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

Rostoucí ceny plynu nutí rodiny v Asii vařit na dřevě

Rostoucí ceny plynu na vaření začínají v části Asie ohrožovat zdraví lidí i snahy o čistší domácí energie. Kvůli krizi kolem Íránu se palivo pro mnoho rodin stává příliš drahé a domácnosti se vracejí k topení a vaření na dřevě.

KOMENTÁŘ: Trump letí do Číny hlavně dělat byznys. Akcionáře těchto firem to potěší

Otázky lidských práv? Válka na Ukrajině? Tchaj-wan? Ne. Americký prezident Donald Trump se při návštěvě Číny pravděpodobně vyhne většině citlivých témat. Žádná převratná politická dohoda se nečeká. Složení pasažérů Air Force One ukazuje, že půjde hlavně o byznys.

Britský premiér Starmer varuje před chaosem, pokud by byl sesazen

Britský premiér Keir Starmer, který čelí sílícímu tlaku členů vlády i poslanců své vládní Labouristické strany, dnes slíbil pokračovat s plánem reforem a varoval před chaosem, pokud by byl sesazen. Informovala o tom agentura Reuters. Starmer se dnes krátce sešel s ministrem zdravotnictví Wesem Streetingem, který je považován za možného premiérova konkurenta. Britská média včetně veřejnoprávní BBC si povšimla, že schůzka byla mimořádně krátká, trvala méně než 20 minut.

Moskva hlásí noční sestřelení 286 ukrajinských dronů, Kyjev 111 ruských strojů

Ruská protivzdušná obrana v noci zlikvidovala 286 ukrajinských dronů, oznámilo dnes na platformě Telegram ministerstvo obrany v Moskvě. Ukrajinské letectvo informovalo o zneškodnění 111 ruských bezpilotních letounů ze 139 strojů, které Rusko na Ukrajinu podle něj vyslalo v úterý večer a v noci na dnešek. Ruské regionální úřady přitom hlásí škody v podnicích v Krasnodarském kraji, Jaroslavské oblasti a v závodě na zpracování plynu v Astrachaňské oblasti.

Válka s Íránem už USA vyšla na 29 miliard dolarů

Válka s Íránem vyjde Spojené státy draho. Zatím stála USA 29 miliard dolarů (zhruba 600 miliard korun). Její konec je přitom v nedohlednu kvůli sporným otázkám ohledně íránského jaderného programu a Hormuzského průlivu. Ceny ropy tak pravděpodobně v nadcházejících týdnech setrvají nad 100 dolary za barel, predikuje Mezinárodní agentura pro energii (IEA).

Novým šéfem amerického imigračního úřadu ICE se stane Venturella

Novým úřadujícím ředitelem amerického Úřadu pro imigraci a cla (ICE) se stane jeho dlouholetý představitel David Venturella, který v minulosti pracoval pro soukromou vězeňskou společnost. Administrativa prezidenta Donalda Trumpa to oznámila v úterý. Rozhodnutí přichází v době, kdy se ministerstvo vnitřní bezpečnosti snaží utlumit intenzivní pozornost médií vyvolanou mimo jiné protiimigračními zásahy v Minneapolisu, kde imigrační agenti v lednu zastřelili dva Američany. Píše o tom deník The New York Times (NYT).

Trump zahájí třídenní návštěvu Číny, jednat bude o Íránu a obchodním příměří

Americký prezident Donald Trump přijede dnes večer do Číny, návštěva Pekingu potrvá tři dny. Očekává se, že šéf Bílého domu bude tlačit na čínského prezidenta Si Ťin-pchinga ohledně ukončení čínské podpory Íránu. Dále se předpokládá, že se Trump bude snažit o zmírnění obchodního napětí mezi oběma zeměmi. K Trumpovi se podle stanice BBC připojí také 17 šéfů významných amerických podniků. Půjde o první cestu hlavy Spojených států do Číny od roku 2017.

Jsme svobodní. Venezuela odmítá stát se 51. státem USA

Nemáme v plánu stát se 51. státem USA, uvedla úřadující venezuelská prezidentka Delcy Rodríguez poté, co její americký protějšek Donald Trump znovu naznačil, že by se jeho administrativa mohla pokusit jihoamerickou zemi anektovat.

Rubio doprovází Trumpa do Číny, i když je na jejím sankčním seznamu

Americký ministr zahraničí Marco Rubio doprovází prezidenta Donalda Trumpa na cestě do Pekingu navzdory tomu, že na něj Čína v minulosti uvalila sankce. Čínské úřady tento problém vyřešily změnou přepisu jeho jména, uvedla agentura AFP.

Saúdská Arábie tajně zaútočila na Írán

Saúdská Arábie podnikla během války na Blízkém východě několik neveřejných úderů na území Íránu. Šlo o odvetu za útoky, které zasáhly saúdské království. Rijád tím poprvé přímo vojensky zasáhl proti svému hlavnímu regionálnímu rivalovi na jeho vlastním území.

Nový Zéland změní klimatický zákon, který zastaví žaloby proti firmám

Novozélandská vláda chce upravit klimatický zákon tak, aby firmy nečelily občanským žalobám za škody spojené se změnou klimatu. Zásah se dotkne i přelomového sporu aktivisty Mike Smitha proti velkým producentům emisí. Kritici mluví o ochraně korporací, vláda naopak tvrdí, že brání ekonomickou jistotu.

Írán si upevňuje kontrolu nad Hormuzským průlivem

Irák a Pákistán si u Íránu zajistily průjezd tankerů s ropou a zkapalněným zemním plynem Perským zálivem. Dohody ukazují, jak silnou páku má Teherán nad jednou z nejdůležitějších energetických tras světa. Krize kolem Hormuzského průlivu už zvedá ceny ropy i LNG a tvrdě dopadá hlavně na asijské ekonomiky.

Král Karel oslavil 50 let od založení The King’s Trust

Charitativní organizace založená králem Karlem na podporu mladých lidí slaví 50 let od svého vzniku. Výroční večer v londýnské Royal Albert Hall spojil členy královské rodiny, známé osobnosti i lidi, kterým projekt během let pomohl změnit život.

České hokejistky převezme Američan Brian Idalski

Česká ženská hokejová reprezentace vstupuje do nové éry. Národní tým po čtyřech letech opouští kanadská trenérka Carla MacLeod a její místo zaujme Američan Brian Idalski. Vedení svazu oznámilo změnu v úterý po rozhodnutí výkonného výboru. Idalski naposledy vedl Vancouver v profesionální ženské soutěži PWHL.

Texas žaluje Netflix za to, že bez souhlasu sbírá data uživatelů včetně dětí

Společnost Netflix čelí v Texasu žalobě, kterou podal generální prokurátor Ken Paxton. Ten viní streamovací společnost z neoprávněného sběru dat o dětech i dospělých a používání „návykových“ prvků, které mají uživatele udržet co nejdéle na platformě.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama