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

Pohřeb zavražděné dívky ve Francii doprovázely protesty proti selhání úřadů

Ve francouzském městečku Fleurance se v pátek konal pohřeb jedenáctileté Lyhanny, jejíž vražda otřásla celou zemí. Smutečního obřadu se kromě rodiny zúčastnily stovky místních obyvatel. Před radnicemi v regionu Gers vlály vlajky na půl žerdi a starostové vyzvali veřejnost k pietním shromážděním na podporu dívčiny rodiny.

Na sto tisíc lidí přišlo na první pochod komunity LGBT+ v Tel Avivu od roku 2023

Na sto tisíc lidí se v pátek v Tel Avivu podle místních úřadů účastnilo takzvaného pochodu hrdosti komunity LGBT+, šlo o první Pride parade v Tel Avivu od října 2023, kdy útokem teroristického hnutí Hamás začala válka v Pásmu Gazy. Informoval o tom server The Times of Israel (ToI). Některým lidem policie zabránila v účasti na tomto pochodu, protože přišli s protivládními symboly.

Kryptoburzy vydělaly na horečce kolem akcií SpaceX

Vstup SpaceX na burzu přitáhl pozornost i mimo tradiční finanční trhy. Kryptoburzy před IPO nabídly obchodníkům rizikové deriváty, přes které mohli sázet na budoucí cenu akcií firmy. Do těchto produktů přitekly miliardy dolarů ještě předtím, než se akcie SpaceX začaly veřejně obchodovat.

Izrael opět bombardoval jih Libanonu s tím, že Hizballáh porušuje příměří

Izraelská armáda dnes opět bombardovala jih Libanonu poté, co vyzvala obyvatele dvou desítek obcí v oblasti k evakuaci. Zdůvodnila to tím, že libanonské militantní hnutí Hizballáh opakovaně porušilo příměří, informovala agentura AFP s odvoláním na libanonskou státní tiskovou agenturu NNA. Izraelská armáda ráno na sociální síti X arabsky vyzvala k evakuaci obyvatele 14 obcí v okrese Nabatíja a šesti v okrese Džazín. Uvedla také, že Hizballáh "opakovaně porušil příměří" a že proti němu zasáhne. Předtím se rozezněly varovné sirény na severu Izraele, podle izraelské armády kvůli dronovým útoků z Libanonu.

Úbytek včel ohrožuje lidské zdraví i úrodu

Včely nejsou důležité jen pro výrobu medu. Jejich úbytek může mít přímé dopady na lidské zdraví, protože ovlivňuje dostupnost ovoce, zeleniny a dalších potravin bohatých na důležité živiny. Nejcitelněji se to projevuje v odlehlých oblastech, kde jsou lidé závislí především na vlastní zemědělské produkci.

Švýcaři budou hlasovat o omezení počtu obyvatel

Švýcarsko čeká referendum, které může výrazně zasáhnout do jeho migrační politiky i vztahů s Evropskou unií. Voliči budou rozhodovat, zda má země zastropovat počet obyvatel na 10 milionů. Firmy varují, že přísnější pravidla pro přistěhovalectví by mohla poškodit konkurenceschopnost jedné z nejbohatších ekonomik světa.

Cizí rozvědky podle Číny provádějí podmořskou špionáž pomocí želv a ryb

Zahraniční rozvědky využívají želvy a ryby vybavené senzory ke sběru citlivých dat a mapování podmořských zón čínského pobřeží. V pátek to podle agentury AFP uvedlo čínské ministerstvo státní bezpečnosti v příspěvku na sociálních sítích nazvaném V hlubinách moře se proudy chvějí. Rozvědky podle Pekingu používají i další nové špionážní vybavení a čínští rybáři by proto měli být ostražití a hlásit veškeré podezřelé předměty, které na moři naleznou.

Ukrajinský útok způsobil požár v ruském přístavu, jeden člověk zemřel

Ukrajinský dronový útok v noci na dnešek způsobil požár v přístavu Těmrjuk v jihoruském Krasnodarském kraji. Jeden člověk zemřel a tři další utrpěli zranění, informoval gubernátor Veniamin Kondratěv. Další útok podle místních úřadů způsobil požár v průmyslovém areálu v jihoruské Volgogradské oblasti, podrobnosti však zatím nejsou k dispozici, napsala agentura Reuters.

Ve Venezuele byl zabit šéf gangu Tren de Aragua, uvedl Trump. Caracas akci koordinoval s USA

Při společné americko-venezuelské operaci byl zabit šéf venezuelského gangu Tren de Aragua zvaný Niňo Guerrero, uvedl dnes na sociální síti Truth Social americký prezident Donald Trump. Informaci posléze potvrdila venezuelská vláda, podle níž byl Guerrero zabit na jihovýchodě Venezuely. Deník El País dnes napsal, že se to mohlo stát při velké operaci venezuelské armády před třemi dny u hranic s Brazílií a Guyanou.

Akcie SpaceX jsou na burze, předběžně naznačují růst alespoň o 28 procent

Na trhu Nasdaq ve Spojených státech jsou ode dneška veřejnosti k dispozici akcie americké společnosti SpaceX, kterou založil a vede podnikatel Elon Musk. V primární veřejné nabídce akcií (IPO) podnik získal 75 miliard dolarů (1,57 bilionu Kč), jde tak o největší IPO všech dob. Předběžné propočty ukazují, že akcie by mohly v úvodu obchodování zpevnit alespoň o 28 procent na 174 dolarů za kus, uvedla agentura Reuters.

Thajská princezna zemřela po letech v komatu

Thajská princezna Bajrakitiyabha Narendira Debyavati, nejstarší dcera krále Mahy Vajiralongkorna, zemřela ve věku 47 let. Oznámil to v pátek thajský královský palác. Princezna byla podle oficiálního prohlášení dlouhodobě vážně nemocná a téměř čtyři roky strávila v bezvědomí.

Evropa mizí pod betonem. Přírodu ztrácí rychleji, než se myslelo

Evropa přichází o krajinu výrazně rychleji, než ukazují oficiální statistiky. Nová studie odhalila, že skutečný rozsah úbytku půdy je téměř dvojnásobný oproti dosavadním odhadům. Vědci upozorňují, že pod betonem, asfaltem a novou zástavbou každoročně mizí mnohem více přírody i zemědělské půdy, než si evropské státy dosud uvědomovaly.

Ukrajinské a ruské úřady hlásí mrtvé a zraněné po dronových útocích nepřítele

Ruské útoky v ukrajinské Sumské oblasti v noci na dnešek zabily železničářku a další zranily. Dva mrtvé hlásí úřady v ruské Brjanské oblasti. Ukrajinské drony útočily také v Tatarstánu a zranily tři lidi, informoval šéf regionu Rustam Minnichanov. Ukrajinská armáda ohlásila zásah dvou ruských rafinérií a chemičky.

Nigerijská armáda za rok zabila přes 13.000 teroristů, tvrdí prezident Tinubu

Nigerijská armáda v uplynulém roce zabila více než 13.000 teroristů, prohlásil dnes prezident země Bola Tinubu. Zároveň podle něj od jeho nástupu do funkce v roce 2023 klesl počet obětí islamistického povstání o 81 procent. Informovala o tom agentura AFP.

Velké solné jezero skrývá podzemní zásoby sladké vody

Pod vysychajícím Velkým solným jezerem v americkém Utahu se nachází mnohem větší zásoba sladké vody, než se dosud předpokládalo. Vědci nově zmapovali podzemní systém, který sahá několik kilometrů pod dno jezera a může významně ovlivnit pohled na fungování této unikátní krajiny i možnosti boje s prachovým znečištěním.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama