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

Írán udělil řadě iráckých ropných tankerů povolení k plavbě Hormuzským průlivem

Írán udělil řadě iráckých ropných tankerů povolení k plavbě Hormuzským průlivem. Reagoval tak na opakované žádosti ze strany Bagdádu. Informovala o tom dnes íránská státní agentura IRNA.

Lední medvědi stále častěji loví ptáky kvůli úbytku mořského ledu

Lední medvědi v arktické Aljašce stále častěji vyrážejí na pobřežní ostrovy, kde napadají ptačí kolonie a ničí jejich hnízda. Úbytek mořského ledu je připravuje o tradiční lov tuleňů a část medvědů tak hledá potravu na souši. Pro některé arktické ptáky se tím vytváří nový a rostoucí tlak na rozmnožování.

Ukrajina zaútočila na logistické centrum ruského internetového obchodu Ozon

Logistické centrum ruského internetového obchodu Ozon v Samarské oblasti se v noci na dnešek stalo terčem ukrajinského dronového útoku, který způsobil požár ve skladu. Informovala o tom samotná společnost a média. Ruské úřady podle Reuters informují o nejméně šesti zabitých civilistech při ukrajinských útocích na Rusko a Moskvou okupovaný ukrajinský region.

Bitcoin vystřelil k 80 tisícům dolarů, za týden přidal přes 20 procent

Bitcoin má za sebou nejsilnější týden za více než dva roky. Největší kryptoměna se v pátek přiblížila hranici 80 tisíc dolarů a během týdne si připsala více než 20 procent. K růstu přispěl příliv peněz do bitcoinových ETF, uzavírání krátkých pozic i vývoj na americkém dluhopisovém trhu.

Brie Larson dokončila natáčení thrilleru Skeletons

Brie Larson si zahrála v dalším temném thrilleru. V australském státě Victoria skončilo natáčení psychologického thrilleru Skeletons, který režíroval J.T. Mollner a jehož producentem je J. J. Abrams. Příběh se zaměří na chlapce, jenž postupně zjišťuje, že jeho rodiče skrývají znepokojivé tajemství spojené s jeho matkou.

Walmart hlásí nejslabší růst prodejů za šest let, akcie prudce klesly

Americkému maloobchodnímu řetězci Walmart zpomalil růst srovnatelných prodejů v USA na 2,6 procenta, což je nejslabší tempo za šest let. Firma přesto překonala očekávání v tržbách i zisku a zvýšila celoroční výhled. Investory výsledky nepřesvědčily a akcie Walmartu klesly o více než devět procent.

USA vyslaly Poseidon přes Tchajwanský průliv. Čína letoun sledovala

Americký námořní hlídkový letoun P-8A Poseidon v pátek proletěl Tchajwanským průlivem v mezinárodním vzdušném prostoru. Americká armáda označila přelet za ukázku svého závazku ke svobodnému a otevřenému Indo-Pacifiku. Čínská armáda podle vojenského zdroje stroj po celou dobu sledovala.

Ruský dvojitý útok na nákupní centrum na Ukrajině si vyžádal 16 mrtvých a 130 zraněných

Ruské drony zasáhly v pátek obchodní centrum v ukrajinském Kryvém Rihu a zabily nejméně 16 lidí. Více než 130 dalších utrpělo zranění, mezi nimi desítky dětí. Podle ukrajinských úřadů následoval po prvním zásahu další útok, který mířil na záchranáře.

Je čas ukončit válku, dokud jsme vůči USA v silné pozici, řekl íránský prezident

Íránský prezident Masúd Pezeškján dnes uvedl, že je čas ukončit válku se Spojenými státy, dokud je Teherán podle něj vůči Washingtonu v silné pozici. Informovaly o tom agentury DPA a AFP. Spojené státy jsou kvůli válce nenáviděny po celém světě, prohlásil také íránský prezident, který ale kategoricky odmítl kapitulaci.

Danone rozšiřuje byznys s funkční výživou

Francouzská potravinářská skupina Danone získala souhlas s převzetím britské značky Huel, známé především díky nutričně kompletním nápojům a práškovým směsím. Britský antimonopolní úřad rozhodl, že transakci nebude posílat do další, podrobnější fáze vyšetřování. Hodnota obchodu se podle médií pohybuje kolem 1,2 miliardy dolarů.

Útočník s mečem zaútočil na švédskou střední školu a zranil několik lidí

Útočník ozbrojený mečem dnes zranil několik lidí při útoku na střední škole ve švédském městě Fagersta severozápadně od Stockholmu, uvedly podle agentury Reuters tamní úřady. Radnice dále uvedla, že policie pachatele postřelila a zadržela. Počet zraněných úřady zatím nezveřejnily, ale podle místního deníku Aftonbladet zranění utrpěli alespoň dva lidé.

Téměř 100 dní od zmizení. Rodiče v Nigérii protestují za unesené děti

Téměř sto dní čekají rodiny v severovýchodní Nigérii na návrat dětí unesených ze školy. Desítky z nich stále zůstávají v zajetí a jejich rodiče ve čtvrtek vyšli do ulic města Uba. Po vládě žádají jediné: aby děti našla a přivedla domů.

Po požáru ve Švýcarských Alpách se pohřešuje pět lidí

Pět lidí se pohřešuje a dalších osm utrpělo zranění při požáru budovy s restaurací a byty ve švýcarském Thusisu. Plameny objekt podle policie zcela zničily. Dva ze zraněných jsou ve vážném stavu.

Ruský noční útok dronů zasáhl i hranici s Moldavskem, dvě ženy zemřely

Ruské drony v noci na dnešek zasáhly jeden z hraničních přechodů mezi Ukrajinou a Moldavskem, informovala ukrajinská pohraniční stráž. Provoz na něm byl zastaven. Dvě ženy zemřely a dvě utrpěly zranění při nočním ruském dronovém útoku na vesnici v ukrajinské Charkovské oblasti. Na telegramu to oznámil velitel regionální vojenské správy Oleh Syněhubov. Cílem náletu ruských dronů byly také severoukrajinské Sumy. Ukrajina podle ruskojazyčných telegramových kanálů zaútočila na rafinérii v ruském Permu. Kyjev útok potvrdil.

USA si pro Írán připravily nejtvrdší sankce v historii. Raději to, než další údery, řekl Bessent

Chystáme pro Írán nejtvrdší sankce v historii, uvedl americký ministr financí Scott Bessent. Další podrobnosti slíbil v pondělí. Viceprezident J. D. Vance označil ekonomický nátlak za nejefektivnější nástroj v konfrontaci s Íránem.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama