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

Sophie Adenot jako první Francouzka vystoupila do volného vesmíru

Francouzská astronautka Sophie Adenot se zapsala do historie. Jako první Francouzka opustila Mezinárodní vesmírnou stanici a vydala se do volného prostoru. Společně s americkým kolegou Anilem Menonem pracuje na výměně důležité komunikační antény.

Kultovní komedie Deset důvodů, proč tě nenávidím míří na Broadway

Romantická komedie, která pomohla odstartovat kariéru Heatha Ledgera a Julie Stiles, dostane muzikálovou podobu. Tvůrci nyní oznámili datum prvního představení i složení hlavního kreativního týmu.

V londýnském královském parku zaútočil jelen na člověka. Strážci museli zvíře zastřelit

Jelen v londýnském Richmond Parku zranil muže, který si v parku dělal piknik. Zvíře následně museli strážci zastřelit, protože ohrožovalo návštěvníky. Správci parku zároveň varují veřejnost, aby jeleny nekrmila a nepřibližovala se k nim.

Menšík a Nosková postoupili v Cincinnati do osmifinále

Čeští tenisté slavili na turnaji v Cincinnati dvě vítězství. Jakub Menšík přehrál Australana Rinkyho Hijikatu 6:3, 6:4 a Linda Nosková zdolala Dánku Claru Tausonovou 7:6, 6:2. Jiří Lehečka naopak podlehl Francouzi Arthuru Filsovi 1:6, 7:6, 3:6. Pozornost poutal také společný návrat Sereny a Venus Williamsových.

Na moskevský region mířilo přes 600 dronů, uvedl starosta ruské metropole

Na moskevský region útočilo v noci na dnešek 620 dronů, uvedl podle agentury AFP starosta Moskvy Sergej Sobjanin. Ruská protivzdušná obrana podle něj přes 180 bezpilotních prostředků v oblasti hlavního města zničila, zraněni byli tři lidé.

Kanada se snaží na poslední chvíli odvrátit americká cla

Kanada se na poslední chvíli snaží odvrátit nová americká cla, která mají vstoupit v platnost už ve středu. Vyjednavači obou zemí vedou ve Washingtonu intenzivní rozhovory, dohoda ale zatím nevznikla. Premiér Mark Carney označil jednání za velmi citlivá a odmítl zveřejňovat podrobnosti.

Hamás podle AFP potvrdil dodržování mírové dohody v Gaze, Izrael ji zatím odmítá

Teroristická organizace Hamás dnes podle agentury AFP potvrdila, že bude dodržovat mírovou dohodu v Pásmu Gazy. Izraelský premiér Benjamin Netanjahu však dohodu, která má zahájit druhou fázi plánu amerického prezidenta Donalda Trumpa na ukončení války v Pásmu Gazy, odmítá, připomíná agentura. V pondělí uvedl, že hodlá pokračovat v útocích na dosavadními boji zpustošenou oblast.

Mořské želvy na Floridě překonaly rekord v počtu hnízd

Na floridských plážích letos vzniká rekordní množství hnízd mořských želv. Karety obecné se rozmnožují ve vyšších počtech než kdy dříve, ochránci přírody ale upozorňují, že jejich návrat z kritického stavu ještě není u konce. Budoucnost populací navíc může ovlivnit oslabování ochrany ohrožených druhů ve Spojených státech.

Pokus o převzetí Hugo Boss nevyšel. Frasers přesto získala téměř polovinu firmy

Britská maloobchodní skupina Frasers Group zvýšila svůj podíl v německé módní společnosti Hugo Boss téměř na 48 procent. Nabídka na úplné převzetí však nezískala dostatečnou podporu ostatních akcionářů.

Hasičí se na východě Belgie snaží obklíčit nejhorší lesní požár v dějinách země

Hasiči, kteří na východě Belgie bojují s nejhorším lesním požárem v historii země, doufají, že se jim dnes podaří zasaženou lokalitu definitivně uzavřít tak, aby se oheň nemohl dál šířit. Požár v belgickém regionu Hautes Fagnes v blízkosti německých hranic od pátku spálil přibližně 3000 hektarů přírodního parku a stále se jej nepodařilo dostat plně pod kontrolu. Informovala o tom agentura AFP s odvoláním na místní úřady.

Americký torpédoborec zůstal v Jihočínském moři čtyři dny bez proudu

Americký raketový torpédoborec USS Benfold zůstal koncem července čtyři dny bez elektřiny v Jihočínském moři. Technická závada vyřadila nejen pohon plavidla, ale také klimatizaci, toalety, kuchyň a zásobování pitnou vodou. K incidentu došlo v době, kdy sílí obavy z tlaku na americké námořnictvo kvůli válce s Íránem a dalším globálním závazkům.

Sýrie obvinila Izrael z útoku na vojenské letiště v syrském Idlibu

Sýrie obvinila Izrael z útoku na opuštěné vojenské letiště Abú Zuhúr na severozápadě země v provincii Idlib, kde se nacházejí ozbrojené složky ministerstva obrany. Uvedl to podle agentury AFP blíže neupřesněný vojenský zdroj citovaný syrskou stanicí Al-Ichbáríja.

Ruský opoziční politik dostal 11 let vězení za kritiku války

Ruský opoziční politik Lev Shlosberg dostal trest 11 let a jeden měsíc v trestanecké kolonii. Soud ho uznal vinným z diskreditace armády a šíření údajně nepravdivých informací o válce na Ukrajině. Shlosberg vinu odmítá a tvrdí, že jde o politický proces.

Při ruském útoku v Charkovské oblasti zemřelo nejméně deset lidí

Při ruském raketovém útoku v obci Pečenihy v ukrajinské Charkovské oblasti zahynulo nejméně deset lidí, uvedl náčelník oblastní vojenské správy Oleh Syněhubov. Dalších osm osob bylo podle něj zraněno, poškozeno bylo deset rodinných domů. Ukrajina se pátým rokem brání rozsáhlé ruské invazi.

Vybombardujeme je, vyhrožuje Trump spojenci USA Ománu

Americký prezident Donald Trump odmítl prodloužit prozatímní dohodu s Íránem a prohlásil, že Teherán nepřistoupí na podmínky, které podle něj mohou ukončit válku. Zároveň pohrozil bombardováním Ománu, pokud bude podle něj překážet jednáním o obnovení dopravy v Hormuzském průlivu.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama