elektronů (s využitím BSE detektoru), který je pro zobrazení chemického kontrastu nejvhodnější. Jejich elektronové mikroskopy jsou vybaveny také EDS detektory, které poskytují přesné informace o prvkovém složení zobrazené částice.

Vědci hledají řešení, jak rizikové prvky z půdy extrahovat, nebo alespoň znemožnit jejich šíření

Identifikací rizikových prvků ale výzkum nekončí. Elektronová mikroskopie se uplatňuje nejenom při detekci těžkých kovů v půdě, ale také při aplikaci řešení její dekontaminace. Protože kovy se v půdě nerozkládají, spočívalo tradiční řešení ve vytěžení a odvozu kontaminované zeminy, což je ale velmi nákladné a v případě rozsáhlejších oblastí znečištění dokonce nemožné. Současné řešení spočívá v použití aktivních sorbentů, které se zapravují do půdy přímo v místě kontaminace a které dokáží kovy v půdě zachytit a znemožnit tak jejich migraci podložím. Často totiž samotná přítomnost prvků v půdě nevadí, ale problém nastává, pokud by se dostaly do podzemních vod, rostlin nebo vodních toků.

Pomoci mohou speciální sorbenty

Hlavní princip použití sorbentů vychází z předpokladu, že reaktivita antropogenních částic závisí na charakteristikách pevné fáze. Je třeba pochopit, v jakých sloučeninách se rizikové prvky v půdě vyskytují a jak tyto sloučeniny reagují se svým okolím i sorbentem. Kombinací různých výzkumných technik v čele s elektronovou mikroskopií je možné podrobně pochopit tyto procesy a provést velmi přesnou analýzu půdních chemických reakcí. Jednou z hlavních předností elektronové mikroskopie je možnost detailně vizualizovat použitý sorbent a tím ověřit jeho funkčnost a účinnost záchytu znečišťujících kovů. Díky zkoumání kontaminovaných sorbentů dokáží vědci přesně interpretovat mechanismy, pomocí kterých lze rizikové prvky v půdě zachytávat. Jako sorpční materiály se uplatňují oxidy železa, oxidy manganu, zeolity nebo zuhelnatělá organická hmota. Aby sorbent efektivně fungoval, je ho do půdy potřeba dodat poměrně velké množství. Proto se obecně hledají přírodní materiály nebo nevyužité odpadní produkty, které by se daly přepracovat na funkční sorbent a zároveň byly cenově dostupné.

Znečištění půdy je kumulativní problém, se kterým si příroda sama neporadí

Sanace půdního znečištění je pro lidstvo stále větší výzvou, protože množství těžkých kovů, polokovů a dalších rizikových prvků v půdě vlivem člověka stále stoupá. Odhaduje se například, že obsah kadmia v půdách v České republice stoupl za posledních 150 let o 30–55 %. Kontaminace s sebou přináší důsledky, jejichž plný rozsah si často ještě nedokážeme uvědomit. Jisté však je, že těžké kovy v půdě představují dlouhodobý problém z hlediska své neustálé kumulace. Výzkum, jehož jsou elektronové mikroskopy součástí, by mohl pomoci nejen přesněji zmapovat jejich přítomnost, ale také přispět k jejich efektivnímu záchytu. I když se nám nepodaří těžké kovy z půdy extrahovat, dokážeme alespoň zabránit jejich dalšímu šíření životním prostředím.

Tento text vyšel ve spolupráci s doc. Mgr. Martinou Vítkovou, PhD, z České zemědělské univerzity v Praze, která se výzkumem půdního znečištění dlouhodobě zabývá.

O TESCANu

TESCAN svým zákazníkům umožňuje výzkum a analýzu v nanorozlišení. Jeho řešení se uplatňují v geovědách, materiálových vědách, polovodičovém průmyslu a ve vědách o živé přírodě. Společnost má třicetiletou historii vývoje inovativních elektronových mikroskopů, mikrotomografů a souvisejících softwarových řešení pro uživatele z oblastí výzkumu a průmyslu. Svým úsilím si TESCAN získal vedoucí postavení v mikro- a nanotechnologiích.

Společnost TESCAN ORSAY HOLDING byla založena v roce 2013 jako výsledek dlouhodobé expanze a zakládání dceřiných společností po celém světě, včetně francouzské společnosti ORSAY PHYSICS, světového lídra v oblasti technologie iontových a elektronových paprsků. TESCAN ORSAY HOLDING udržuje své sídlo, výrobu, výzkum a vývoj v Brně. Každý mikroskop TESCAN je odborně vyráběn v Brně a dodáván zákazníkům po celém světě.

Další informace naleznete na adrese: www.tescan.cz

Kontakt:

www.tescan.com

Doporučujeme

Ryan Gosling se stane novým Ghost Riderem

Ryan Gosling vstupuje do filmového světa Marvelu v roli, o kterou měl zájem už několik let. Jako Ghost Rider se představí v samostatném snímku, který natočí režisér filmu Deadpool & Wolverine Shawn Levy.

Sýrie má podle prezidenta zájem o uzavření bezpečnostní dohody s Izraelem

Sýrie má podle prozatímního prezidenta Ahmada Šary zájem o uzavření bezpečnostní dohody s Izraelem, která by mohla otevřít cestu k širšímu míru mezi oběma zeměmi, aniž by ohrozila práva Damašku na Golanské výšiny. Šara to podle agentury Reuters uvedl v nedělním rozhovoru pro televizní stanici Al-Džazíra. Izrael převzal kontrolu nad Golanskými výšinami za šestidenní války v roce 1967 a roku 1981 je částečně anektoval.

Rusko a Ukrajina pokračují ve vzájemných úderech, obě země hlásí mrtvé

Při ukrajinském vzdušném útoku zemřel v ruském městě Rostov na Donu manželský pár, dalších pět lidí utrpělo zranění. Informoval o tom dnes podle agentury Reuters gubernátor Rostovské oblasti Jurij Sljusar. Při ruském bombovém útoku na Záporoží zemřel jeden člověk.

Ukrajina zaútočila na loď plující do Íránu. Jeden mrtvý

Ukrajina tvrdí, že zasáhla plavidla v Kaspickém moři, která podle Kyjeva převážela vojenský materiál mezi Ruskem a Íránem. Prezident Volodymyr Zelenskyj současně oznámil, že ukrajinské síly udeřily na logistické zařízení v Jekatěrinburgu.

Novým německým ministrem dopravy bude poslanec Bilger

Novým německým ministrem dopravy bude poslanec Křesťanskodemokratické unie (CDU) Steffen Bilger. Oznámil to mluvčí německé vlády Stefan Kornelius. Kancléř Friedrich Merz minulý týden představil změny na některých ministerských postech, očekávané odvolání dosavadního ministra dopravy Patricka Schniedera ale neoznámil. Schnieder nakonec v neděli Merze sám požádal, aby jej z funkce odvolal. Dnes by měl kancléř představit změny i ve vedení své konzervativní strany.

Trump nečekaně pozastavil útoky na Írán. Dal šanci diplomacii

Americký prezident Donald Trump pozastavil americké útoky na Írán, aby vytvořil prostor pro diplomacii. Podle amerického velvyslance při OSN Mikea Waltze chce Bílý dům zjistit, zda mohou intenzivní jednání přinést průlom, aniž by bylo nutné konflikt znovu vyostřit. Teherán mezitím oznámil, že přerušil odvetné útoky v regionu.

Při střelbě v americkém městě Seattle zemřeli tři lidé

Při střelbě v americkém městě Seattle zemřeli tři lidé. Další čtyři osoby, včetně dvouletého dítěte, utrpěly zranění. Policie zadržela možného střelce a pátrá po dalším, ale motiv zatím nezná, informovala americká média. Zástupce šéfa místní policie uvedl, že šlo zřejmě o přestřelku mezi dvěma lidmi a veřejnosti již žádné nebezpečí nehrozí.

Policie zastřelila podezřelého z útoku na pochod hrdosti v Berlíně

Německá policie zastřelila jednadvacetiletého muže podezřelého z útoku poblíž berlínských oslav pochodu hrdosti. Útočník podle vyšetřovatelů najel dodávkou do lidí v parku Tiergarten, jednu ženu zabil a desítky dalších zranil. Úřady případ vyšetřují jako pravděpodobný teroristický čin.

Izraelští osadníci zapálili dvě mešity na Západním břehu

Izraelští osadníci zaútočili na několik palestinských obcí na okupovaném Západním břehu. Zapálili dvě mešity, poškodili auta a zemědělskou půdu a na budovách zanechali nenávistné nápisy. Násilí přišlo dva dny po střetu u vesnice Tal, při kterém zemřeli čtyři Palestinci a dva Izraelci.

Otočka Trumpovy influencerky o 180 stupňů. Laura Loomer přiznala, že byla „oklamaná“ ruskou propagandou

Jedna z nejvýraznějších představitelek americké krajní pravice Laura Loomer překvapila zásadní změnou postoje k válce na Ukrajině. Dlouholetá podporovatelka prezidenta Donalda Trumpa po návštěvě Kyjeva veřejně přiznala, že v minulosti uvěřila ruské propagandě a šířila nepravdivé informace o Ukrajině.

Firemních bankrotů v Česku přibylo. Je jich nejvíce od roku 2017

České soudy během prvního pololetí letošního roku vyhlásily 418 bankrotů obchodních společností. Jejich počet meziročně vzrostl o devět procent a dostal se nejvýše od roku 2017. Ještě rychleji přibývaly insolvenční návrhy.

Rusko zaútočilo na Charkov, Kyjev i Kryvyj Rih. Zemřela jedna žena

Při ruském útoku na východoukrajinský Charkov zahynula 40letá žena a nejméně deset dalších lidí utrpělo zranění. Mezi zraněnými jsou také desetiletý chlapec a sedmnáctiletá dívka. Informoval o tom náčelník správy Charkovské oblasti Oleh Syněhubov. Ruské ministerstvo obrany mezitím oznámilo dobytí další vesnice na východě Ukrajiny.

Oteplování a pesticidy společně mění fungování sladkovodních ekosystémů

Sladkovodní ekosystémy čelí současně rostoucím teplotám i chemickému znečištění. Nový experiment ukazuje, že právě kombinace těchto dvou vlivů může výrazně proměnit potravní vztahy mezi vodními organismy, zpomalit rozklad organické hmoty a narušit koloběh živin. Zároveň se ukázalo, že dopady nejsou stejné po celý rok, ale výrazně se liší mezi zimou a létem.

Nejsilnější letošní tajfun zasáhl Čínu, zrušeny byly stovky letů

Tajfun Noul přinesl na jih Číny vydatné deště a silný vítr, zasáhl také Hongkong. V provincii Kuang-tung úřady evakuovaly více než 801 000 lidí a zrušeny byly stovky letů. Noul mezitím zeslábl na tropickou bouři, informovala dnes agentura AP. Podle čínské státní agentury Nová Čína jde o nejsilnější tajfun, který letos zasáhl čínskou pevninu.

Po útoku na pochod hrdosti v Berlíně policie pátrá po 21letém podezřelém

Německá policie pátrá po 21letém muži, kterého podezřívá ze sobotního útoku na akci na podporu práv komunity LGBT+ v Berlíně. Podle mluvčího hasičů při útoku zahynula jedna žena, 16 dalších lidí utrpělo zranění, z toho tři jsou v ohrožení života. Podezřelý Abdul B. má podle policie vazby na islamistickou scénu, motiv činu je ale nejasný. Policisté incident vyšetřují jako úmyslný útok. Nevylučují, že měl Abdul B. komplice.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama