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

Kouř a plameny u letiště v Rijádu způsobila hořící palivová nádrž

Poblíž letiště v Rijádu jsou vidět plameny a hustý oblak černého kouře, řekli agentuře AFP dva obyvatelé hlavního města Saúdské Arábie. Vláda se podle agentur zatím k situaci nevyjádřila. Server Flightradar24 uvádí, že mezinárodní letiště čelí významnému narušení provozu. Reportér AFP později uvedl, že u letiště hořela palivová nádrž saúdskoarabské ropné společnosti Aramco.

Naomi Watts převezme v San Sebastiánu cenu za přínos filmu

Naomi Watts dnes večer převezme jednu z nejvýznamnějších cen Mezinárodního filmového festivalu v San Sebastiánu. Herečka a producentka získá cenu Donostia za svou dosavadní kariéru. Součástí slavnostního večera bude také projekce jejího nového filmu The Housewife.

Systém on-line hlasování v Moskvě čelí masivnímu útoku

Systém on-line hlasování v Moskvě je od noci pod masivním vnějším útokem, situace je ale pod kontrolou. Dnes to podle agentury TASS oznámila šéfka ruské volební komise Ella Pamfilov. Ta neupřesnila, kdo za útokem stojí.

Želvy opouštějí Erijské jezero před vrcholem toxických květů sinic

Samice želvy mapové během léta využívají otevřené vody Erijského jezera, ještě před vrcholem škodlivého květu sinic se ale přesouvají do přítoků a okolních mokřadů. Díky tomu se pravděpodobně vyhýbají období, kdy je riziko kontaktu s toxiny nejvyšší.

Případ Lindsay Clancy: Bezpochyby své děti záměrně zavraždila, prohlásil jeden z porotců

Jediný porotce, který v procesu s Lindsay Clancy odmítl většinový názor, uvedl, že „neměl žádné pochybnosti“ o její trestní odpovědnosti za smrt tří dětí. Soud v Massachusetts musel 4. září proces prohlásit za neplatný, protože dvanáctičlenná porota se po téměř 40 hodinách jednání nedokázala shodnout na jednomyslném verdiktu.

Francie posílí ochranu kritické infrastruktury. Macron varuje před ruskou hrozbou

Francie chce lépe chránit svou kritickou infrastrukturu před útoky dronů a kybernetickými hrozbami. Prezident Emmanuel Macron pověřil vládu přípravou nového plánu, který se má zaměřit také na citlivé objekty obranného průmyslu. Za jednu z hlavních hrozeb označil sílící ruské hybridní aktivity.

Tchaj-wan pořádal cvičení s raketami a drony, týden před summitem Trumpa a Siho

Na Tchaj-wanu se dnes konala vojenská cvičení s raketami a bezpilotními letouny, a to necelý týden před summitem amerického a čínského prezidenta ve Spojených státech, na němž se bude mimo jiné projednávat osud tohoto samosprávného ostrova. Napsala to agentura AP. Summit by se měl uskutečnit 24. září ve Washingtonu.

Po explozi bomby u mešity na severozápadě Pákistánu je 21 mrtvých a 80 zraněných

Nejméně 21 mrtvých a 80 zraněných si podle nové bilance vyžádal výbuch silné bomby u mešity na severozápadě Pákistánu, informovala agentura AP. Incident se stal v době, kdy v regionu prudce vzrostlo násilí a bezpečnostní složky bojují s ozbrojenci.

Ceny ropy třetí den v řadě klesají. Obavy o saúdské dodávky polevují

Ceny ropy v pátek třetí den za sebou klesaly, protože obavy z výpadků saúdských dodávek polevily. Nad zprávami o dalších útocích mezi Saúdskou Arábií a jemenskými Húsíi převážila naděje, že se více ropy dostane k odběratelům náhradními cestami.

USA schválily možný prodej F-35 Saúdské Arábii za 24,3 miliardy dolarů

Administrativa amerického prezidenta Donalda Trumpa schválila možný prodej 48 stíhaček F-35 Saúdské Arábii za odhadovaných 24,3 miliardy dolarů. Rijád by jejich dodáním získal letouny, které na Blízkém východě dosud provozuje pouze Izrael. Obchod nicméně ještě může narazit v Kongresu.

Střelba ve škole na Filipínách. Nejméně tři mrtví a osm zraněných, šestnáctiletý útočník spáchal sebevraždu

Šestnáctiletý útočník v pátek zastřelil na střední škole na Filipínách dva studenty a dalších osm zranil. Následně podle místních úřadů spáchal sebevraždu. Jde už o třetí smrtelnou střelbu v areálu školy v zemi za poslední čtyři měsíce.

Kojotům se v Seattlu daří lépe než ve volné přírodě

Kojoti v Seattlu žijí v mnohem vyšší hustotě než v přírodních oblastech amerického státu Washington. Nová studie ukazuje, že město jim nabízí dostatek potravy, méně přirozených nepřátel a prostředí, kterému se dokázali překvapivě dobře přizpůsobit.

OSN: USA v Íránu zřejmě spáchaly válečné zločiny, Teherán zločiny proti lidskosti

Vyšetřovací mise Organizace spojených národů (OSN) má důvodné podezření, že Spojené státy při únorových útocích na školu a sportovní areál v Íránu spáchaly válečné zločiny. Ve stejné zprávě označila potlačování protivládních protestů íránskými úřady za zločiny proti lidskosti.

EU vyplatí Ukrajině 3,3 miliardy eur z půjčky, jsou určeny na zbraně a drony

Evropská komise dnes vyplatí 3,3 miliardy eur (80,2 miliardy Kč) z vojenské části půjčky na podporu Ukrajiny. Peníze jsou určeny na nákup raket a dronů a pomohou Ukrajině bránit její území a vzdušný prostor před pokračující ruskou agresí, uvedla komise v prohlášení.

Jak vznikl bitcoin. Záhadný Satoshi napsal devět stran a změnil svět financí

Bitcoin dnes zná i člověk, který nikdy žádnou kryptoměnu nekoupil. Jeho začátek byl ale mnohem nenápadnější: pár odstavců v e-mailu, devítistránkový dokument a první blok vytvořený na obyčejném počítači.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama