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

Manželka španělského premiéra Sáncheze nesmí opustit zemi, čelí obvinění z korupce

Manželka španělského premiéra Pedra Sáncheze, Begoña Gómez, bude čelit soudnímu procesu kvůli obviněním z korupce. Rozhodl o tom soudce Juan Carlos Peinado, který jí zároveň zakázal opustit území Španělska.

USA si podle Vance přejí obrátit ve vztazích s Íránem nový list

Americký prezident Donald Trump chce ve vztazích s Íránem nový začátek. Přeje si, abychom obrátili list a změnili vztahy s íránským lidem, řekl dnes po prvním kole mírových jednání ve Švýcarsku americký viceprezident J.D. Vance, podle něhož v posledních hodinách rozhovory dost pokročily. Rozhovory o ukončení americko-izraelské války proti Íránu označil za historické. Informují o tom světové tiskové agentury.

Francie kvůli vedrům omezuje alkohol a zavírá školy

Francie kvůli vlně veder zpřísnila opatření v částech země s nejvyšším stupněm výstrahy. Úřady omezily pití alkoholu na veřejnosti, ruší některé venkovní akce a připravují záchranné složky i armádu na riziko požárů.

Správa Ruskem okupovaného Krymu zakázala prodej paliv na čerpacích stanicích

Správa na Ruskem okupovaném ukrajinském autonomním poloostrově Krym zakázala na všech čerpacích stanicích prodej pohonných hmot, které nyní zůstávají vyhrazeny jen pro vládní orgány. Na síti Telegram to dnes dopoledne oznámil Ruskem dosazený šéf Krymu Sergej Aksjonov.

Brichta na titul v KSW nedosáhl, šampion ho ukončil ve třetím kole

Leo Brichta ani při druhém pokusu nezískal titul organizace KSW. Na turnaji KSW 119 v polském Radomi nestačil na šampiona pérové váhy Patryka Kaczmarczyka, který si v závěru třetího kola došel pro výhru na škrcení. Český bojovník po zápase přiznal, že náročné shazování váhy výrazně ovlivnilo jeho přípravu i výkon.

Ukrajinský útok na Krym zabil čtyři lidi, tvrdí ruská okupační správa

Při ukrajinském útoku na Kerčský poloostrov na Krymu zahynuli čtyři lidé a dalších 28 jich utrpělo zranění. Na síti Telegram o tom dnes informoval Ruskem dosazený šéf okupovaného Krymu Sergej Aksjonov. Agentura TASS mezitím informovala o tom, že ukrajinské síly rovněž zasáhly trajekt v Kerčském průlivu. Po tomto dronovém útoku jeden člověk zahynul a další utrpěl zranění. Úžina odděluje Krym od ruského Krasnodarského kraje. Ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj, jehož se od února 2022 brání ruské invazi, na síti X oznámil, že Ukrajina v reakci na ruské útoky na Ukrajince zasáhla na Krymu a v Krasnodarském kraji ropná, logistická a vojenská zařízení.

Sucho v Arizoně způsobilo masivní úhyn ryb

Jedna z největších vodních nádrží v Arizoně se dostala na historické minimum. Mimořádně slabá sněhová sezona v povodí řeky Gila způsobila prudký pokles přítoku vody do přehrady San Carlos Reservoir, která je nyní zaplněna z méně než jednoho procenta. Následkem jsou rozsáhlé úhyny ryb i uzavření rekreační oblasti.

J. D. Vance přiletěl do Švýcarska na jednání o dohodě mezi USA a Íránem

Americký viceprezident J. D. Vance dnes ráno SELČ přiletěl do Švýcarska, aby pomohl formálně zahájit jednání o omezení íránského jaderného programu a o naplnění memoranda o ukončení války Spojených států proti Íránu. Informuje o tom agentura AP.

Gordon Ramsay bude poprvé dědečkem

Rodina Gordona Ramsayho se rozroste o dalšího člena. Jeho dcera Holly Ramsay oznámila, že s manželem Adamem Peatym čeká první společné dítě.

Izrael uvádí, že zabil dva členy Hamásu odpovědné za převod peněz do Gazy

Izraelská armáda uvádí, že zabila dva členy vojenského křídla teroristických organizací Hamás a Palestinský islámský džihád. Husajn Kadra a Muhammad Farra byli podle ní odpovědní za převod více než půl miliardy šekelů (3,6 bilionu Kč) do Gazy. Informuje o tom agentura Reuters a web deníku The Times of Israel.

Warming Stripes ukazují 80 let oteplování v Bruselu

Modré a červené pruhy dokážou během několika sekund ukázat, jak se mění klima. Právě na tom stojí iniciativa Show Your Stripes Day, která každoročně upozorňuje na rostoucí teploty po celém světě. Nová vizualizace pro Brusel zachycuje proměnu teplot od roku 1945 do roku 2025 a jasně ukazuje, že chladnější roky ustupují stále teplejším.

KOMENTÁŘ: Zoufalý Trump se chytil do íránské pasti. Memorandum to jen potvrzuje

USA a Írán ve středu podepsaly rámcovou dohodu o ukončení války, přičemž obě strany to prodávají jako své vítězství. Nejvíce však memorandum děsí republikány a Izrael. Důvod je prostý – americký prezident Donald Trump se v zoufalé snaze vymanit z nepopulárního konfliktu uchýlil k překvapivým ústupkům, které oslabují jeho, republikány i samotné Spojené státy.

Plavba Hormuzským průlivem zůstane bezplatná, prohlásil Trump

Plavba Hormuzským průlivem klíčovým pro dopravu ropy a plynu ze zemí Perského zálivu zůstane bezplatná i po uplynutí stávající 60denní lhůty. Na své sociální síti Truth Social to v noci na dnešek napsal prezident Spojených států Donald Trump. Írán naopak tvrdí, že chce od komerčních lodí vybírat poplatky za služby související s proplutím.

Nizozemsko rozstřílelo Švédsko a přiblížilo se postupu

Fotbalisté Nizozemska ve druhém zápase skupiny na mistrovství světa zabrali naplno. Po remíze s Japonskem porazili Švédsko vysoko 5:1 a udělali důležitý krok směrem k postupu do vyřazovací části. Dvěma góly se blýskli Brian Brobbey a Cody Gakpo, v závěru skóroval také Crysencio Summerville.

Po rozhodnutí Nawrockého odebrat řád Zelenskému vrací ocenění další Ukrajinci

Po pátečním rozhodnutí polského prezidenta Karola Nawrockého odebrat svému ukrajinskému protějšku Volodymyru Zelenskému nejvyšší polské vyznamenání se polská ocenění rozhodli vrátit také šéf kanceláře ukrajinského prezidenta Kyrylo Budanov a ukrajinský velvyslanec ve Varšavě Vasyl Bodnar. Jádrem sporu je Zelenského dekret, kterým přidělil jednotce ukrajinských speciálních sil za její úspěchy v nynější válce proti Rusku přídomek Hrdinové Ukrajinské povstalecké armády (UPA). To vyvolalo v Polsku pobouření, protože nacionalisté z UPA se za druhé světové války podíleli na masakrech Poláků.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama