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

Pracovník německých drah vypadl po potyčce z vlaku jedoucího 120 km/h

Z vlaku jedoucího rychlostí zhruba 120 kilometrů v hodině vypadl v pátek večer po potyčce s jedním z cestujících bezpečnostní pracovník Deutsche Bahn (DB). Utrpěl velmi těžká zranění a je v kritickém stavu v nemocnici. Případ vyšetřuje policie, která o tom informovala dnes v tiskové zprávě.

Na pochod hrdosti v Bratislavě přišlo podle organizátorů asi 10.000 lidí

Kolem 10.000 lidí se dnes v Bratislavě zúčastnilo podle organizátorů pochodu hrdosti, který zástupci komunity LGBT+ tradičně organizují v rámci programu Duhový pride na podporu a ochranu příslušníků sexuálních menšin. ČTK o tom za pořadatele informovala Aneta Andraščíková. Do jiné části slovenské metropole i tentokrát konzervativní aktivisté svolali vlastní akci s cílem propagovat tradiční rodinu; účast na ní byla značné nižší než na Duhovém pridu.

Hasiči v Norsku pokračují v boji s rozsáhlým požárem, situace zůstává vážná

Hasiči pokračovali v noci na dnešek v boji s rozsáhlým požárem ve městě Drammen na jihu Norska, který podle dosavadních odhadů zničil více než 100 bytových jednotek. Požár se stále nepodařilo dostat pod kontrolu, podle posledních informací ale nezasahuje další obydlí. Naději na zpomalení šíření ohně přináší déšť, napsal na internetu list Aftenposten. Podle norských médií je to nejrozsáhlejší požár v obytné oblasti v zemi od druhé světové války.

Írán po amerických úderech hlásí tři mrtvé, Teherán útočil mimo jiné v Kuvajtu

Írán uvedl, že noční americké útoky si vyžádaly nejméně tři oběti v provincii Hormozgán na jihu země, informovaly dnes agentury AFP a Reuters. Teherán naopak v posledních hodinách zaútočil na cíle v Kuvajtu,v Jordánsku či v Bahrajnu. Oblastní velitelství amerických sil na Blízkém východě (CENTCOM) na síti X uvedlo, že ukončilo již sedmou noční sérii úderů v řadě, hovořilo také o zásazích vojenské infrastruktury a armádních cílů.

Ukrajina zasáhla logistické centrum u Moskvy, Rusko zaútočilo na Oděsu

Ukrajinský dronový útok na logistické centrum v Tambovské oblasti jihovýchodně od Moskvy si vyžádal nejméně sedm obětí a 24 zraněných, uvedly dnes podle agentury AFP místní úřady. Podle Ruska přes noc Ukrajina na Moskevskou oblast vyslala více než 370 dronů. Rusko pak zaútočilo na přístavní infrastrukturu v Oděse, kde jedna osoba zahynula a tři lidé byli zraněni, oznámil na Telegramu šéf regionální vojenské správy Oleh Kiper.

Stoupající moře ohrožuje tažné bahňáky na brazilském pobřeží

Stoupající hladina moře, oteplování oceánů, znečištění i úbytek pobřežních mokřadů zhoršují podmínky pro tažné bahňáky na severovýchodním pobřeží Brazílie. Ptáci, kteří každoročně urazí desetitisíce kilometrů mezi Jižní a Severní Amerikou, přicházejí o klíčová místa k odpočinku i získávání potravy. Vědci zároveň upozorňují, že stejnými změnami trpí i místní ekosystémy a komunity závislé na pobřeží.

Citadel Securities investuje 400 milionů dolarů do Crypto.com

Společnost Citadel Securities investovala 400 milionů dolarů do kryptoměnové burzy Crypto.com. První institucionální investiční kolo v desetileté historii platformy ji ocenilo na 20 miliard dolarů. Nový kapitál má podpořit rozvoj tokenizovaných cenných papírů a derivátů.

Teorie velkého třesku se vrací v nové podobě. Hlavním hrdinou bude Stuart

Majitel obchodu s komiksy Stuart Bloom se vrací v samostatném seriálu, který přímo naváže na události Teorie velkého třesku. Místo dalšího tradičního sitcomu však diváky čeká multivesmírná katastrofa, alternativní reality a výrazně větší množství triků.

Nízká hladina Rýna zdražuje dopravu. Lodě plují jen s pětinou nákladu

Nedostatek srážek a vysoké teploty snížily hladinu Rýna natolik, že nákladní lodě nemohou využívat svou běžnou kapacitu. Omezení prodražuje přepravu surovin a paliv a komplikuje zásobování německého průmyslu. Déšť situaci mírně zlepšil, dopravní náklady však zůstávají vysoké.

Silné zemětřesení zasáhlo Mexiko a Guatemalu. Otřesy dosáhly síly 7,3

Jih Mexika a sousední Guatemalu zasáhlo silné zemětřesení o magnitudu 7,3. Otřesy pocítili lidé od Mexico City až po Salvador a úřady krátce varovaly před možnými vlnami tsunami. Nejsou hlášeny oběti ani rozsáhlé škody, nejméně dva lidé však utrpěli zranění.

Exministr za CDU Spahn čelí výzvám k rezignaci. Má dítě od náhradní matky, což jeho strana odmítá

Předseda parlamentní frakce německých konzervativců a bývalý ministr zdravotnictví Jens Spahn se ocitl pod silnou kritikou poté, co oznámil, že se společně se svým manželem Danielem Funkem stal rodičem díky náhradní matce ve Spojených státech.

Apple sesadil Nvidii z trůnu. Stal se nejcennější společností na světě

Apple sesadil Nvidii z čela žebříčku nejhodnotnějších firem světa. Tržní hodnota výrobce iPhonů vystoupala na přibližně 4,88 bilionu dolarů, zatímco Nvidia po poklesu akcií zaostala o několik desítek miliard. Investoři tím naznačili, že od umělé inteligence už neočekávají zisky jen u výrobců čipů.

Inflace v eurozóně zpomalila. Největším problémem zůstávají energie

Růst spotřebitelských cen v eurozóně během června zpomalil. Inflace klesla z květnových 3,2 na 2,8 procenta, stále však zůstává nad dvouprocentním cílem Evropské centrální banky. Největší tlak na peněženky obyvatel dál vytvářejí energie.

TikTokerka z Ghany jde na rok do vězení. Šířila dezinformace o prezidentovi

Ghanský soud poslal na jeden rok do vězení uživatelku sociální sítě TikTok Camillu Alhassan. Třiačtyřicetiletá žena byla odsouzena poté, co se přiznala k obvinění z urážlivého chování a šíření nepravdivých informací v souvislosti s videi namířenými proti prezidentovi Johnu Mahamovi.

Sesuv půdy v Čchung-čchingu zasypal budovy, záchranáři vyprostili deset lidí

Sesuv půdy dnes v jihozápadním čínském městě Čchung-čching zasypal několik obytných budov. Podle státních médií zůstává pod troskami neznámý počet lidí, záchranářům se zatím podařilo vyprostit nejméně deset osob. Pátrací a záchranné práce pokračují, informovala agentura AP.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama