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

Ebola se v Kongu může šířit dál. Úřady čekají na potvrzení kmene viru

Ve východní provincii Ituri v Demokratické republice Kongo vypukla nová epidemie eboly. Podle dosavadních údajů bylo zaznamenáno přibližně 246 případů nákazy a 65 úmrtí.

Bohatí investoři hledají jistotu ve staré ekonomice

Rodinné investiční kanceláře se stále víc zajímají o tradiční podniky s hmotným majetkem. Prodejci techniky, rybí farmy nebo zemědělské firmy sice nepůsobí tak lákavě jako technologické start-upy, investorům ale nabízejí stabilitu, hotovostní tok a menší riziko rychlého zastarání kvůli umělé inteligenci.

Eurovize slaví 70 let. Velké finále hostí Vídeň

Eurovize míří do velkého finále. Jubilejní 70. ročník soutěže se koná ve Vídni a nabídne vystoupení 25 zemí. Na jednu z nejsledovanějších hudebních událostí roku ale vrhá stín politické napětí kolem letošní účasti Izraele.

Na severovýchodě Konga propukla epidemie eboly, hlášeno je 65 úmrtí

Na severovýchodě Konga v provincii Ituri propukla epidemie eboly, oznámilo dnes na síti X africké Středisko pro kontrolu a prevenci nemocí (CDC). Oznámeno bylo 65 mrtvých a bezmála 250 případů s podezřením na nákazu virem.

Vedra v Indii a Pákistánu mění představu o normálním počasí

Jarní vlny veder v Indii a Pákistánu, během nichž teploty dosahují až 40 stupňů Celsia, brzy nebudeme považovat za extrémní výkyvy, ale za běžné podmínky před monzunovým obdobím. Tvrdí to odborníci z organizace World Weather Attribution, mezinárodní vědecké skupiny analyzující roli klimatické krize způsobené člověkem v extrémních projevech počasí.

Rusko a Ukrajina si vyměnily po 205 válečných zajatcích

Rusko a Ukrajina si vyměnily po 205 válečných zajatcích, oznámilo dnes dopoledne ruské ministerstvo obrany podle státní agentury TASS. Ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj výměnu potvrdil, když na platformě Telegram informoval o návratu 205 ukrajinských vojáků. Je to podle něj první fáze výměny 1000 zajatců na každé straně.

USA údajně nepošlou do Polska nové vojáky, podle Varšavy se to týká SRN

Spojené státy zrušily záměr dočasně vyslat do Polska 4000 vojáků ze základen v USA, píše agentura Reuters s odvoláním na dva nejmenované americké činitele. Rozhodnutí přichází dva týdny poté, co Pentagon oznámil stažení 5000 vojáků z Německa. Překvapivý krok podle Reuters vyvolává otázky ohledně očekávaného snížení americké vojenské přítomnosti v Evropě. Polský vládní mluvčí Adam Szlapka ale uvedl, že američtí vojáci působí v Polsku na rotační bázi a že Varšava nemá žádné potvrzení toho, že by se na tomto principu něco změnilo. Náměstek polského ministra obrany Cezary Tomczyk na síti X napsal, že nevyslání nových vojáků nedolehne na Polsko, ale na Německo.

Trump odletěl z Pekingu po jednání se Siem, oba summit označili za úspěch

Prezidentský speciál Air Force One s americkým prezidentem Donaldem Trumpem dnes zamířil z Pekingu zpět do Washingtonu. Trump během první návštěvy americké hlavy státu v Číně za bezmála deset let jednal čínským prezidentem Si Ťin-pchingem o obchodu, Blízkém východu či Tchaj-wanu. Si podle Trumpa vyjádřil ochotu pomoci vyjednat konec války s Íránem a otevření Hormuzského průlivu. Čínský lídr označil Tchaj-wan za nejdůležitější bod čínsko-amerických vztahů. Oba státníci summit podle médií považují za úspěšný.

Čína podle Trumpa souhlasila s nákupem americké ropy

Ceny ropy v pátek vzrostly poté, co americký prezident Donald Trump po rozhovorech se svým čínským protějškem Si Ťin-pchingem prohlásil, že Čína souhlasila s nákupem ropy z USA. Peking má zájem na znovuotevření Hormuzského průlivu a staví se proti jeho militarizaci i vybírání poplatků za proplutí.

U dánských břehů vyplavilo moře mrtvou velrybu; zjišťuje se, zda je to Timmy

U dánského ostrova Anholt vyplavilo moře mrtvou velrybu. Zvíře leží zhruba 75 metrů před pobřežím a uhynulo pravděpodobně už před nějakou dobou, informovala dánská tisková agentura Ritzau s odvoláním na úřad pro ochranu životního prostředí Miljöstyrelsen. Německá média spekulují, že by se mohlo jednat o keporkaka s přezdívkou Timmy, který několikrát uvázl na severu Německa a po náročné záchranné akci byl vypuštěn do Severního moře.

Nejvyšší soud v USA dočasně zachoval přístup k potratové pilulce online

Nejvyšší soud USA rozhodl, že potratová pilulka mifepriston zůstane i nadále dostupná poštou. Jedná se o nejběžnější metodou interrupce v USA, zejména ve státech, kde jsou potraty zakázány. Jsou tak proveditelné bez nutnosti návštěvy lékaře.

Orli mořští se vrátí na Exmoor

Na jihozápad Anglie se po více než sto letech vrátí orli mořští. Natural England schválila vypuštění až dvaceti ptáků v národním parku Exmoor. Projekt navazuje na úspěšnou reintrodukci na ostrově Wight, ale část farmářů varuje před možnými útoky na jehňata a ekonomickými ztrátami.

Weiss se vrací k reprezentaci Slovenska

Vladimír Weiss se po čtrnácti letech vrací na lavičku slovenské reprezentace. Slovenský fotbalový svaz ho vybral jako nástupce Francesca Calzony, kterému po neúspěšné baráži o mistrovství světa skončila smlouva. Zkušený trenér podepsal kontrakt do listopadu 2027 a tým povede už v červnových přípravných zápasech proti Maltě a Černé Hoře.

Počet obětí ruského útoku na Kyjev stoupl na 24, uvedli ukrajinští záchranáři

Počet zabitých při ruském vzdušném útoku na Kyjev v noci na čtvrtek vzrostl na 24, mezi mrtvými jsou tři děti. Oznámila to dnes ráno Státní služba pro mimořádné situace (DSNS). Záchranáři pokračují v pátracích a záchranných operacích. Dalších 47 lidí včetně dvou dětí je zraněných.

Stát znovu nabízí lidem Dluhopisy Republiky

Ministerstvo financí po letech znovu spustilo prodej státních dluhopisů pro domácnosti. Lidé mohou od čtvrtka investovat do tří typů obligací, a to do pětiletého fixního dluhopisu, pětiletého protiinflačního dluhopisu a tříměsíčního Flexi Bondu. Stát chce v první emisi získat zhruba dvacet miliard korun.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama