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

V Pákistánu se zřítila střecha školy. Zemřelo nejméně 34 dětí a učitelka

Nejméně 35 lidí zahynulo při zřícení střechy soukromé školy v pákistánském Péšávaru. Mezi oběťmi je 34 dětí a jedna učitelka, dalších více než 50 lidí utrpělo zranění. Policie zadržela majitele školy a vyšetřuje, zda za tragédií stojí špatný technický stav budovy.

Japonsko investuje až 21 miliard dolarů do továren na čipy v USA

Japonsko poskytne až 21 miliard dolarů na výstavbu dvou továren na polovodiče v americkém státě New York. Provozovat je bude společnost GlobalFoundries a mezi prvními zákazníky mají být Apple a japonská firma Renesas. První závod by měl zahájit výrobu v roce 2029.

Narnie se vrací do kin. První trailer představil Aslana s hlasem Meryl Streep

Kouzelný svět Narnie se po letech vrací na filmová plátna. Netflix zveřejnil první trailer očekávaného snímku Narnia: The Magician’s Nephew, za kterým stojí režisérka úspěšné Barbie Greta Gerwig. Nová adaptace slavného fantasy příběhu představí počátky Narnie, hvězdné herecké obsazení i lva Aslana, kterému tentokrát propůjčila hlas Meryl Streep. Film dorazí do kin v únoru příštího roku.

Sněmovna schválila smlouvu s Maltou o zamezení dvojímu zdanění

Sněmovna dnes vyslovila souhlas se smlouvou mezi Českem a Maltou o zamezení dvojímu zdanění a zabránění únikům na dani z příjmů. Dosavadní smlouva mezi oběma zeměmi, která začala platit v roce 1997, už podle vlády nevyhovuje současným podmínkám. Senát dal souhlas s ratifikací už v červenci.

Rozpaky po prvním brífinku a pochybnosti o kvalifikaci. Trumpova nová mluvčí má těžký start

Nová tisková mluvčí Bílého domu Katie Zacharia čelí po svém prvním vystoupení před novináři kritice. Část z nich její premiéru označila za katastrofální. Podle některých šlo o jeden z nejkratších a nejrozpačitějších tiskových brífinků, které zažili. Otázky vyvolává i její právnická kvalifikace.

Čína nabízí EU přístup ke vzácným zeminám. Chce ale něco na oplátku

Čína hodlá nadále usnadňovat vývoz vzácných zemin do Evropy bez ohledu na to, zda dojde v lednu k prodloužení obchodní dohody mezi USA a Čínou. Sdělil to mluvčí čínského ministerstva obchodu. Představitelé Evropské komise (EK) se ve čtvrtek a v pátek sejdou v Bruselu, kde také projednají obchodní dohodu s Pekingem.

Na Seychelách žije rekordních 180 tisíc obřích želv

Na atolu Aldabra v Indickém oceánu se daří obřím želvám, kterým v minulosti hrozilo vyhubení. Nejnovější výzkum odhalil přibližně 180 tisíc jedinců, což je nejvyšší dosud zaznamenaný počet. Úspěšná ochrana přírody pomohla obnovit populaci, která v 19. století čítala méně než tisíc želv.

Netanjahu čelí žalobě kvůli 7. říjnu. Ignoroval varování, tvrdí bývalý šéf Šin Bet

Izraelský premiér Benjamin Netanjahu a bývalý šéf bezpečnostní agentury Šin Bet Ronen Bar se vzájemně obviňují ze selhání při vyhodnocování varování před útokem Hamásu, k němuž došlo 7. října 2023. Bar podal ve středu na Netanjahua žalobu, v níž požaduje odškodnění ve výši 3 milionů šekelů (přes 21 milionů korun).

Ukrajina zasáhla šest ruských bombardérů ve Voroněžské oblasti

Ukrajina v noci na dnešek zaútočila na vojenské letiště Borisoglebsk v ruské Voroněžské oblasti a zasáhla šest bombardérů Suchoj Su-34M, oznámilo na facebooku ukrajinské námořnictvo a uvedlo, že útočilo raketovým komplexem Neptun. Moskva se k těmto informacím nevyjádřila.

Británie poskytne 17 milionů liber na opravu sarkofágu v Černobylu

Británie poskytne 17 milionů liber (490 milionů korun) na opravu sarkofágu jaderné elektrárny v Černobylu, který poničil v loňském roce útok. Uvedla to dnes britská vláda. Ukrajina a Británie přisuzují útok dronu, který poškodil ochranný štít elektrárny, Rusku, Moskva to ale odmítla s tvrzením, že neútočí na jadernou infrastrukturu.

Za nitky Starshieldu tahá americká vláda, reagoval Musk na stížnosti Ukrajiny

Americký miliardář Elon Musk na své sociální síti X (dříve Twitter) uvedl, že systém označovaný jako Starshield vlastní a kontroluje vláda Spojených států. O omezeních této služby tedy podle šéfa SpaceX rozhoduje americká armáda a v konečném důsledku prezident Donald Trump. Napsal to po stížnostech Ukrajiny na omezení rychlosti připojení.

Ukrajina začne znovu útočit na rafinérie v Rusku, řekl Zelenskyj

Ukrajina začne zase útočit na rafinérie v Rusku, řekl v rozhovoru, který dnes ráno zveřejnil deník Financial Times, ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj. Ukrajina tyto údery na několik dnů přerušila kvůli energetickému příměří, které ohlásil v neděli americký prezident Donald Trump. Kyjev ale poukazoval, že Rusko i nadále útočilo na ukrajinskou energetickou infrastrukturu.

Čína a KLDR otevřely přeshraniční most, který čekal deset let na zprovoznění

Čína a Severní Korea dnes slavnostně otevřely nový přeshraniční most, který čekal na zprovoznění přes deset let. Uvedla to čínská státní média, napsaly agentury. Most propojuje čínský a severokorejský břeh řeky Ja-lu.

William byl těžce duševně nemocný, uvedla rodina muže zabitého tygrem. Trump si z něj dělal legraci

Rodina třiadvacetiletého Williama Chapmana, který v sobotu zahynul po útoku tygra v britském Yorkshire Wildlife Parku, poprvé veřejně promluvila o tragédii. Mladíka popsala jako milujícího a nadaného člověka, který se dlouhodobě potýkal s vážnými duševními problémy. Zároveň vyzvala veřejnost, aby přestala šířit záběry jeho posledních okamžiků. Zesměšňující video na sociálních sítích sdílel také americký prezident Donald Trump.

SpaceX omezila Starlink na Ukrajině. Armáda kvůli výpadkům rušila dronové mise

Ukrajinská armáda hlásí problémy se satelitním internetem Starlink, který využívá při řízení bojových dronů. Společnost SpaceX Elona Muska omezila fungování některých terminálů při vyšších rychlostech. Podle ukrajinských představitelů změna narušila několik vojenských operací a některé jednotky musely plánované mise zrušit. Příčinu omezení zatím společnost veřejně nevysvětlila.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama