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

Evropa se dusí. Současná vlna veder přitom jen tak neskončí

Velkou část Evropy od 19. června svírá úmorná vlna veder. Meteorologové přitom varují, že následující dny úlevu nepřinesou, napsal server Phys. Nejdramatičtější situace je ve Francii, kde musely školy upravit vyučování a domácnosti postihují výpadky proudu kvůli přetíženému elektrickému vedení. Ve Velké Británii i Francii se tento týden očekávají teploty kolem 40 stupňů Celsia.

Co jste vůbec za lidi? OSN obviňuje Izrael z cíleného zabíjení dětí v Gaze

Izraelské operace v Pásmu Gazy a na Západním břehu Jordánu splňují definici genocidy. Izraelské obranné síly (IDF) úmyslně útočily na děti, aby zničily budoucnost Palestiny. V nové zprávě to napsala nezávislá vyšetřovací komise Organizace spojených národů (OSN). Izraelské ministerstvo zahraničí text označilo za „propagandistický článek stejně hrozný jako ten předchozí“.

Bolívie chce zakročit na území, kde se ukrývá bývalý prezident Morales

Bolivijský prezident Rodrigo Paz ve středu prohlásil, že plánuje získat zpět území, kde bývalého socialistického prezidenta Eva Moralese brání jeho stoupenci před zatčením. Morales se stal lídrem opozičních protestů, které v zemi od začátku května požadují Pazovu rezignaci, informovala agentura AFP.

ANALÝZA: Rusku docházejí dobrovolníci a peníze. Nábor do armády se zadrhává

Írán v reakci na americko-izraelské údery zablokoval Hormuzský průliv. Ukrajina provádí mohutné dronové útoky na rafinerie v hloubi Ruska. Zasadit nepříteli tvrdý úder je totiž možné i jinak než vojenskou silou na bojišti. Stejně bolestivé mohou být i ekonomické škody. Vladimir Putin se na Ukrajině ocitl v pasti podobně jako Donald Trump v Íránu. Oba musí za zahájení svých válek platit více, než možná čekali.

Trump slíbil rychlou pomoc USA po katastrofálních zemětřeseních ve Venezuele

Dvě silná zemětřesení, která krátce po sobě ve středu zasáhla Venezuelu, si podle amerického prezidenta Donalda Trumpa vyžádala zničující počet obětí. Stejně jako venezuelská prozatímní prezidentka Delcy Rodríguez nezveřejnil žádný konkrétní údaj. Spojené státy jsou podle šéfa Bílého domu připravené Venezuele pomoci.

Pozůstalost Leonarda Cohena odmítla použití Hallelujah na Trumpově akci

Správci odkazu Leonarda Cohena se ohradili proti tomu, aby na akci Donalda Trumpa zazněla slavná píseň Hallelujah. Skladba měla být součástí programu akce Freedom 250 ve Washingtonu. Trump ji přitom už v minulosti používal při svých politických akcích, ačkoliv se proti tomu opakovaně ozývali držitelé práv i umělci spojení s písní.

Dodávky ropy po otevření Hormuzského průlivu rychle zaplavují trh

Po znovuotevření Hormuzského průlivu na základě americko-íránské dohody trh rychle zaplavují dodávky ropy, uvedla agentura Bloomberg. Obchodníci hlásí výrazný nárůst nabídky v Evropě i v Asii, což vytváří tlak na ceny. Cena barelu severomořské ropy Brent se ve středu poprvé od začátku války dostala pod 74 dolarů, dnes byla kolem 07:30 SELČ už na zhruba 72,60 USD. Cena americké lehké ropy WTI ve středu klesla pod 70 dolarů za barel a dnes kolem 07:30 SELČ se barel prodával za 69,45 USD.

Silné zemětřesení zasáhlo Venezuelu. Otřáslo hlavním městem Caracas

Silné zemětřesení o magnitudě 7,1 zasáhlo severní část Venezuely a otřáslo také metropolí Caracas. Obyvatelé ve spěchu opouštěli budovy, některé stavby utrpěly škody a úřady vydaly varování před možnou vlnou tsunami.

V Krasnodarském kraji znovu hoří ropný sklad, zasáhly ho trosky dronu

V ropném skladu v Krasnodarském kraji na jihu Ruska vypukl požár poté, co se na něj zřítily trosky dronu. Dnes o tom informovala agentura TASS s odvoláním na místní úřady.

Oceán stále čeká na investice

Zdravý oceán je základem potravinové bezpečnosti, ochrany klimatu i fungování světové ekonomiky. Přesto patří mezi nejvíce přehlížené oblasti z hlediska financování. Odborníci upozorňují, že bez výrazně vyšších investic nebude možné zajistit dlouhodobě udržitelné využívání mořských zdrojů ani ochranu ekosystémů, na kterých závisí miliardy lidí.

Sevastopol je po ukrajinském útoku bez elektřiny a paliva

Sevastopol, největší město na Ruskem anektovaném ukrajinském poloostrově Krym, je z velké části bez elektřiny v důsledku ukrajinského útoku. Moskvou dosazený šéf místní správy Michail Razvožajev to oznámil na síti Telegram. Za nejvážnější označil situaci na západě města, který bude bez proudu do večera.

Inspektoři MAAE navštíví íránská jaderná zařízení, uvedl šéf agentury Grossi

Mezinárodní agentura pro atomovou energii (MAAE) provede inspekce íránských jaderných zařízení. Na tiskové konferenci v Japonsku to dnes uvedl šéf MAAE Rafael Grossi. Agentura podle něj začne velmi brzy pracovat na upřesnění postupů, termínů a lokalit, píše agentura Reuters. Grossi se odvolal na memorandum o porozumění, které minulý týden podepsaly Spojené státy a Írán. Obě země přitom v úterý ohledně návštěv inspektorů vydaly protichůdná vyjádření, což Grossi podle agentury AP označil za slovní přestřelku. Náměstek íránského ministra zahraničí Kázem Gharíbabádí později Grossiho slova ohledně inspekcí odmítl.

Keiko Fujimori se stane novou prezidentkou Peru

Konzervativní politička Keiko Fujimori získala v peruánských prezidentských volbách náskok, který už její soupeř nedokáže smazat. Země se tak zřejmě vrátí ke jménu, které peruánskou politiku ovlivňuje už desítky let a zároveň dál rozděluje společnost.

Markéta Vondroušová dostala čtyřletý zákaz činnosti

Tenistka Markéta Vondroušová přišla o možnost hrát profesionální tenis na čtyři roky. Nezávislý tribunál potvrdil nejvyšší možný trest za odmítnutí dopingové kontroly z prosince loňského roku. Wimbledonská vítězka z roku 2023 se ještě může odvolat k Mezinárodní sportovní arbitráži CAS.

Technologické akcie se po propadu chystají k růstu

Americké technologické akcie se po prudkém začátku týdne pokoušejí o návrat nahoru. Nervozita kolem ocenění firem spojených s umělou inteligencí během dvou dnů smazala z tržní hodnoty společností v indexu Nasdaq 100 téměř 1,3 bilionu dolarů.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama