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

Požár historické radnice v Limoges ve Francii: Policie zadržela muže s vazbami na krajní levici

Francouzská policie zadržela muže podezřelého z účasti na žhářském útoku, při němž během víkendových nepokojů lehla popelem historická radnice ve městě Limoges ve střední Francii. Zadržený má podle vyšetřovatelů vazby na krajně levicová hnutí. Případem se zabývají také protiteroristické složky, které prověřují, zda nešlo o teroristický čin.

Ruské útoky na Ukrajině zabily nejméně devět lidí, Polsko kvůli náletům vyslalo stíhačky

Nejméně tři lidi připravil o život a dalších šest osob zranil ruský útok během noci na dnešek na výrobní závod a sklad u města Obuchiv v Kyjevské oblasti, informovali záchranáři z ukrajinské služby pro mimořádné situace (DSNS). Další tři lidi zabil a čtyři zranil ruský dron, který u obce Čabany poblíž metropole zaútočil na auta u nákupního střediska u dálnice spojující Kyjev s Oděsou, oznámila ukrajinská prokuratura. Jednu oběť a šest raněných si vyžádal útok ruského dronu na čerpací stanici na rozhraní Kyjeva a Kyjevské oblasti, uvedl starosta Vitalij Kličko.

Bouře jsou stále ničivější. Které části světa jsou nejohroženější?

Bouře na celém světě nabírají na síle, mění své obvyklé trasy a ohrožují stále více lidí. Podle nejnovější zprávy WorldRiskReport za jejich rostoucí ničivostí stojí především klimatické změny způsobené lidskou činností. Vědci upozorňují, že extrémní počasí zasahuje i oblasti, kterým se podobné katastrofy dosud vyhýbaly. Zvláště zranitelné přitom zůstávají chudší země, které mají omezené možnosti ochrany obyvatel.

Kallas: Rusko nevítězí na bojišti, stupňuje proto hybridní útoky

Rusko podle šéfky unijní diplomacie Kaji Kallas na bojišti na Ukrajině nevítězí, a ruský prezident Vladimir Putin proto místo toho bezostyšně útočí na civilisty a stupňuje hybridní útoky v Evropě. Kallas to dnes uvedla ve svém projevu k europoslancům na plenárním zasedání ve Štrasburku. Podle ní je zapotřebí silná a jednotná evropská reakce.

Tvůrci Koralíny chystají velkolepou fantasy. Na filmu Wildwood pracovali sedm let

Studio LAIKA, které stojí za animovanými filmy Koralína a svět za tajnými dveřmi nebo Kubo a kouzelný meč, dokončilo svůj dosud nejrozsáhlejší projekt. Fantasy dobrodružství Wildwood: Tajemství zakázaného lesa vznikalo sedm let a podílelo se na něm více než tisíc lidí. Film vytvořený technikou loutkové animace dorazí do českých kin 29. října, první předpremiéry však začnou už tento pátek.

Evropou se valí vlna hněvu. Násilné protesty rozdmíchala ekonomická frustrace

Evropou se šíří vlna protestů proti drahému bydlení, rostoucím životním nákladům a zhoršujícím se veřejným službám. O víkendu vyšly do ulic statisíce lidí, přičemž nejbouřlivější demonstrace zažila Francie. Nespokojenost se však projevila také v Itálii, Španělsku, Portugalsku, Belgii či Albánii. Ekonomové varují, že vlády mají kvůli vysokému zadlužení stále méně možností, jak obyvatelům ulevit.

Policie v Lisabonu a Portu vyklidila tábory protestující proti krizi bydlení

Policie v Lisabonu a Portu dnes časně ráno donutila několik stovek lidí opustit dvě náměstí, kde v předchozích dnech postavili stany, aby tak protestovali proti krizi bydlení. Zatčeno bylo několik desítek lidí, informovala agentura AFP. Asi stovka demonstrujících už avizovala, že protestní tábor v portugalské metropoli obnoví.

Korálové útesy produkují při rozmnožování triliony vajíček

Korálové útesy v Indickém a Tichém oceánu mají obrovskou schopnost rozmnožování. Během jediného období mohou koráli vyprodukovat přibližně 3,5 trilionu vajíček. Nový výzkum ukazuje, které druhy mají největší podíl na obnově útesů a proč je jejich ochrana zásadní pro budoucnost mořských ekosystémů.

Trumpovi zmocněnci mají v Oslu jednat se Zelenským o válce na Ukrajině

Zvláštní zmocněnci amerického prezidenta Donalda Trumpa Steve Witkoff a Jared Kushner dnes budou v Oslu jednat o možnostech ukončení ruské války proti Ukrajině, oznámila norská vláda. Do Osla dnes přicestuje ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj.

Havlíček připustil zastropování cen elektřiny. Česko chce pomoc od EU

Česko společně s dalšími zeměmi visegrádské čtyřky žádá Evropskou unii o dočasnou výjimku, která by umožnila využít evropské fondy na podporu průmyslových podniků zasažených vysokými cenami energií. Ministr průmyslu a obchodu Karel Havlíček zároveň připustil, že pokud elektřina dál zdraží, vláda by mohla přistoupit k zastropování cen u výrobců i obchodníků.

Zelenskyj obvinil USA z blokování raket pro Ukrajinu. Trump se do něj ostře pustil

Ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj obvinil Spojené státy z úmyslného zdržování dodávek raket protivzdušné obrany Patriot. Zbraně, které už zaplatily evropské země, podle něj čekají pouze na americký souhlas. Napětí mezi Kyjevem a Washingtonem navíc prohlubují spory o sdílení zpravodajských informací. Americký prezident Donald Trump mezitím zpochybnil Zelenského schopnost vyjednávat o míru.

Ukrajinské drony útočily v Rusku, zřejmě na stanici ropovodu Družba

Ukrajinské drony zasáhly v ruské Tambovské oblasti blíže neupřesněný podnik, ve kterém vypukl požár, oznámil dnes gubernátor regionu Jevgenij Pervyšov. Podle zpráv na sociálních sítích se terčem stala přečerpávací stanice Nikolskoje, která je součástí ropovodu Družba, uvedl server BBC News. Ukrajina se k těmto zprávám zatím nevyjádřila.

Útok dronů na tržiště v oblasti Abyei nepřežilo nejméně 73 lidí

Nejméně 73 lidí zabily v pondělí drony na tržišti v oblasti Abyei mezi Súdánem a Jižním Súdánem. Agentuře Reuters to řekl místní dočasný ministr informací Yohana Akol Ngor, podle něhož za útokem stála súdánská armáda. Tvrzení ale podle agentury ničím nedoložil. Region Abyei si nárokují Súdán i Jižní Súdán.

Paříž a další francouzská města zavedly noční zákaz vycházení. Policie přiznala selhání

Francie po víkendové vlně násilností zavádí v několika městech noční zákazy vycházení. Nepokoje, při nichž demonstranti zapalovali budovy a rabovali obchody, přiměly vládu k mimořádným opatřením. Policie přiznala, že v některých městech ztratila kontrolu. Zadrženo bylo přes 2 500 lidí a škody dosahují stovek milionů eur.

Nechali vyhladovět 190 dětí. Keňský vůdce sekty byl uznán vinným z vraždy

Více než 400 těl v mělkých hrobech, děti umírající hlady a náboženský vůdce, který svým následovníkům sliboval cestu do nebe. Keňský soud v pondělí 19. října uznal kazatele Paula Mackenzieho a dalších 28 členů jeho sekty vinnými z vraždy 191 lidí, z nichž 190 byly děti. Jeden z nejotřesnějších případů náboženského extremismu posledních let tak dospěl k zásadnímu verdiktu.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama