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

Italský šlechtic je podezřelý z brutálních vražd v rámci „lidského safari“ v Sarajevu

Během obléhání Sarajeva měli někteří bohatí cizinci platit vysoké částky za možnost střílet na civilisty. Italská prokuratura nyní prověřuje několik podezřelých, mezi nimi i aristokrata z Milána. Vyšetřovatelé ale zatím nemají dost důkazů, aby kohokoliv postavili před soud.

Ukrajinské úřady informují o mrtvých a raněných po ruských útocích

Nejméně dva lidé byli zabiti a další dva zraněni při ruských útocích na Sumskou oblast na severovýchodě Ukrajiny, uvedla dnes ukrajinská policie. Jedno dítě podle úřadů zemřelo při ruském útoku v Dněpropetrovské oblasti. Podle ukrajinského vicepremiéra Oleksije Kuleby ruské drony zaútočily na dvě civilní lodě v Černém moři. Jednoho námořníka zabily, několik dalších zranily. Naopak o ukrajinských útocích informuje Moskva, aniž by upřesnila případné škody.

Tříletého chlapce v britské zoo napadl ve výběhu krokodýl, policie to šetří jako pokus o vraždu

Policie v hrabství Cambridgeshire potvrdila, že tříletého chlapce, který ve čtvrtek utrpěl život ohrožující zranění v zoologické zahradě Johnsons of Old Hurst nedaleko Huntingdonu, napadl ve svém výběhu krokodýl. Incident policie vyšetřuje jako pokus o vraždu a zadržela muže podezřelého z toho, že chlapce do krokodýlího výběhu vhodil.

V Tokiu hasiči evakuovali asi 300 žáků a učitelů z hořící základní školy

Na základní škole v Tokiu dnes vypukl požár, všech asi 300 studentů a učitelů bylo evakuováno do bezpečí, oznámily místní úřady. Podle japonských médií je lehce zraněno kolem deseti lidí. Agentura Kjódó uvedla, že většina ze zraněných se nadýchala kouře. Příčina požáru se vyšetřuje.

Hormuzským průlivem proplulo 25 lodí, pětina obvyklého provozu

Ve čtvrtek proplulo Hormuzským průlivem 25 lodí, uvedla dnes specializovaná platforma AXSMarine. Podle ní je to nejvíce od poloviny dubna, kdy průliv blokovaly americké a íránské síly, a zhruba pětinásobek denního průměru ze začátku června. Provoz je ale zhruba pětinový ve srovnání s obdobím těsně před začátkem války, kterou na konci února útokem na Írán rozpoutaly Spojené státy spolu s Izraelem.

Obnova rašelinišť zvyšuje pohlcování oxidu uhličitého

Rašeliniště patří mezi nejvýznamnější přírodní zásobárny uhlíku na Zemi. Když se ale odvodní kvůli lesnictví nebo zemědělství, začnou naopak uvolňovat velké množství skleníkových plynů do atmosféry. Nový výzkum ze severního Švédska ukazuje, že návrat vody do vysušených rašelinišť dokáže tento trend poměrně rychle zvrátit. Už během prvních dvou let po obnově začala krajina výrazně lépe pohlcovat oxid uhličitý.

Noční izraelské nálety v Libanonu zabily 16 lidí, uvedla libanonská agentura

Životy nejméně 16 lidí si v noci na dnešek vyžádaly izraelské nálety v Libanonu, uvedla libanonská státní tisková agentura. Izraelská armáda předtím podle médií oznámila, že na několika místech na jihu Libanonu útočila na ozbrojence Hizballáhu a jejich infrastrukturu.

Viceprezident J.D. Vance zatím do Švýcarska neodletí, jednat se dnes nebude

Americký viceprezident J.D. Vance prozatím neodcestuje do Švýcarska na jednání s Íránem, jak se původně plánovalo, oznámily tiskové agentury s odvoláním na Bílý dům. Švýcarské ministerstvo zahraničí následně uvedlo, že se americko-íránská jednání v letovisku Bürgenstock dnes neuskuteční, uvedla agentura Reuters. Odklad budí otázky ohledně toho, co bude dál s prozatimní dohodou s Íránem o ukončení války, poznamenala agentura AP.

Cena ropy dál klesá. Optimismus tlumí odložené rozhovory a trvající přestřelky mezi Izraelem a Hizballáhem

Doprava v Hormuzském průlivu se postupně obnovuje a ceny ropy klesají. Stále se do nich však propisuje nejistota ohledně finální dohody mezi USA a Íránem, o níž budou obě strany jednat během následujících 60 dní. Páteční rozhovory ve Švýcarsku byly odloženy. Izrael poslal letadla nad jižní Libanon, přičemž při bombardování zemřelo 16 lidí. Napětí mezi USA a židovským státem roste. Americký viceprezident J. D. Vance se ostře pustil do izraelských představitelů, kteří kritizovali prezidenta Donalda Trumpa za mírovou dohodu.

Letiště v Nigeru napadli ozbrojenci. Několikahodinové boje si vyžádaly 35 mrtvých

Pětatřicet lidí zemřelo při útoku ozbrojenců na Mezinárodní letiště Diori Hamani v nigerské metropoli Niamey. Mezi mrtvými jsou útočníci, vojáci i civilisté. Boje podle stanice Al-Džazíra trvaly několik hodin. K „sebevražednému útoku“ se přihlásila ozbrojená skupina napojená na Al-Káidu. Cílit měla na vojenskou základnu, která je součástí komplexu letiště.

Nejvyšší soud USA omezil zákaz zbraní pro příležitostné uživatele marihuany

Nejvyšší soud USA jednomyslně rozhodl ve prospěch muže z Texasu, který napadl federální zákaz držení zbraní pro uživatele nelegálních drog. Verdikt se týká hlavně příležitostných uživatelů marihuany a neznamená úplné zrušení zákona.

Cambridge Science Park čeká rozsáhlá proměna

Nejstarší vědecký park v Evropě se může během příštích desetiletí výrazně rozšířit. Trinity College Cambridge představila plán, který počítá s novými laboratořemi, veřejnými zelenými plochami, vodními prvky i lepším propojením s okolím. Projekt má přinést tisíce pracovních míst a zároveň posílit biodiverzitu a odolnost krajiny.

Tichá proměna přírody. AI odhalila znepokojivý trend

Umělá inteligence (AI) pomohla vědcům odhalit, jak výrazně klimatická změna ovlivňuje rostliny po celém světě. Nová studie ukázala, že doba kvetení se za posledních sto let posouvá v průměru o 2,5 dne za desetiletí. Na první pohled jde o nepatrnou změnu, podle odborníků však může narušit vztahy mezi rostlinami a opylovači, na nichž závisí fungování celých ekosystémů.

Apple se dohodl s Intelem na spolupráci při vývoji a výrobě čipů v USA

Americká technologická společnost Apple se dohodla s polovodičovou firmou Intel na spolupráci při vývoji a výrobě čipů ve Spojených státech. Na své sociální síti Truth Social to dnes oznámil americký prezident Donald Trump. Akcie Intelu na tuto zprávu reagovaly výrazným růstem.

Slovenský parlament začal kvůli vysokému dluhu země jednat o důvěře vládě

Slovenský parlament začal dnes dopoledne jednat o návrhu vlády, aby jí zákonodárný sbor v souvislosti s vysokým zadlužením země vyslovil důvěru. Poslanci by o žádosti kabinetu premiéra Roberta Fica měli hlasovat ještě dnes. Vládní většina v úvodu schůze prosadila omezení délky rozpravy maximálně na 12,5 hodiny. Fico už ve středu řekl, že hlasování považuje za formalitu, neboť jeho vláda se ve 150členné sněmovně opírá o 78 poslanců, tedy o většinu tří hlasů. Rozpravu už v jejím začátku provázely slovní přestřelky mezi vládním a opozičním táborem.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama