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

Ukrajinské a ruské úřady hlásí mrtvé a zraněné po dronových útocích nepřítele

Ruské útoky v ukrajinské Sumské oblasti v noci na dnešek zabily železničářku a další zranily. Dva mrtvé hlásí úřady v ruské Brjanské oblasti. Ukrajinské drony útočily také v Tatarstánu a zranily tři lidi, informoval šéf regionu Rustam Minnichanov. Ukrajinská armáda ohlásila zásah dvou ruských rafinérií a chemičky.

Nigerijská armáda za rok zabila přes 13.000 teroristů, tvrdí prezident Tinubu

Nigerijská armáda v uplynulém roce zabila více než 13.000 teroristů, prohlásil dnes prezident země Bola Tinubu. Zároveň podle něj od jeho nástupu do funkce v roce 2023 klesl počet obětí islamistického povstání o 81 procent. Informovala o tom agentura AFP.

Velké solné jezero skrývá podzemní zásoby sladké vody

Pod vysychajícím Velkým solným jezerem v americkém Utahu se nachází mnohem větší zásoba sladké vody, než se dosud předpokládalo. Vědci nově zmapovali podzemní systém, který sahá několik kilometrů pod dno jezera a může významně ovlivnit pohled na fungování této unikátní krajiny i možnosti boje s prachovým znečištěním.

Dohoda USA a Íránu otevře Hormuzský průliv a umožní prodej íránské ropy

Americko-íránské memorandum o porozumění, které by podle prezidenta Donalda Trumpa mohlo být podepsáno již o víkendu, zahrnuje prodloužení příměří o 60 dnů, okamžité znovuotevření Hormuzského průlivu, dočasnou výjimku umožňující prodej sankcionované íránské ropy či základní rámec pro řešení otázky íránských zásob vysoce obohaceného uranu. Dnes to uvedl server Axios s odvoláním na diplomata ze zprostředkovatelské země a amerického činitele. Text dohody podle zdrojů serveru schválilo íránské vedení, nicméně pravděpodobně ne přímo sám nejvyšší vůdce Modžtaba Chameneí.

Hormuzský průliv se může brzy otevřít. Lodě se vrátí rychle, tvrdí šéf dopravního giganta

Provoz v Hormuzském průlivu by se měl rychle do jisté míry obnovit, pokud USA s Íránem dosáhnou důvěryhodné mírové dohody, která zlepší bezpečnost na této klíčové vodní trase, míní Lars Barstad, generální ředitel přepravní společnosti Frontline. Podle amerického prezidenta Donalda Trumpa může k podpisu dohody dojít už tento víkend.

Dohodu s Íránem podepíšeme o víkendu v Evropě, prohlásil Trump. Teherán to popírá

Americký prezident Donald Trump ve čtvrtek večer prohlásil, že ke slavnostnímu podepsání mírové dohody s Íránem by mohlo dojít o víkendu někde v Evropě. Mluvčí íránské diplomacie Esmáíl Baghájí však uvedl, že Teherán zatím žádnou dohodu neschválil. Vysoce postavený íránský představitel zase varoval před podvodem. Zdroj obeznámený se situací nicméně ubezpečil, že v rozhovorech došlo ke skutečným průlomům.

Muskovo jmění může po vstupu SpaceX na burzu přesáhnout bilion dolarů

Elon Musk se po vstupu SpaceX na burzu stal na papíře prvním člověkem s majetkem přesahujícím jeden bilion dolarů. Rekordní nabídka akcií ukázala, jak silně investoři věří jeho firmám, i když část hodnoty stojí na plánech, které se mohou naplnit až za mnoho let.

Policie vyšetřuje záhadný nápis „8647“ na trávníku v centru Washingtonu

Americké úřady vyšetřují velký nápis "8647", který se objevil v trávě na National Mall ve Washingtonu. Čísla bývají spojována s odpůrci prezidenta Donalda Trumpa, jeho spojenci je ale považují za možnou výzvu k násilí.

Jihokorejský exprezident dostal dalších 30 let vězení

Bývalý jihokorejský prezident Jun Sok-jol dostal dalších 30 let vězení za vyslání vojenských dronů nad Severní Koreu. Soud dospěl k závěru, že akce měla vyvolat napětí na Korejském poloostrově a pomoci vytvořit záminku pro pozdější vyhlášení stanného práva.

Taylor Swift se stala nejmladší ženou uvedenou do Songwriters Hall of Fame

Taylor Swift zažila v New Yorku další výrazný milník své kariéry. Během slavnostního večera Songwriters Hall of Fame poděkovala rodině, která se kvůli jejímu hudebnímu snu kdysi přestěhovala z Pensylvánie do Nashvillu. Při projevu neudržela emoce a připomněla, že bez podpory nejbližších by na pódiu nestála.

Po 26 letech identifikovali muže nalezeného ve spacáku v národním parku

Američtí vyšetřovatelé po více než čtvrtstoletí zjistili totožnost muže, jehož ostatky byly nalezeny v odlehlé části národního parku Olympic ve státě Washington. Pomohly moderní forenzní testy a genetická genealogie, díky nimž se podařilo najít příbuzné zemřelého.

Helen Mirren se vyjádřila k Izraeli i budoucnosti MobLandu

Helen Mirren na filmovém festivalu v Taormině promluvila o svém vztahu k Izraeli i o současném dění na Blízkém východě. Herečka, která má s Izraelem dlouhodobé osobní vazby, zároveň zdůraznila, že neschvaluje postup země vůči Palestincům. Vedle toho se vyjádřila také k seriálu MobLand a k možnému návratu Toma Hardyho.

ECB poprvé od roku 2023 zvýšila úrokové sazby

Evropská centrální banka zvýšila úrokové sazby poprvé od roku 2023. Reaguje tak na dražší energie a nové inflační tlaky, které v eurozóně vyvolala válka na Blízkém východě. Zároveň zhoršila výhled hospodářského růstu.

Papež Lev na návštěvě Kanárských ostrovů připomene tragické příběhy migrantů

Papež Lev zahájil ve čtvrtek návštěvu Kanárských ostrovů, během níž chce upozornit na osudy tisíců migrantů, kteří se pokoušejí dostat do Evropy přes Atlantský oceán. Informuje o tom BBC, Euronews a další servery.

Při havárii vojenského vrtulníku zahynulo v pákistánském Kašmíru nejméně 22 lidí

Při středeční havárii vojenského vrtulníku v Pákistánem spravované části Kašmíru zemřelo nejméně 22 lidí, napsala dnes s odvoláním na bezpečnostní zdroje agentura Reuters. Armáda ve středu uvedla, že kvůli technické závadě se v Kašmíru zřítil vrtulník Mi-17 a že všechen vojenský personál na palubě zahynul, o počtu obětí se ale nezmínila.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama