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

Zemřel norský král Harald V., bylo mu 89 let

Po vleklých zdravotních problémech zemřel nejstarší evropský panovník, norský král Harald V., který byl od minulého pondělí v nemocnici v Oslu. Bylo mu 89 let. Oznámil to dnes podle agentur královský palác. Po jeho smrti se jeho syn Haakon VIII. stává novým norským králem.

Ukrajina a Rusko informují o mrtvých a raněných po nočních útocích

Noční ruské útoky zabily nejméně dva lidi v Dněpropetrovské oblasti na jihovýchodě Ukrajiny, uvedl šéf oblastní správy Oleksandr Hanža. V Chersonu ruský dron zabil 61letého muže, oznámil náčelník městské správy Jaroslav Šaňko. Ve městě Sumy ruské letecké bomby zabily stejně starého muže a zranily sedm lidí, uvedl náčelník regionální správy Oleh Hryhorov. Ruský dron ve městě Zmijiv u Charkova zabil ženu a zranil její dceru a další ženu, informovala prokuratura. Ruskem dosazená správa zase hlásí čtyři zraněné po dronovém útoku na obytný dům v Sevastopolu na okupovaném Krymu.

Katastrofa v Nepálu a Číně má už 472 obětí. Hrozí další ničivá povodeň

Jezero, které se vytvořilo po středečním sesuvu části ledovce na hranici mezi Čínou a Nepálem, dnes začalo přetékat. Hrozí další povodeň, která může zasáhnout oblasti, jež už před dvěma dny poničil příval vody, varovala čínská stanice CCTV. Čínské úřady přerušily záchranné práce v postižené oblasti. Stoupající hladiny řek už potvrdily také nepálské úřady, které rovněž přerušily záchranné práce, napsala agentura Reuters.

Trump nařídil přejmenovat Ontarijské jezero na Americké jezero

Americký prezident Donald Trump podepsal výnos nařizující přejmenování Ontarijského jezera na Americké jezero, informují agentury AP a Reuters. Se změnou názvu jezera na hranici s Kanadou přišel v době vyhrocující se obchodní války se sousední zemí. Nový název bude závazný pro americké úřady, nikoli pro Kanadu, uvedla AP.

Írán a Katar jednaly o obnovení diplomatických vztahů s USA

Íránský ministr zahraničí Abbás Arakčí se včera v Teheránu setkal s katarským premiérem a ministrem zahraničí Muhammadem bin Abdarem Rahmánem Sáním ve snaze oživit diplomatická jednání mezi Íránem a Spojenými státy, v nichž Katar dlouhodobě působí jako klíčový zprostředkovatel. Informovala o tom agentura Reuters s odvoláním na katarské ministerstvo zahraničí. Klíčovým tématem rozhovorů byla také otázka Hormuzského průlivu.

V Petrohradu vybuchl automobil, na místě zahynul ruský důstojník

V Petrohradu dnes zahynul při výbuchu auta vysoce postavený ruský důstojník, jeho manželka byla těžce raněna, oznámil místní server Fontanka. Totožnost oběti úřady neupřesnily. Podle očitých svědků kolem desáté hodiny ráno explodovala ve voze nastražená nálož, když za volantem seděl podplukovník. Výbuch utrhl obětem nohy; voják zahynul na místě, jeho ženu převezli do nemocnice, kde bojují o její život, napsal portál. Podle Fontanky šlo o důstojníka letectva a protivzdušné obrany. Telegramový kanál 112 píše, že obětí se stal vojenský pilot.

Rusko zasáhlo nákupní středisko v Charkově, úřady hlásí jednu oběť a raněné

Nejméně jednoho mrtvého a pět raněných si vyžádal ruský útok na nákupní středisko v Charkově na východě Ukrajiny, oznámil náčelník oblastní správy Oleh Syněhubov. Raněné po ruských útocích hlásí úřady dalších ukrajinských regionů, včetně hlavního města.

Světová zdravotnická organizace oznámila konec výskytu eboly v Ugandě

Světová zdravotnická organizace (WHO) dnes oznámila konec výskytu eboly v Ugandě. V zemi se nový případ nákazy neobjevil už 42 dní, což je mezinárodně uznávaná lhůta pro potvrzení konce přenosu viru. Ugandské úřady podle WHO zároveň pokračují v dohledu nad nemocí.

Zdravotní stav norského krále se zhoršil a je velmi vážný, oznámil palác

Zdravotní stav devětaosmdesátiletého norského krále Haralda V. se v nemocnici nadále zhoršil a jeho stav je nyní velmi vážný, oznámil podle agentur královský palác. Nejstarší evropský panovník je v péči lékařů už od minulého pondělí. Norský premiér Jonas Gahr Störe kvůli špatnému zdravotnímu stavu monarchy zrušil dnešní cestu do Německa, kde se měl setkat s kancléřem Friedrichem Merzem, oznámila později jeho kancelář.

Nvidia válcuje technologický trh. Zdvojnásobila tržby i zisk

Americký výrobce čipů Nvidia ve druhém čtvrtletí svého finančního roku 2026 více než zdvojnásobil tržby i čistý zisk. Tyto výsledky ukazují nezastavitelný boom umělé inteligence (AI), za jehož ukazatel je Nvidia považována.

USS Abraham Lincoln po 250 dnech na moři zamíří do Thajska

Letadlová loď USS Abraham Lincoln po náročném nasazení na Blízkém východě zakotví v Thajsku. Důvodem je odpočinek posádky před návratem na americkou základnu. Během zastávky se nebudou konat žádná vojenská cvičení.

Nic nezkoušejte. Ratcliffe v Moskvě varoval před akcemi proti NATO

Šéf americké Ústřední zpravodajské služby (CIA) John Ratcliffe během úterní neohlášené návštěvy Moskvy varoval ruské představitele, aby neeskalovali konflikt proti Severoatlantické alianci (NATO), uvedly zdroje obeznámené se situací.

Po najetí auta do davu před barem ve francouzském Caen zemřeli dva lidé

V severofrancouzském městě Caen auto ve středu večer zřejmě úmyslně najelo před místním barem do skupiny chodců, uvedly dnes agentury Reuters a AFP s odkazem na místní úřady. Srážka si vyžádala dva životy. Zraněno je devět osob. Úřady původně informovaly o jedné oběti a deseti zraněných. Podezřelý řidič, muž narozený v Rusku, byl později zatčen. Úřady incident prozatím nevyšetřují jako terorismus.

Po bleskových povodních v Nepálu se pohřešuje přes 1300 lidí, nejméně 165 zemřelo. Příčinou mohl být pád ledovce

Čína po středeční povodni na hranici Tibetu s Nepálem pohřešuje podle nové bilance 558 lidí, další tři pak eviduje jako mrtvé, informovala agentura AP. Nepál jako počet mrtvých nově udává 162, pohřešuje podle AFP dalších nejméně 823 lidí, z nichž 579 jsou nepálští i zahraniční turisté. Na obou stranách hranice tak celkový počet mrtvých činí nejméně 165, pohřešovaných je pak dohromady nejméně 1381 lidí.

Katastrofální záplavy na hranici Nepálu a Tibetu mají stovky obětí. Mezi pohřešovanými jsou stovky turistů

Mohutné sesuvy půdy a přívalové záplavy zasáhly oblast na hranici Nepálu a Tibetu. Zahynuly desítky až stovky lidí a další stovky se pohřešují, včetně velkého počtu zahraničních turistů. Záchranné práce pokračují na obou stranách hranice.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama