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

Zabil 13 lidí na vojenské základně. Trump schválil jeho popravu

Americký prezident Donald Trump schválil popravu bývalého armádního psychiatra Nidala Hasana, který při střelbě na základně Fort Hood v roce 2009 zabil 13 lidí a další desítky zranil. Trest má vykonat armádní popravčí četa. Pokud k popravě dojde, bude první v americkém vojenském systému od roku 1961.

Na jihu USA vědci objevili pět nových druhů sladkovodních mlžů

Výzkumníci na jihu Spojených států rozpoznali pět dosud neznámých druhů sladkovodních mlžů. Živočichové z rodu Obovaria žijí jen v konkrétních oblastech a jejich přesné určení může pomoci lépe chránit říční ekosystémy i samotné vzácné druhy.

Ruské zlato zaplavuje Hongkong. Západní sankce překreslily mapu obchodu se slitky

Ruské zlato proudí do Hongkongu rekordním tempem, uvedli analytici. Tento trend ukazuje, jak ekonomické sankce po začátku války na Ukrajině přesměrovaly ruský obchod. Překvapivé to ale není. Hongkong totiž platí za vstupní bránu pro zlato do Číny, která na ruské slitky neuvalila sankce. Před rokem 2022 byl hlavním odběratelem ruského zlata Londýn.

Litevský parlament hlasoval pro zrušení ústavního zákazu jaderných zbraní

Litevský parlament v prvním ze dvou potřebných hlasování schválil zrušení zákazu rozmístit jaderné zbraně v pobaltské zemi. Uvedla to dnes agentura Reuters. Aby zrušení zákazu vstoupilo v platnost, je nezbytné druhé hlasování, které má následovat za tři měsíce, 12. ledna, napsala ruská státní agentura TASS.

Americký regulátor chystá pravidla pro obchodování s kryptem na páku

Spojené státy připravují nový rámec pro kryptoměnové obchody s využitím páky a financování. Úřad CFTC otevřel veřejnou konzultaci, která má pomoci určit podmínky pro obchodní platformy i ochranu jejich zákazníků. Součástí záměru je také zvláštní registrační kategorie pro kryptoměnové trhy.

Írán může po stažení USA v Iráku rozjet nebezpečnou hru, obávají se experti

Stažení amerických sil z Iráku vytvořilo podle odborníků bezpečnostní vakuum v Iráckém Kurdistánu (KRI). Tento poloautonomní region spoléhal na ochranu Washingtonu, nyní ho však ohrožují vnitřní politické rozbroje a Írán, který by mohl odchodu USA využít.

Soul potvrdil, že miny na hranicích položila KLDR, a žádá po ní omluvu

Jihokorejská armáda dospěla k závěru, že Severní Korea nastražila miny, které před dvěma týdny na hranici obou států zranily tři jihokorejské vojáky. Armáda současně KLDR vyzvala, aby se omluvila a odstranila další miny, napsala v pondělí agentura AP. Soul obvinil Pchjongjang z výbuchů min i v srpnu 2015, kdy byli zmrzačeni dva jihokorejští vojáci.

Bitva o jednu z nejdůležitějších námořních tepen světa: Jemenská armáda spustila mohutnou ofenzivu

Jemenské provládní síly podporované letectvem koalice vedené Saúdskou Arábií spustily rozsáhlou ofenzivu proti Hútíům a získaly zpět pod kontrolu strategicky důležitý průliv Báb Al-Mandáb. Také vstoupily do města Mokka na pobřeží Rudého moře.

Drony zasáhly dvě lodi v ekonomické zóně Bulharska, uvedla prezidentka

Drony zasáhly dvě lodi v ekonomické zóně Bulharska, uvedla dnes podle agentury Reuters kancelář prezidentky Ilijany Jotové. Bulharská média píší o bezprecedentním koordinovaném útoku na obchodní plavidla v Černém moři. Jedna loď se podle nich potopila, druhou zachvátil požár.

USA narychlo stáhly bombardéry z britské základny kvůli bezpečnostní hrozbě, tvrdí Trump

Spojené státy narychlo stáhly své bombardéry B-1 z britské základny RAF Fairford. Donald Trump nyní potvrdil, že důvodem byla konkrétní bezpečnostní hrozba a že Washington dokonce ví, kdo za ní stojí. Americký prezident ji spojil s Íránem, Teherán ale jakýkoliv podíl odmítá.

Ukrajina vyslala na moskevský region 650 dronů, dva mrtví

Nejméně dva mrtvé si vyžádaly ukrajinské útoky na moskevský region v noci na dnešek. Vyplývá to z informací gubernátora Moskevské oblasti Andreje Vorobjova. Podle starosty ruského hlavního města Sergeje Sobjanina vyslala Ukrajina na ruský region 650 dronů. Podle něj protivzdušná obrana velkou část bezpilotních strojů zlikvidovala ve velké vzdálenosti a 161 dronů do dnešního rána sestřelila, když se blížily k Moskvě. Podle agentury TASS začal v regionu po útoku dronem hořet sklad. Vorobjov zmínil i poškozené domy a vytlučená okna. V noci útočilo i Rusko, které zasáhlo most přes Dněpr v Záporoží.

Zemřel spisovatel Jeffrey Archer. Autor bestsellerů a bývalý politik, který strávil dva roky ve vězení

Britský spisovatel a bývalý konzervativní politik Jeffrey Archer zemřel ve věku 86 let. Autor, jehož knih se po celém světě prodalo přes 300 milionů výtisků, prožil mimořádně úspěšnou literární kariéru, ale také jeden z největších politických skandálů své doby. Kvůli lžím v soudním procesu skončil na dva roky ve vězení.

Americké služby zpomalují. Firmy se potýkají s dražšími palivy

Americký sektor služeb v září pokračoval v růstu, jeho tempo ale polevilo. Podniky zároveň čelily rostoucím nákladům a pomalejším dodávkám. Cenový index průzkumu ISM vystoupal nejvýše od července 2022 a mezi problémy, které firmy zmiňovaly nejčastěji, patřila drahá paliva.

Verity s Anne Hathaway ovládla severoamerická kina. Novinka Toma Cruise zaostala

Thriller Verity s Anne Hathaway a Dakotou Johnson ovládl víkendový žebříček tržeb kin v USA a Kanadě. Adaptace románu Colleen Hoover při premiéře utržila přibližně 32,6 milionu dolarů. Výrazně tak předstihla novinku Digger, která navzdory Tomu Cruisovi v hlavní roli odstartovala s osmi miliony a skončila pátá.

Volby v Lotyšsku vyhrála Sjednocená kandidátka. Sama většinu nezískala

Parlamentní volby v Lotyšsku vyhrála Sjednocená kandidátka premiéra Andrise Kulbergse. Získala přes 35 procent hlasů a 41 ze 100 poslaneckých křesel. Uskupení, které podporuje Ukrajinu, má před ostatními stranami výrazný náskok, k samostatné většině mu ale deset mandátů chybí.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama