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 naznačil konec války. Ropa reaguje pádem

Ceny ropy klesly pod psychologickou hranici 100 dolarů za barel po sobotním prohlášení amerického prezidenta Donalda Trumpa, že válka je skoro u konce, protože se obě strany blíží k urovnání. Vysoce postavený úředník Trumpovy administrativy však upozornil, že mírová dohoda zatím podepsána nebude kvůli pomalým procesům uvnitř íránské vlády.

Izrael v Libanonu zabil další tři lidi, prezident Aún vyzval ke stažení Izraele z jihu

Izraelská armáda navzdory příměří nařídila novou evakuaci deseti jiholibanonských vesnic v okresech Džazín a Nabatíja, uvedla dnes agentura AFP. Podle agentury NNA dnešní izraelské údery zasáhly jedoucí vozidlo v regionu Nabatíja a zabily tři lidi. Brzy ráno izraelské útoky zničily dva obytné domy ve městě Arzún v okrese Súr, několik lidí bylo zraněno. Libanonský prezident Joseph Aún dnes zopakoval, že chce pokračovat v mírových jednáních s Izraelem. Trvá ale na úplném stažení izraelských sil z jihu země.

Chaos v Íránu. Nikdo neví, kde se nejvyšší vůdce skrývá

Íránský nejvyšší vůdce Modžtabá Chámeneí se ukrývá na neznámém místě s omezeným přístupem k vnějšímu světu. Ani americká tajná služba nemá informace o tom, kde se ajatolláh skrývá. Íránští vyjednavači kvůli tomu mají problémy s komunikací uvnitř íránské vládní struktury.

USA a Írán mírní očekávání rychlé dohody

Spojené státy a Írán mírní očekávání, že by v nejbližší době mohl přijít průlom v jednáních o ukončení tři měsíce trvající války. Na stole zůstává hlavně Hormuzský průliv, íránský jaderný program a peníze z íránské ropy zmrazené v zahraničí.

Po pádu budovy na Filipínách pátrají záchranáři po desítkách lidí

Ve filipínském městě Angeles se v neděli zřítila rozestavěná devítipatrová budova. Neštěstí si vyžádalo nejméně jednu oběť a další lidé zůstali pod troskami. Záchranáři několik hodin prohledávali suť pomocí psů, detektorů tepu i těžké techniky.

Ukrajinské útoky si na západě Ruska podle úřadů vyžádaly dva mrtvé

Energetická infrastruktura byla v noci na dnešek poničena při ukrajinském raketovém útoku v západoruské Belgorodské oblasti. Ukrajinský dron jinde v tomto regionu sousedícím s Ukrajinou zabil jednoho člověka a jednoho mrtvého hlásí také Brjanská oblast. Rusko mimo frontu útočilo v ukrajinské Záporožské, Charkovské nebo Dněpropetrovské oblasti, zranění jsou dva lidé. O následcích útoků informovaly úřady v obou zemích.

Při výbuchu vlaku v Pákistánu, k němuž se přihlásili separatističtí ozbrojenci, zahynulo nejméně 24 lidí

Nejméně 24 mrtvých a desítky zraněných si vyžádal nedělní útok na vlak v pákistánské provincii Balúčistán. Vlak převážel příslušníky bezpečnostních složek a jejich rodiny. K útoku se přihlásila separatistická organizace Balúčistánská osvobozenecká armáda, známá pod zkratkou BLA.

V parlamentních volbách na Kypru si připsala zisky krajní pravice i nováčci

V nedělních parlamentních volbách na Kypru posílila krajní pravice. Do parlamentu se dostali i nováčci hlásající boj proti korupci a influenceři, vyplývá z výsledků, které podle analytiků změní politickou scénu v ostrovní na ostrově. K volbám v neděli přišlo něco málo přes půl milionu Kypřanů, kteří volili 56 zákonodárců. Volby byly považovány za lakmusový papírek trendů před prezidentskými volbami za dva roky, píše agentura Reuters.

Při sobotním izraelském úderu na jih Libanonu zahynulo 11 lidí, včetně šesti žen

Při sobotním izraelském úderu na jih Libanonu zahynulo 11 lidí, včetně šesti žen a jednoho dítěte. S odvoláním na libanonské ministerstvo zdravotnictví to dnes uvedla agentura AFP. Útok na cíl v okrese Nabatíja si vyžádal také devět zraněných.

Čína vyslala na vesmírnou stanici tři astronauty, jeden tam má strávit rok

Čína dnes vyslala na svoji vesmírnou stanici Tchien-kung (Nebeský palác) kosmickou loď Šen-čou 23 s třemi astronauty na palubě. Jeden z nich by měl poprvé strávit na oběžné dráze celý rok, a to kvůli studiu účinků dlouhodobého pobytu v mikrogravitaci. Experiment má pomoci Číně připravit se na budoucí pilotované mise k Měsíci a Marsu, uvedla agentura AFP.

Putin obvinil Ukrajinu z vybombardování studentské koleje, slíbil odvetu

Ruský prezident Vladimir Putin obvinil Ukrajinu z útoku na studentskou kolej v okupovaném městě Starobilsk v Luhanské oblasti na východě Ukrajiny. Vůdce Kremlu hrozí odvetou.

Kyjev se stal terčem vzdušného útoku, podle starosty zemřel nejméně jeden člověk

Ukrajinské hlavní město Kyjev se v noci na dnešek stalo terčem rozsáhlého vzdušného útoku ze strany Ruska. Informovaly o tom ukrajinské úřady. Ruská armáda podle agentury AFP k útoku použila balistické rakety i drony. Kyjevský starosta Vitalij Kličko na síti Telegram uvedl, že údery zabily nejméně jednoho člověka a způsobily požár v jedné ze škol. U jiné školy podle něj zablokovaly vchod do krytu.

Střelba u Bílého domu skončila smrtí útočníka

Muž se zbraní začal střílet u bezpečnostního stanoviště nedaleko Bílého domu. Tajná služba palbu opětovala a útočník později zemřel v nemocnici. Incident znovu otevřel otázky kolem bezpečnosti v okolí sídla amerického prezidenta.

Írán a USA se podle zprostředkovatelů blíží dohodě o prodloužení příměří

Írán a Spojené státy se podle zprostředkovatelů blíží dohodě o šedesátidenním prodloužení příměří, napsal dnes server listu Financial Times (FT) s odvoláním na své zdroje. Oběma znepřáteleným stranám se diplomatickou cestu z války snaží pomoci najít Pákistán a Katar. Americký prezident Donald Trump mezitím serveru Axios řekl, že šance na uzavření dohody s Íránem vidí půl napůl.

Desítky tisíc lidí v Madridu demonstrovaly proti premiérovi Sánchezovi

Tisíce demonstrantů dnes v Madridu požadovaly demisi socialistického premiéra Pedra Sáncheze kvůli sérii korupčních skandálů. Protestovat přišlo podle organizátorů asi 80.000 lidí, podle úřadů polovina, uvedla agentura AFP.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama