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

Tomáš Chorý si za reprezentaci nezahraje. Nedvěd mu doporučuje změnu

Fotbalový útočník Tomáš Chorý má další problém. Po vyřazení z kádru pražské Slavie přišel také o místo v české reprezentaci. Generální manažer národních týmů Pavel Nedvěd potvrdil, že s jednatřicetiletým hráčem momentálně nepočítá. Chorý tak doplácí na další disciplinární prohřešek, který může výrazně ovlivnit pokračování jeho kariéry.

Lídryně venezuelské opozice Machado se vrátila do vlasti

Lídryně venezuelské opozice María Corina Machado se téměř po roce vrátila do vlasti. Agentura AFP píše, že se nadšeně vítala se svými příznivci ve městě Barquisimeto v provincii Lara na severozápadě země.

Švédská vláda zakázala svým zaměstnancům používat ChatGPT a Claude

Švédští státní zaměstnanci už nebudou moci na svých pracovních počítačích volně používat populární nástroje umělé inteligence ChatGPT od společnosti OpenAI a Claude od firmy Anthropic. Od pondělí 26. října vstupuje v platnost zákaz přístupu k jejich webovým verzím. Důvodem jsou obavy o bezpečnost citlivých informací, se kterými úředníci při své práci nakládají.

KOMENTÁŘ: Brazilské trhy kolabují. Lulovo vzkříšení ve volbách poslalo akcie dolů o desítky procent

Na brazilských trzích dochází k nečekanému výprodeji. Stávající šéf státu Luiz Inácio Lula da Silva totiž otočil vývoj v prezidentských volbách a zajistil si už svůj čtvrtý mandát. Poraženým je proslulý Jair Bolsonaro, který výsledky voleb odmítá uznat. Jak se to propisuje do trhů?

Vrah odsouzený na doživotí se soudil kvůli pomazánce. Její zákaz prý porušuje jeho lidská práva

Australský vězeň odsouzený na doživotí se pokusil soudní cestou zvrátit zákaz konzumace oblíbené pomazánky Vegemite. Tvrdil, že mu vězeňské úřady odpírají právo na vlastní kulturu a poškozují jeho duševní pohodu. Soud však jeho argumenty odmítl. Za zákazem stojí především bezpečnostní obavy.

V Teheránu budou o bezpečnosti jednat Saúdská Arábie, Pákistán, Turecko a Írán

Vojenští a bezpečnostní představitelé Íránu, Saúdské Arábie, Pákistánu a Turecka budou dnes v Teheránu jednat o regionální bezpečnosti, píše agentura Reuters s odvoláním na své zdroje. Saúdskoarabská diplomacie schůzku podle stanice Al-Arabíja potvrdila. Na Saúdskou Arábii v posledních týdnech a měsících útočí jemenští húsíjští povstalci, kteří jsou spojenci Íránu. Rijád, Islámábád a Ankara podepsaly v srpnu v Mekce obrannou dohodu.

Konec Vučićovy éry v Srbsku. Studentské hnutí slaví historické volební vítězství

Srbsko čeká zásadní politická změna. Dlouholetý vládce země Aleksandar Vučić přiznal porážku v předčasných parlamentních volbách, které vyhrálo hnutí vedené studenty. Výsledek ukončuje více než desetiletí jeho dominance v srbské politice a otevírá cestu k nové vládě. Vítězství přišlo po téměř dvou letech protivládních protestů, které odstartovala tragédie na nádraží v Novém Sadu.

Ceny ropy klesají. Trhy však děsí hrozba další eskalace války s Íránem

Světové ceny ropy v pondělí klesly přibližně o dvě procenta, přestože útoky jemenských Húsíů dál ohrožují energetickou infrastrukturu Saúdské Arábie. Investoři nyní sledují nejen riziko výpadků dodávek, ale také diplomatické snahy o uklidnění konfliktu s Íránem. Analytici varují, že další rozsáhlé útoky, které má americká armáda naplánovány, mohou vyhnat ceny výrazně výš.

Ukrajina po ruských úderech hlásí zraněné, Rusko informovalo o mrtvých

Ruské dronové útoky na Ukrajinu si v noci na dnešek vyžádaly nejméně devět zraněných. Dnes o tom informovaly ukrajinské úřady. Dronovým úderům čelilo také Rusko. Gubernátor ruské Voroněžské oblasti Alexandr Gusev ráno na síti Telegram napsal, že údery ve Voroněži zabily dva lidi a dalších 17 včetně dítěte zranily. Ukrajinský kanál Exilenova+ uvedl, že protivzdušná obrana drony ničila přímo nad Voroněží místo jejich likvidace ještě před jejich příletem do města.

Hyeny v Serengeti se přizpůsobují změnám klimatu

Hyeny skvrnité v tanzanském národním parku Serengeti se musí přizpůsobovat změnám v pohybu stád, která jsou jejich hlavním zdrojem potravy. Stáda býložravců se v jejich teritoriích zdržují stále kratší dobu, přesto se hyením klanům daří udržovat stabilní počet jedinců. Třicetiletý výzkum ukázal, že jim pomáhá především schopnost přizpůsobit se měnícím se podmínkám.

Bolsonaro odmítl uznat výsledky voleb, chce se domáhat jejich anulování

Pravicový kandidát na brazilského prezidenta Flávio Bolsonaro prohlásil, že se bude domáhat zrušení nedělních voleb hlavy státu, ve kterých podle předběžných výsledků prohrál se stávajícím levicovým šéfem státu Luizem Ináciem Lulou da Silvou. Uvedly to dnes tiskové agentury.

USA mají plány na rozsáhlé údery na Írán. Peklo mohou rozpoutat do 96 hodin od vydání rozkazu

Blízkému východu hrozí další eskalace. Americká armáda je podle zdrojů schopna zahájit rozsáhlé útoky proti Íránu do 96 hodin od vydání rozkazu prezidentem Donaldem Trumpem. Washington už má v regionu dostatek vojenských sil, zatímco Izrael naléhá na společnou operaci. Teherán mezitím varuje před tvrdou odvetou.

Vučić ještě před ohlášením výsledků voleb uznal porážku své strany

Dlouholetý hegemon srbské politiky Aleksandar Vučić uznal porážku své strany v dnešních předčasných parlamentních volbách, informují agentury. Vyhrála podle něj opoziční Studentská kandidátka. Agentura APA píše, že Vučić vystoupil nečekaně ještě před oznámením výsledků voleb.

Zvrat ve válce na Ukrajině? Zelenskyj oznámil jednání s Moskvou a Washingtonem

Válka na Ukrajině by se mohla dočkat dalšího diplomatického zvratu. Prezident Volodymyr Zelenskyj oznámil, že v listopadu proběhnou třístranná jednání mezi Kyjevem, Moskvou a Washingtonem. Ruský prezident Vladimir Putin s jejich obnovením předběžně souhlasil. Ukrajina však odmítá jakékoliv ústupky, které by ohrozily její bezpečnost.

Lula byl podle předběžných výsledků počtvrté zvolen brazilským prezidentem

Brazilským prezidentem byl podle předběžných výsledků počtvrté zvolen stávající levicový šéf státu Luiz Inácio Lula da Silva. Lula v rozhodujícím nedělním druhém kole prezidentských voleb porazil pravicového senátora Flávia Bolsonara, uvedly tiskové agentury s odvoláním na oznámení Nejvyššího volebního soudu.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama