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

Po dronovém útoku barmských povstalců bylo uzavřeno letiště v Mandalaji

Provoz na mezinárodním letišti v Mandalaji, druhém největším barmském městě, byl zastaven po čtvrtečním dronovém útoku barmských povstalců, kteří bojují proti vládním ozbrojeným silám ve vleklé občanské válce. Informovala o tom dnes agentura Reuters.

USA chystají sankce na velkou banku. Bessent její jméno tají

Příští týden uvalíme sankce na „velkou banku“, prohlásil americký ministr financí Scott Bessent. Není jasné, o jakou instituci se jedná. Sankciována měla být už v pátek, nakonec byl tento krok odložen na pondělí. Bessent upozornil, že sankce neskončí, dokud neskončí i podpora firem íránského režimu.

EK schválila 6,1 miliardy eur na nákup obranného materiálu pro Ukrajinu

Evropská komise dnes schválila poskytnutí 6,1 miliardy eur (147,6 miliard Kč) na nákup obranného materiálu pro Ukrajinu. Peníze jsou určené na protivzdušnou a protiraketovou obranu, munici a drony. Kyjev je mimo jiné může využít na nákup raket PAC-3 pro americké systémy protivzdušné obrany Patriot, informovala komise. Jedná se o další prostředky z půjčky pro Ukrajinu v celkovém objemu 90 miliard eur (2,2 bilionu Kč)

Extrémní sucho zasáhlo 44 % Portorika

Portoriko během několika měsíců postihlo rozsáhlé sucho, které nyní zasahuje většinu jeho území. Dlouhodobý nedostatek srážek vysušil půdu, snížil průtok řek a zhoršil dostupnost vody pro obyvatele. Některé obce proto zavedly přídělový režim, zatímco zemědělci se potýkají s poškozenou úrodou a ubývajícími zásobami krmiva pro dobytek.

Ruské regiony hlásí mrtvé a raněné po útocích ukrajinských dronů

Dva mrtvé a tři raněné si vyžádal nálet ukrajinských dronů na Tulskou oblast, ležící jižně od Moskvy. Protivzdušná obrana sestřelila 26 dronů, uvedl na sociální síti gubernátor Dmitrij Miljajev bez dalších podrobností. Tula je tradičním centrem zbrojařského průmyslu. Další dva lidé v noci na dnešek zahynuli a nejméně šest dalších utrpělo zranění při útocích ukrajinských dronů na Belgorodskou oblast na západě Ruska, informovala agentura Reuters s odvoláním na místní úřady. Moskva tvrdí, že během noci zničila 777 ukrajinských dronů.

Šest minut potlesku a slzy dojetí. Ellen Burstyn zazářila s filmem Place to Be

Nový snímek Place to Be s Ellen Burstyn a Taikou Waititim zaujal publikum na filmovém festivalu v Benátkách. Třiadevadesátiletá herečka během dlouhého potlesku neskrývala emoce a objímala své herecké kolegy. Road movie režiséra Kornéla Mundruczóa vypráví o nečekaném přátelství, které vznikne díky zatoulanému poštovnímu holubovi.

USA nevyhrávají válku s Íránem ani přes drtivý ekonomický tlak na Teherán

Spojeným státům se podařilo získat iniciativu v Hormuzském průlivu a prakticky zastavit íránský vývoz ropy. Přesto válka s Íránem neskončila a americkému prezidentovi Donaldu Trumpovi se nedaří zvrátit situaci ve prospěch USA. Ceny ropy dál kolísají. Po dosavadním růstu sice klesají, stále se však drží u hranice 100 dolarů za barel.

Francouzské domácnosti čeká další zdražování a pokles kupní síly

Francouzské hospodářství letos podle nové prognózy poroste jen o 0,4 procenta. Slabé investice a opatrné utrácení domácností doprovází rostoucí nezaměstnanost i zdražování. Francie tak zaostává za velkými evropskými ekonomikami a její obyvatelé mají další rok pocítit pokles kupní síly.

Anthropic zmařil možný pokus o využití umělé inteligence k výrobě biologických zbraní

Společnost Anthropic odhalila několik případů, kdy se uživatelé snažili využít její modely Claude k činnostem spojeným s kyberútoky, propagandou, sledováním lidí a nebezpečným biologickým výzkumem. Firma tvrdí, že pokusy zastavila a zpřísnila ochranná opatření. Zároveň varuje, že s rostoucími schopnostmi AI porostou i možnosti jejího zneužití.

Nasdaq chce investovat 100 milionů dolarů do mateřské firmy Krakenu

Nasdaq se dohodl na investici 100 milionů dolarů do společnosti Payward, která stojí za kryptoměnovou burzou Kraken. Firmy chtějí rozšířit spolupráci na tokenizovaných akciích a infrastruktuře pro obchodování mimo běžné burzovní hodiny. Projekt Nasdaq Equity Tokens má podle současného plánu odstartovat ve druhém čtvrtletí roku 2027.

Američané pomáhají Saúdům v boji proti Hútíům. Ve hře je klíčový průliv

Saúdské Arábii pomáhá s vojenskou kampaní proti jemenským povstalcům Hútíům více než sto amerických poradců. Tato pomoc přišla v době, kdy se rozhořely boje mezi rebely a provládními jednotkami podporovanými Saúdskou Arábií, které mohou vést k otevřené válce.

Ve švýcarských Alpách havaroval autobus s turisty. Několik lidí zemřelo

Při nehodě turistického autobusu na východě Švýcarska ve čtvrtek 10. září zemřelo několik lidí a další utrpěli zranění. Vozidlo havarovalo mezi obcemi Susch a Zernez v kantonu Graubünden. Podle nizozemské asociace cestovních kanceláří vezlo 48 cestujících a řidiče. Přesný počet obětí ani příčina nehody nebyly v pátek ráno zveřejněny.

Při požáru školy ve městě Bukavu v Kongu zahynulo nejméně 17 lidí

Při požáru školy ve městě Bukavu v Kongu zahynulo nejméně 17 lidí, včetně dětí. Informovala o tom dnes agentura Reuters s odkazem na svědka neštěstí a místní zdroje. Počty obětí se však podle různých zdrojů liší. Bukavu je pod kontrolou povstalců z aliance AFC/M23, kde AFC představuje politické a M23 ozbrojené křídlo. Příčina požáru není známa.

Ceny amerických výrobců rostou rychleji. Inflace dosáhla 5,4 procenta

Výrobní ceny ve Spojených státech v srpnu znovu výrazně rostly. Meziroční inflace na úrovni výrobců dosáhla 5,4 procenta a proti červenci zrychlila. Za růstem stojí především energie, citelně zdražila například nafta.

Japonsko vyslalo vojáky a vrtulníky na pomoc s požáry v Indonésii

Japonsko se zapojilo do boje s rozsáhlými lesními a rašeliništními požáry v Indonésii. Na západ Bornea dorazila vojenská loď se třemi vrtulníky CH-47 Chinook a personálem, který má pomáhat při hašení ze vzduchu. Kouř z požárů mezitím zasahuje i další země jihovýchodní Asie.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama