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

Trump přicestuje na červencový summit NATO v Ankaře, potvrdil Rubio

Americký prezident Donald Trump se zúčastní summitu Severoatlantické aliance, který se bude konat na začátku července v Ankaře, potvrdil dnes podle agentur ministr zahraničí USA Marco Rubio. Mohlo by se podle něj jednat o nejdůležitější schůzku v historii NATO, jelikož je prý třeba některé věci objasnit a napravit. O Trumpově plánu přicestovat na summit dnes už psala turecká média s odkazem na své zdroje. Turecký ministr zahraničí Hakan Fidan rovněž uvedl, že s Trumpovou účastí na jednání Turecko počítá.

Světová zdravotnická organizace potřebuje na boj s ebolou 115 milionů dolarů

Světová zdravotnická organizace (WHO) potřebuje pro boj s ebolou v příštích třech měsících 115 milionů dolarů (téměř 2,5 miliardy Kč), prozatím ale od dárců získala pouze 35 procent této částky. Podle agentury Reuters to dnes uvedl Chikwe Ihekweazu, který má v organizaci na starost mimořádné situace. Africké Středisko pro kontrolu a prevenci nemocí (CDC) propuknutí epidemie eboly v konžské provincii Ituri potvrdilo 15. května.

Leclerc zůstává ve Ferrari, slavná spolupráce bude pokračovat

Charles Leclerc spojí svou budoucnost s Ferrari i v dalších sezonách. Italská stáj oznámila prodloužení smlouvy krátce před Velkou cenou Monaka. Osmadvacetiletý Monačan tak pokračuje v příběhu, který začal už před deseti lety v jezdecké akademii Ferrari.

Britské bankovky mohou nově upozornit na ohroženou přírodu

Britská centrální banka představila osmnáct druhů živočichů, které mohou v budoucnu zdobit nové bankovky. Výběr zahrnuje řadu ohrožených nebo chráněných druhů a podle Bank of England nabízí příležitost připomenout bohatství britské přírody i význam ochrany domácích ekosystémů.

Dronový útok na autobus v okupované části Ukrajiny si vyžádal osm mrtvých

Nejméně osm lidí zahynulo a dalších deset utrpělo zranění při útoku dronu na osobní autobus v Ruskem okupované části ukrajinské Doněcké oblasti. Informovala o tom ruská státní média s odvoláním na Denise Pušilina, Moskvou dosazeného představitele regionu.

Zdraví oceánů závisí na mikrobech v rybách

Běžný mechanismus, který vědcům dlouho vrtal hlavou, má konečně jasnější obrysy. Mořské ryby sice pomáhají regulovat chemii světových oceánů a globální koloběh uhlíku, ale na tuto těžkou práci rozhodně nejsou samy. Nové důkazy ukazují, že jim s produkcí klíčového minerálu výrazně pomáhají neviditelní podnájemníci v jejich vlastních střevech.

Varšava navrhla zřídit stálou základnu amerických vojsk v Polsku

Polsko předalo americkému ministrovi obrany návrh na zřízení nové, stálé základny amerických vojsk v Polsku, oznámil polský ministr Wladyslaw Kosiniak-Kamysz. Zapojení Spojených států do bezpečnosti Polska neklesá, naopak může být ještě větší, napsal na sociální síti.

Evropa chce snížit závislost na amerických technologiích

Evropská unie chce posílit vlastní technologické firmy a omezit závislost na dodavatelích ze zahraničí. Nový balík opatření míří hlavně na cloud, umělou inteligenci, čipy a digitální služby, které dnes tvoří základ moderní ekonomiky. Brusel zdůrazňuje, že nejde o uzavírání trhu ani přímý útok na americké giganty, ale o dlouhodobou strategii. Evropa si chce vybudovat silnější domácí zázemí a získat větší kontrolu nad citlivými systémy.

Nick Jonas dál patří k Jonas Brothers, ale hraje i sám za sebe

Nick Jonas má za sebou víc než dvacet let kariéry a pořád zůstává jednou třetinou Jonas Brothers. Zároveň ale čím dál víc ukazuje, že nechce být jen členem slavné sourozenecké kapely. Letos se soustředí na hudbu, herectví a další projekty, díky nimž si buduje vlastní jméno.

Na jihozápadě Anglie havaroval vrtulník britského námořnictva

Na poli na jihozápadě Anglie dnes havaroval vrtulník britského námořnictva, informovala britská média a agentura Reuters s odvoláním na policii. Podle serveru BBC britský premiér Keir Starmer označil incident za hluboce znepokojivý pro zasažené rodiny.

KOMENTÁŘ: Má hodnotu bilion dolarů a míří na burzu. Chvíle, která ukáže, jestli je AI bublina

Společnost Anthropic podala u Komise pro kontrolu cenných papírů Spojených států prospekt potřebný k veřejnému úpisu akcií. Započala tím tak tažení, které může do pár týdnů vyvrcholit startem na burze. Svět tak nahlédne pod pokličku jedné z největších AI společností světa. A konečně zjistí, jestli příběh kolem AI doprovází i reálný finanční profit.

Nikdo z nás nespí. Námořníci uvěznění v Hormuzském průlivu popisují hrůzy války

Moře je tak klidné, že pákistánský kapitán Hassan Khan občas zapomene, že jeho loď zůstala uvězněná ve válečné zóně. V Hormuzském průlivu nebo okolních přístavech uvízlo zhruba 20 tisíc námořníků. Nad jejich hlavami létají stíhačky, rakety a drony, pod vlnami číhají miny. Všichni mají strach.

Při dronových útocích na Petrohrad utrpělo zranění několik lidí

Při dronových útocích na Petrohrad utrpělo dnes zranění několik lidí, napsala agentura TASS s odvoláním na ruské úřady, podle nichž bezpilotní letouny poškodily několik objektů infrastruktury. Ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj později uvedl, že drony mířily na důležité cíle včetně petrohradského ropného terminálu. Ve druhém největším ruském městě dnes začíná Petrohradské mezinárodní ekonomické fórum (SPIEF), na kterém má promluvit ruský prezident Vladimir Putin.

Válka skončila, řekl Rubio, zatímco USA a Írán obnovily útoky

Americké Ústřední velení (CENTCOM) zlikvidovalo několik íránských raket a dronů a zahájilo vlastní údery na cíle spojené s Íránem. Ten odpálil na sousední země několik balistických střel, žádná z nich však nezasáhla zamýšlené cíle. Dvě rakety nedosáhly cíle nebo se rozpadly a tři rakety mířící na Bahrajn zachytila americká a bahrajnská protivzdušná obrana.

Mezinárodní letiště v Kuvajtu zasáhl íránský útok, je několik zraněných

Mezinárodní letiště v Kuvajtu dnes zasáhl íránský dronový a raketový útok. Několik lidí utrpělo zranění a musel být přerušen provoz, píší agentury Reuters a AFP s odvoláním na kuvajtský úřad pro civilní letectví a kuvajtskou armádu.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama