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

Papež vyzval k trpělivému dialogu a ústupkům v zájmu míru v Evropě

Papež Lev XIV. v dnešním projevu ve francouzských Metách o kořenech Evropy vyzval odpovědné představitele, aby prokázali odvahu při jednáních a byli ochotni ustoupit z některých svých pozic ve prospěch míru na kontinentu. Informovaly o tom agentury AFP a Reuters. "Dnes bohužel znovu propuká válka, a to i v Evropě. Jde o nové zbytečné krveprolití, které si každý den vybírá nespočet civilních obětí," prohlásil papež se zjevnou narážkou na ruskou válku proti Ukrajině.

Cenu Václava Havla získala íránská právnička Nasrín Sotoudeh

Laureátkou letošní Ceny Václava Havla je íránská právnička Nasrín Sotoudeh. Oznámila to Rada Evropy, jejíž Parlamentní shromáždění je garantem ocenění. Dalšími finalistkami ceny byly íránsko-americká novinářka Masíh Alínežád a maďarská právnička Márta Pardavi.

Loď Starship se poprvé dostala na oběžnou dráhu, uvedl SpaceX

Kosmická loď Starship se poprvé dostala na oběžnou dráhu, uvedla na síti X firma SpaceX. Loď měla problém s jedním motorem, ale nakonec se podařilo podle plánu vypustit do vesmíru skupinu nových satelitů, informovala společnost. Délku letu na oběžné dráze nakonec řídící centrum zkrátilo z předpokládaných deseti hodin na zhruba dvě a po necelých třech hodinách od startu se loď vrátila na Zemi a dopadla do oceánu.

Češky po osmi letech ovládly Pohár Billie Jean Kingové

České tenistky znovu vystoupaly na vrchol Poháru Billie Jean Kingové. Ve finále v čínském Shenzhenu porazily Ukrajinu 2:0 a získaly první titul od roku 2018. Rozhodující body přinesly Karolína Muchová a Linda Nosková. Tým kapitánky Barbory Strýcové navíc prošel celým finálovým turnajem bez jediné porážky.

KOMENTÁŘ: McDonald’s na rozcestí. Akcie kolabují, kampaň na World Cupu se nevyplatila

Slabý růst tržeb, rozhazování za reklamní kampaně, překotné zdražování burgerů – to vše má svůj podíl na nečekaném propadu fastfoodového řetězce McDonald’s. Společnost představila strategii Next, která má dostat firmu zpátky na výsluní. Jak?

Muži zadržení u základny Fairford jsou Britové z Londýna. Jsou podezřelí z přípravy terorismu

Pět Britů ve věku od 23 do 25 let zůstává ve vazbě kvůli podezření z přípravy teroristického útoku na leteckou základnu Fairford v západní Anglii, kterou využívají americké bombardéry. Všichni zadržení podle britské protiteroristické policie žijí v Londýně.

Trump odmítl mírový návrh Íránu. Po volbách očekává další údery. Ceny ropy reagují růstem

Ceny ropy prudce vzrostly poté, co americký prezident Donald Trump odmítl mírový návrh Íránu. Také svým poradcům řekl, že po listopadových volbách v Kongresu očekává obnovení úderů na islámskou republiku. Agentuře Axios nicméně sdělil, že očekává i návrat k rozhovorům.

Vědci objevili nový druh tučňáka po více než sto letech

Na odlehlých Kerguelenských ostrovech byl rozpoznán nový druh tučňáka oslího, který dostal vědecké jméno Pygoscelis kerguelensis. Genetické výsledky zároveň ukázaly, že tučňáci oslí netvoří jediný druh, jak se dlouho předpokládalo, ale čtyři samostatné druhy. Některé z nich přitom mohou v příštích desetiletích přijít o značnou část vhodného prostředí.

Nechcete od nás zbraně? Trump v Bílém domě překvapil Si Ťin-pchinga

Americký prezident Donald Trump nabídl svému čínskému protějšku Si Ťin-pchingovi v Bílém domě prodej zbraní. V rozhovoru s televizí Fox News na to upozornil americký vyslanec v Číně David Perdue. Došlo k tomu podle něj během diskusí o amerických dodávkách zbraní Tchaj-wanu, které Peking dlouhodobě kritizuje. Trump se od skončení summitu o prodeji zbraní nezmínil. V sobotu však řekl, že Si jeho postoj k Tchaj-wanu chápe.

Avengers: Endgame se po sedmi letech vrátil do čela kin

Film Avengers: Endgame znovu ovládl žebříček tržeb kin v USA a Kanadě. Obnovená premiéra během víkendu 25. až 27. září podle nedělních odhadů utržila celosvětově 86 milionů dolarů. Sedm let starý snímek předstihl filmové novinky a divákům nabídl také nové záběry propojené s chystanými Avengers: Doomsday.

Venezuelané v ulicích žádali bezpečný návrat lídryně opozice Machado do vlasti

Příznivci lídryně venezuelské opozice Marie Coriny Machado vyšli v neděli do ulic, aby požadovali její bezpečný návrat do Venezuely. Volali také po vypsání prezidentských voleb. Informovaly o tom dnes agentury AFP a AP. Machado, která z vlasti tajně odcestovala loni v prosinci, aby v Oslu převzala Nobelovu cenu za mír, se už sedmkrát neúspěšně pokusila vrátit do Venezuely.

Lavina smetla tábor v Himálajích. Dva lidé zemřeli, další zůstávají pod sněhem

Lavina v neděli ráno zasáhla tábor pod himálajskou horou Himlung Himal v Nepálu. Záchranáři našli těla dvou lidí, další nejméně desítka se pohřešuje. Přesný počet nezvěstných však zůstává nejasný. Pátrání komplikuje husté sněžení a špatné počasí.

Ruská puma zranila v Charkově 25 lidí včetně dětí

Ruská řízená letecká puma zranila nejméně 25 lidí, včetně několika dětí, když zasáhla bytový dům v Charkově na severovýchodě Ukrajiny. Vyplývá to ze sdělení šéfa správy Charkovské oblasti Oleha Syněhubova a starosty města Ihora Terechova. V Kyjevě podle tamního starosty Vitalije Klička zasáhly ruské drony čerpací stanici a kavárnu poblíž jiné benzínové pumpy, ruské noční útoky zranily podle úřadů v Kyjevě několik lidí.

Saúdové měli dvakrát udeřit na tržiště plné lidí. Hútíové odpřísáhli odvetu

Jemenští povstalci Hútíové v neděli obvinili letectvo Saúdské Arábie z útoku na nákupní zónu v jihozápadním Jemenu. Stíhačky podle nich zaútočily na trh hned dvakrát. Zabito nebo zraněno bylo téměř 50 lidí.

Papež Lev při návštěvě Lurd slíbil další kroky proti zneužívání v církvi

Papež Lev XIV. se ve Francii setkal s lidmi, které v dětství zneužili členové katolické církve. Znovu slíbil, že církev musí podobným případům zabránit a nést odpovědnost za vlastní selhání. Oběti jeho slova ocenily, zároveň ale čekají na konkrétní činy.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama