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

Situace ve Venezuele je čím dál zoufalejší, lidé hlásí nedostatek záchranářů

Situace ve Venezuele je s každou hodinou zoufalejší, lidé třetí den po dvou silných zemětřeseních prohledávají sutiny zřícených budov a bytových domů s vědomím, že čas na nalezení přeživších se krátí. Venezuelané si stěžují na nedostatečnou reakci vlády a absenci záchranářů. Po svých příbuzných často pátrají sami. Pod troskami je uvězněno nejméně 172 lidí, uvedl v pátek předseda parlamentu Jorge Rodríguez. Pohřešuje se jich však více než 51.000, zatímco bilance mrtvých činí nejméně 920, uvedla agentura AP.

Ukrajina zaútočila na průmyslová zařízení ve Volgogradě, nejméně deset raněných

Ukrajina v noci na dnešek a brzy ráno zaútočila střelami na průmyslová zařízení v ruském velkoměstě Volgograd, údery si vyžádaly nejméně deset raněných. Na platformě Telegram to oznámil gubernátor Volgogradské oblasti Andrej Bočarov. Úder později potvrdil ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj, podle něhož zásah způsobil požár v areálu zbrojovky Titan-Barrikady. Ukrajinská státní energetická společnost Naftogaz dnes podle agentury Reuters oznámila, že Rusko vyslalo balistické rakety a drony na její zařízení v Poltavské a Charkovské oblasti, kde způsobily škody.

Amal Clooney přiznala, že život před svatbou byl jednodušší

Amal Clooney promluvila o tom, jak jí vztah s Georgem Clooneym změnil život. Úspěšná právnička v oblasti lidských práv přiznala, že po svatbě s hollywoodskou hvězdou musela nově řešit pozornost veřejnosti, paparazzi i prolínání soukromí s prací.

Zástupci USA, Izraele a Libanonu podepsali rámcovou dohodu

Zástupci Izraele, Libanonu a Spojených států podepsali dnes večer ve Washingtonu rámcovou dohodu. Oznámilo to americké ministerstvo zahraničí, kde se vedla od úterý jednání mezi izraelskými a libanonskými diplomaty. Americký ministr zahraničí Marco Rubio uvedl, že dohoda vytváří rámec pro trvalý mír a bezpečnost. Podle médií počítá s částečným odchodem izraelské armády z jihu Libanonu. Boje v oblasti trvají od března, ačkoliv byla uzavřená příměří. Zástupce Hizballáhu pohrozil, že uplatňování dohody může vést k občanské válce v Libanonu.

Íránské revoluční gardy oznámily útok na základny USA v regionu

Íránské revoluční gardy oznámily, že v reakci na americký útok napadly vojenské základny Spojených států v regionu. V noci na dnešek o tom informovala agentura AFP. Americká armáda v pátek provedla nové údery na cíle v Íránu v reakci na čtvrteční íránský útok na obchodní loď v Hormuzském průlivu.

Největší požár v USA se dál šíří, Utah vyhlásil stav nouze

Americký stát Utah vyhlásil stav nouze a před oslavami Dne nezávislosti omezil používání ohňostrojů. Na jihu státu se dál šíří požár Cottonwood Fire, který je nyní největším aktivním lesním požárem ve Spojených státech a komplikuje ho suché, větrné počasí.

Krym, jenž se potýká s nedostatkem pohonných hmot, vyhlásil nouzový stav

Moskvou dosazený šéf anektovaného Krymu Sergej Aksjonov vyhlásil na poloostrově nouzový režim, který má podle něj pomoci řešit otázky ekonomického charakteru. Konkrétní důvody nesdělil. Stanice BBC na svém ruskojazyčném webu připomněla, že Krym po útocích ukrajinských dronů zažívá palivovou krizi, kterou v posledních dnech prohloubily výpadky v dodávkách proudu. Ukrajina se už pátým rokem brání ruské vojenské invazi, v poslední době zintenzivnila své vzdušné útoky na ruské cíle.

Jihokorejská bývalá první dáma Kim Kon-hi dostala sedm let za úplatkářství

Jihokorejský soud dnes uložil bývalé první dámě Kim Kon-hi sedm let vězení za přijímání drahých darů výměnou za zprostředkování pracovních míst a obchodních výhod, informovala agentura Jonhap. Podle agentury Reuters má také zaplatit pokutu 64,8 milionů wonů (přes 896.000 Kč) a přijít o všechny přijaté dary. Třiapadesátiletá Kim si už odpykává čtyřletý trest za manipulaci s akciemi a za korupci. Její manžel, exprezident Jun Sok-jol, zase dostal doživotí za předloňské vyhlášení stanného práva.

Král Karel III. nebude bydlet v Buckinghamském paláci

Král Karel III. se po dokončení rozsáhlé rekonstrukce Buckinghamského paláce nepřestěhuje do jeho obytných prostor. S královnou Camillou zůstane v nedalekém Clarence House, zatímco palác má dál sloužit hlavně jako ceremoniální a pracovní centrum monarchie a více se otevřít veřejnosti.

Počet utonulých při vlně veder ve Francii vzrostl na 55

Počet utonulých ve Francii, kteří se v současné vlně veder chtěli osvěžit koupáním, vzrostl na 55, uvedla dnes podle agentury AFP ministryně sportu Marina Ferrariová. Pařížská policie dnes vyzvala organizátory hudebního festivalu Solidays, pochodu hrdosti na podporu komunity LGBT+ a sportovních akcí, aby je kvůli panujícím vedrům zrušily. Organizátoři pochodu Paris Pride posléze oznámili, že jej odkládají.

Ceny ropy se dočasně vrátily na předválečnou úroveň. Ohrožuje je přetrvávající nejistota

Ceny ropy klesly na předálečnou úroveň, než zase mírně vzrostly. Celkově však ceny pokračují v poklesu. Hormuzským průlivem proplouvá stále více lodí. Jednání o finální mírové dohodě pokračují, ale provází je napětí a neshody. Kromě toho došlo k útoku na plavidlo nedaleko ománského pobřeží, což přimělo Mezinárodní námořní organizaci (IMO) dočasně pozastavit evakuační plán v Hormuzském průlivu.

Japonsko kvůli dvěma blížícím se tropickým bouřím zrušilo přes 200 letů

Japonsko dnes kvůli dvěma blížícím se tropickým bouřím zrušilo přes 200 letů a desítky vlakových spojení a doporučilo lidem evakuovat se z některých oblastí, kde hrozí povodně a sesuvy půdy. Nevlídné počasí zasáhlo také Tchaj-wan, kde byly evakuovány stovky lidí a nejezdí některé vlaky, napsaly agentury AFP a Reuters.

Včelí královny nevznikají jen díky mateří kašičce

Včely medonosné patří mezi nejvýznamnější opylovače na světě a jejich role je zásadní pro fungování přírodních ekosystémů i zemědělské krajiny. Nový výzkum nyní odhalil, že vznik včelí královny je mnohem složitější proces, než se dosud předpokládalo. O její budoucnosti nerozhoduje pouze potrava, ale také prostředí, které pro ni vytváří celé včelstvo.

Soud uložil doživotní trest muži, který zaútočil na vánoční trhy v Magdeburku

 Na doživotí poslal dnes německý soud do vězení saúdskoarabského lékaře, který předloni v prosinci zaútočil na vánoční trhy v Magdeburku. Jednapadesátiletý Tálib Abdalmuhsin zabil při zběsilé jízdě po magdeburském hlavním náměstí šest lidí a přes 300 dalších zranil.

Soud nařídil odtajnit další Epsteinovy spisy, včetně výpovědi proti Trumpovi

Federální soud ve Washingtonu nařídil americkému ministerstvu spravedlnosti, aby buď zveřejnilo dosud začerněné části spisů týkajících se zesnulého sexuálního delikventa Jeffreyho Epsteina, nebo vysvětlilo, proč tak nemůže učinit. Okresní soudce Emmet Sullivan tak reagoval na žalobu nezávislé novinářky Katie Phang, která se kauzou dlouhodobě zabývá.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama