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

Demonstranti se střetli s albánskou policií při protestech proti resortu Jareda Kushnera v Albánii

Albánské protesty proti plánovanému luxusnímu resortu spojenému s Jaredem Kushnerem přerostly v otevřený střet s policií. Demonstranti kritizují možné poškození chráněné přírody, nejasnosti kolem vlastnictví pozemků i celkově korupční poměry v zemi. Hnutí, které si říká "plameňáková revoluce", už téměř dva měsíce tlačí na vládu premiéra Ediho Ramy.

V Kongu si ebola vyžádala už více než 1000 obětí, počet nakažených přesáhl 2500

Počet potvrzených obětí eboly v Kongu vzrostl na 1033 a počet nakažených dosáhl 2536, uvedla dnes agentura Reuters s odvoláním na oficiální údaje zveřejněné ve středu v noci. Předchozí bilance uváděla 999 mrtvých a 2423 nakažených. Podle Reuters jde o nejrychleji se šířící epidemii eboly v historii.

Sněmovna USA schválila návrh obranného rozpočtu ve výši 1,15 bilionu dolarů

Americká Sněmovna reprezentantů ve středu těsnou většinou schválila návrh obranného rozpočtu v rekordní výši 1,15 bilionu dolarů (24,4 bilionu Kč). Návrh rovněž zahrnuje ustanovení o užší spolupráci Pentagonu s Izraelem či přejmenování amerického ministerstva obrany na ministerstvo války. Opatření navzdory výhradám demokratů prošlo dolní komorou Kongresu v poměru 216 ku 212 hlasům. Píší o tom agentury Reuters a AP.

Milan Petržela ukončil profesionální fotbalovou kariéru

Milan Petržela po více než dvou desetiletích uzavřel profesionální fotbalovou kariéru. Rekordman v počtu ligových startů odehrál v nejvyšší soutěži 537 zápasů a získal řadu trofejí. Ve 43 letech se rozhodl skončit, protože podle svých slov už mu fotbal nepřinášel stejnou radost jako dříve.

Francouzské úřady kvůli požáru u Bordeaux evakuovaly tisíce lidí

Francouzské úřady kvůli lesnímu požáru na pobřeží Atlantiku u Bordeaux preventivně evakuovaly 10.000 turistů a asi 1000 obyvatel. Informovala o tom agentura DPA s odvoláním na prohlášení departementu Gironde z dnešního rána. Server regionálních rozhlasových stanic ici.fr s odvoláním na své zdroje uvedl, že evakuovaných je celkem takřka 12.000 a že požár u obce Saumos západně od Bordeaux se rozšířil na 2400 hektarů. Portál departementu je v současné době nedostupný.

Zástupci států EU podpořili 21. balík sankcí proti Rusku, Řecko stáhlo blokaci

Zástupci států EU dnes podpořili přijetí 21. balíku sankcí proti Rusku za jeho agresi vůči Ukrajině, potvrdil unijní diplomat. Nová omezení se dlouho nedařilo schválit zejména kvůli výhradám, které mělo Řecko v souvislosti s omezením přepravy ruského zkapalněného plynu (LNG), což by podle Atén citelně zasáhlo řeckou lodní dopravu. Nakonec si Řecko podle informací ČTK vyjednalo určité ústupky.

Ukrajina a Rusko hlásí mrtvé po útocích protivníka i útoky na infrastrukturu

Ruský útok v ukrajinské Sumské oblasti si v noci na dnešek vyžádal jednoho mrtvého. Rozsáhlému útoku čelila také Oděsa. V Rusku a na okupovaném poloostrově Krym zemřeli tři lidé, v Uljanovské oblasti zasáhl dron objekt infrastruktury. Informovaly o tom dnes ukrajinské a ruské úřady.

Válka s Íránem už USA stála 37,5 miliardy dolarů. Hegseth požádal Kongres o další finance

Válka s Íránem už USA vyšla přibližně na 37,5 miliardy dolarů (zhruba 794 miliard korun), odhadl v úterý na dotaz zákonodárců americký ministr obrany Pete Hegseth. Ve skutečnosti však mohou být výdaje ještě vyšší, odhad totiž nezahrnuje náklady na opravu poškozených vojenských základen na Blízkém východě. Hegseth navíc vyvolal pobouření, když Kongres požádal o dalších 87 miliard dolarů (asi 1,84 bilionu korun).

Ministři zahraničí USA a Ruska jednali o konfliktu na Ukrajině i vztazích

Americký ministr zahraničí Marco Rubio dnes ve filipínské Manile jednal se svým ruským protějškem Sergejem Lavrovem o válce na Ukrajině, ale také o normalizaci vztahů jejich zemí. Rusko je podle Lavrova připravené na urovnání konfliktu, ministr ale zároveň varoval před americkými dodávkami zbraní na Ukrajinu, napsaly dnes agentury.

Trump vzdal hold vojákům padlým na Blízkém východě. Ještě předtím pohrozil Íránu

Těla čtyř amerických vojáků zabitých na Blízkém východě se ve středu vrátila do Spojených států v rakvích pokrytých vlajkami. Takzvaného důstojného převozu se účastnil i prezident Donald Trump, který se soukromě setkal s rodinami padlých. Přiznal, že to bylo „velmi těžké“. Ještě předtím přitom hrozil Íránu eskalací, která by ohrozila další tisíce amerických vojáků na Blízkém východě. Šéf Bílého domu trval na tom, že Američaům válka nevadí. Průzkumy však ukazují něco jiného.

USA provedly další vlnu útoků na Írán, podle Teheránu zahynuli dva lidé

Spojené státy dokončily další vlnu vzdušných úderů na Írán. Na síti X to oznámilo oblastní velitelství amerických sil na Blízkém východě (CENTCOM). Útok začal ve středu v 17:30 východoamerického času (23:30 SELČ) a trval pět hodin. Výbuchy byly dosud hlášeny z oblastí jihoíránských měst Búšehr, Ahváz a Sírík, uvedla agentura Reuters s odvoláním na íránská média. Při americkém vzdušném úderu na hraniční přechod Šalamčeh mezi Íránem a Irákem zahynuli dva lidé. S odkazem na bezpečnostní zdroj to sdělila íránská agentura SNN. Kuvajt mezitím sdělil, že čelil íránskému dronovému útoku.

Hútíové udeřili na saúdské tankery, v Hormuzu explodovala loď

Jemenští povstalci Hútíové v Rudém moři zaútočili na dva saúdské ropné tankery, které podle nich narušily jejich blokádu. Americký prezident Donald Trump pohrozil, že pokud rebelové zablokují Rudé moře, tak se „o ně postará“. Jeden ze tří tankerů, který se snažil proplout Hormuzským průlivem, explodoval. USA mezitím zahájily další vlnu úderů na Írán, na což ropa reagovala růstem.

Evropská unie povolila spojení Paramountu a Warner Bros.

Evropské úřady schválily převzetí Warner Bros. Discovery společností Paramount Skydance. Hodnota samotné akvizice dosahuje 81 miliard dolarů, po započtení dluhu se celý obchod pohybuje kolem 110 miliard. Spojení dvou hollywoodských gigantů však stále čelí právním překážkám ve Spojených státech.

Michelinský restauratér v Koreji sypal do jídla mravence, hrozí mu rok vězení

Jihokorejská prokuratura navrhla roční trest vězení pro majitele restaurace oceněné dvěma michelinskými hvězdami, který podle obžaloby několik let podával hostům dezerty zdobené mravenci.

Nicolás Maduro se znovu postavil před americký soud kvůli obchodu s drogami

Sesazený venezuelský prezident Nicolás Maduro se ve středu znovu objevil před federálním soudem v New Yorku. Spolu se svou manželkou Cilií Flores čelí obvinění z rozsáhlého pašování kokainu do Spojených států. Oba vinu odmítají a jejich obhajoba chce napadnout nejen samotnou obžalobu, ale také způsob Madurova zadržení.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama