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

Rusko zaútočilo na zastávku v Oděse, na Krymu nejezdí některé vlaky

Cílem ruského útoku v jihoukrajinské Oděse se dnes ráno stala autobusová zastávka, na které čekali lidé. Informoval o tom šéf městské vojenské správy Serhij Lysak. Zranění utrpěli tři lidé. Na Rusy okupovaném Krymu nejezdí některé vlaky poté, co v noci na dnešek drony zaútočily na expres Moskva-Simferopol.

Lavazza chce v USA posílit díky novým kávovým tabletám

Italská Lavazza posílá na americký trh nový systém pro přípravu espressa. Místo klasických kapslí sází na tablety vyrobené výhradně z kávy, které neobsahují plast, hliník ani pojiva. Firma tím chce oslovit zákazníky, kteří řeší nejen chuť, ale i odpad po každém šálku.

Čínský prezident Si Ťin-pching přijel do KLDR, chce posílit vztahy obou zemí

Čínský prezident Si Ťin-pching dnes zahájil dvoudenní návštěvu Severní Koreje, která je první od roku 2019. V Pchjongjangu čínský prezident jednal se severokorejským vůdcem Kim Čong-unem, kterého ujistil, že Peking neupustí od svého závazku chránit společné zájmy s KLDR ani nezaváhá ve své podpoře Kim Čong-una. Informovala o tom agentura Reuters.

Írán oznámil zastavení útoků proti Izraeli

Velitelství íránských ozbrojených sil dnes oznámilo ukončení vojenských operací proti Izraeli. Zároveň ale varovalo, že v případě dalších izraelských útoků na Libanon je obnoví, přičemž nové údery budou drtivější než ty nedávné. Prohlášení velitelství zveřejnila íránská agentura Fars, píše agentura Reuters.

Izrael a Írán usilují o uzavření okamžitého příměří, tvrdí Trump

Izrael a Írán usilují o uzavření okamžitého příměří, uvedl dnes americký prezident Donald Trump poté, co obě země v noci na dnešek pokračovaly ve vzájemných útocích. Závěrečná jednání o mírové dohodě pokračují, ale mohou být zmařena neznalostí nebo hloupostí, napsal šéf Bílého domu na sociální síti Truth Social. V předchozím příspěvku vyzval Izrael a Írán, aby na sebe přestaly útočit.

Akciové indexy v Koreji a Japonsku prudce klesly, v Soulu o více než osm procent

Akcie na burzách v Soulu a v Tokiu dnes prudce oslabily, v Soulu hlavní akciový index odepsal přes osm procent. Investoři se zbavují akcií technologických firem, k jejichž růstu v poslední době přispíval i zájem o umělou inteligenci (AI). Rozsáhlý výprodej vyvolaly obavy ze zvyšování úrokových sazeb ve Spojených státech a také další eskalace konfliktu na Blízkém východě.

KOMENTÁŘ: Svede to na nucenou práci. Trump našel nový způsob, jak zavádět cla

V hluku války na Blízkém východě se může zdát, že Donald Trump dal svou celní politiku k ledu. Že přijal únorové rozhodnutí Nejvyššího soudu. Jenže ve skutečnosti Trumpův úřad pilně pracuje na tom, aby se mohla nová cla začít už brzy aplikovat. Jak je to možné?

Shakira vystoupí na fotbalovém šampionátu a zavzpomíná na své děti

Zpěvačka Shakira se vrací na mistrovství světa ve fotbale. V červenci se představí v historicky první poločasové show finálového zápasu, kde s ní na pódiu vystoupí Madonna a korejská skupina BTS. Pro latinskoamerickou ikonu má tento turnaj osobní význam, protože právě díky fotbalové hymně z roku 2010 potkala svého bývalého partnera, se kterým má dva syny.

Arménský premiér Pašinjan vyhrál parlamentní volby, uvedla volební komise

Strana Občanská smlouva arménského premiéra Nikoly Pašinjana vyhrála nedělní parlamentní volby se ziskem 49,8 procenta hlasů. Dnes o tom podle agentur informovala arménská volební komise po sečtení hlasů ze všech volebních místností. Druhá skončila Silná Arménie, kterou vede rusko-arménský miliardář Samvel Karapetjan. Získala 23,3 procenta hlasů.

Izrael zasáhl v Íránu petrochemický komplex, Teherán vyslal rakety na Izrael

Izrael a Írán v noci na dnešek pokračovaly ve vzájemných útocích, což je největší vyhrocení konfliktu od uzavření příměří 8. dubna, napsala agentura AP. Izraelská armáda zasáhla mimo jiné petrochemický komplex na jihozápadě Íránu a část poškodila, uvedla AFP. Íránská média informovala o explozích v několika městech včetně Teheránu a íránské revoluční gardy uvedly, že útočily na letecké základny v Izraeli v reakci na izraelské údery na radarové stanice v Íránu. Gardy též oznámily, že jsou připraveny na rozsáhlé operace na všech frontách. Izrael informoval o raketách vypálených směrem na izraelské území též z Jemenu.

Útok nožem na Penn Station, šest lidí zraněno. New York zpřísňuje opatření

Šest lidí bylo v neděli zraněno při útoku nožem na newyorské Penn Station, jednom z nejrušnějších dopravních uzlů ve Spojených státech. Incident se stal v době, kdy se město připravuje na dvě mimořádně sledované sportovní události – finále NBA a blížící se mistrovství světa ve fotbale.

Zemětřesení na Filipínách si vyžádalo nejméně 16 mrtvých, Malajsie nabídla pomoc

Nejméně 16 mrtvých a více než 200 zraněných si vyžádalo zemětřesení o síle 7,8 stupně, které v noci na dnešek SELČ zasáhlo filipínský ostrov Mindanao. Otřesy poškodily řadu budov a klíčový most ve městě General Santos. Zemětřesení vyvolalo metr vysokou vlnu cunami, která zasáhla okolní pobřeží, informovala agentura AP s odvoláním na filipínské úřady. Malajsie už zasažené zemi nabídla pomoc.

Příměří v ohrožení: Útoky mezi Izraelem a Íránem ženou ceny ropy vzhůru

Ceny ropy v pondělí vzrostly po vzájemných útocích mezi Izraelem a Íránem. Vyvolává to obavy ze zhroucení stále trvajícího křehkého příměří mezi islámskou republikou a USA. Snahy o ukončení konfliktu komplikuje i situace v Libanonu, přesto se zatím ceny ropy drží pod 100 dolary za barel.

USA omezují sledování oceánů, Evropa posiluje vlastní síť

Spojené státy začínají výrazně omezovat jednu z nejambicióznějších sítí pro sledování oceánů. Systém, který více než deset let sbíral data o mořských ekosystémech, klimatu a extrémním počasí, má přijít o většinu svých zařízení. Evropa mezitím investuje do vlastního oceánského monitoringu a chce posílit svou roli ve výzkumu moří.

Filipíny zasáhlo zemětřesení o síle 7,8 stupně, úřady varují před tsunami

Filipínský ostrov Mindanao zasáhlo zemětřesení o síle 7,8 stupně. Otřesy poškodily infrastrukturu a úřady hlásí několik mrtvých a mnoho zraněných. Americké, indonéské a filipínské úřady vydaly varování před tsunami.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama