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

Reklama

Doporučujeme

Akcie Colt CZ vstoupí na burzu v Amsterdamu

Akcie české zbrojařské skupiny Colt CZ míří na nizozemskou burzu Euronext Amsterdam, kde se s nimi začne obchodovat 15. dubna. Firma tím rozšiřuje svou přítomnost na kapitálových trzích vedle pražské burzy, kde se její akcie obchodují už několik let.

Brusel je mírně optimistický, Magyar může odblokovat půjčku Kyjevu

Po vítězství maďarského opozičního vůdce Pétera Magyara zavládl v Bruselu optimismus, že by se mohlo podařit brzy odblokovat schválení unijní půjčky pro Ukrajinu ve výši 90 miliard, kterou dosud blokoval stávající premiér Viktor Orbán. Unijní činitelé jsou ale zároveň opatrní, Magyar totiž není tolik proukrajinský, jak možná někteří doufali, odmítá posílat zbraně Kyjevu a naznačil, že o vstupu Ukrajiny do EU bude Maďarsko rozhodovat v referendu, což by mohlo celý proces zhatit, napsal server Euronews.

KOMENTÁŘ: Na blokádu reaguje blokádou. Trumpova vysoká hra šponuje cenu ropy

Dosud byl Hormuzský průliv i přes íránskou blokádu pro některá plavidla stále průjezdný, Donald Trump však nařizuje americkou separátní blokádu, která má úžinu úplně uzavřít. Paradoxní plán přichází v době, kdy se otřásá křehké příměří mezi Teheránem a Washingtonem. Trhy jsou proto zase v křeči.

Z Trumpa nemám strach, vzkázal papež Lev

Napětí mezi papežem Lvem XIV. a prezidentem USA Donaldem Trumpem se dále vyostřuje. Papež uvedl, že se „nebojí“ Trumpovy administrativy a bude i nadále otevřeně vystupovat proti válce, a to i navzdory ostré kritice z Bílého domu.

Rusko i Ukrajiny obnovily vzdušné útoky, zároveň se viní z porušování příměří

Ruské síly v neděli zabily dva obyvatele ukrajinské Doněcké oblasti, dalšího člověka zranily, oznámil dnes ráno na platformě Telegram šéf správy tohoto regionu Vadym Filaškin. Do nedělní půlnoci přitom platilo příměří vyhlášené na pravoslavné Velikonoce. Kyjev i Moskva se už o víkendu navzájem vinily z jeho porušování. Dnes ukrajinská armáda uvedla, že eviduje přes 10.000 porušení klidu zbraní z ruské strany. Od půlnoci pak obě strany obnovily vzdušné útoky, vyplývá z hlášení obou stran.

Americké síly začnou dnes odpoledne námořní blokádu Íránu, uvedlo velitelství

Americké vojenské síly začnou od dnešního odpoledne s blokádou íránských přístavů, uvedlo na síti X velitelství americké armády Centcom. Později to potvrdil i americký prezident Donald Trump. Americká armáda nebude blokovat plavbu Hormuzským průlivem lodí, které nemíří do Íránu. Oznámení přichází po neúspěchu víkendových jednání mezi Íránem a Spojenými státy. Ceny ropy reagovaly na oznámení americké blokády íránských přístavů nárůstem. Mluvčí velitelství íránských sil označil oznámenou blokádu za pirátství, Teherán podle něj odpoví rozhodně.

Trumpova blokáda Hormuzského průlivu představuje další eskalační riziko

Napětí mezi Spojenými státy a Íránem opět roste. Po víkendových jednáních v pákistánském Islámábádu, která skončila bez dohody, americký prezident Donald Trump oznámil námořní blokádu Íránu. Konflikt se tak posouvá do nové, potenciálně nebezpečnější fáze.

Ceny ropy jsou zpět nad hranicí 100 dolarů za barel. Stačil jediný víkend

Ceny ropy se na začátku týdne vrátily nad 100 dolarů za barel. Důvodem je kombinace neúspěšných jednání mezi Spojenými státy a Íránem a nového vyostření situace v Hormuzském průlivu. Trhy navíc reagují i na rozhodnutí amerického prezidenta Donald Trump o blokádě íránských přístavů.

Orbánova porážka zasáhla i americkou politiku

Víkendové volby v Maďarsku překvapily nejen Evropu, ale i Spojené státy. Pád Viktora Orbána po šestnácti letech u moci zasáhl i americkou politickou scénu, kde si maďarský premiér dlouhodobě budoval silné spojence. Výsledek přichází ve chvíli, kdy se Washington soustředí na válku s Íránem a jeho vliv v zahraničí slábne.

USA zahájí blokádu Hormuzského průlivu, podle Trumpa se nenechají vydírat

Americký prezident Donald Trump oznámil, že námořnictvo Spojených států zahájí blokádu Hormuzského průlivu a že mu nařídil zadržovat v mezinárodních vodách lodě, které za plavbu touto trasou zaplatily Íránu poplatek. Teherán šéf Bílého domu zároveň obvinil z vydírání celého světa a uvedl, že se Írán odmítl vzdát svých jaderných ambicí. Íránské revoluční gardy včera večer uvedly, že jakákoliv vojenská plavidla mířící do Hormuzského průlivu budou pokládat za porušení dvoutýdenního příměří s USA a že se s nimi "tvrdě a rozhodně" vypořádají.

Justin Bieber se po zdravotní pauze vrací na pódium

Justin Bieber má za sebou první velký koncert po zdravotní pauze. Na Coachelle se jako hlavní hvězda festivalu vrátil na pódium a při vystoupení spojil novou tvorbu s připomínkou svých největších hitů.

Orbán uznal porážku a pogratuloval vítězné straně Tisza

Maďarský premiér Viktor Orbán, který podle všeho po 16 letech končí u kormidla moci, uznal, že výsledek dnešních parlamentních voleb je jasný a je pro jeho stranu Fidesz bolestný. Po sečtení 60,24 procenta hlasů středopravicová strana Tisza získala ve 199členném parlamentu 136 mandátů. Podle nynějších propočtů tak dosáhla na ústavní většinu v parlamentu, díky níž bude moci v Maďarsku provádět dalekosáhlé změny.

Ve Francii objevili devítiletého chlapce, kterého otec držel rok a půl zamčeného v dodávce

Devítiletý chlapec, který podle vyšetřovatelů žil od roku 2024 zamčený v otcově dodávce na východě Francie, byl zachráněn a převezen do nemocnice. Jeho otec byl zadržen a čelí obviněním z únosu a dalších trestných činů.

Rusko je připraveno pomoci k míru na Blízkém východě, řekl Putin Pezeškjánovi

Rusko je připraveno napomoci k urovnání konfliktu na Blízkém východě, uvedl ruský prezident Vladimir Putin v dnešním telefonickém rozhovoru s íránským protějškem Masúdem Pezeškjánem. Ten podle Kremlu informoval Putina o íránsko-amerických rozhovorech v Islámábádu.

Procházka padl v UFC v prvním kole a titul nezískal

Jiří Procházka měl titul na dosah, ale odcházel poražený. V hlavním zápase UFC 327 v Miami nestačil na Carlose Ulberga, který ho ukončil v prvním kole. Přitom duel začal přesně podle českých představ. Soupeř byl zraněný, publikum na Procházkově straně a tempo diktoval český bijec.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama