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

WHO žádá od Ruska další informace ohledně situace s morem na Sibiři

Světová zdravotnická organizace (WHO) požádala ruské úřady o informace ohledně zpráv médií, že se v sibiřském ústavu pro boj proti moru nakazil další zaměstnanec, uvedla dnes agentura Reuters. Kreml uvedl, že Rusko organizaci o epidemiologické situaci řádně informovalo. Laborantka zmíněného irkutského ústavu podle ruských médií nedávno zemřela na plicní mor, zatímco ruské úřady výskyt moru popírají a tvrdí, že mladá žena podlehla zápalu plic nezjištěného původu.

Ruské útoky si vyžádaly 19 mrtvých a desítky zraněných

Téměř dvě desítky mrtvých a desítky raněných si vyžádaly v ukrajinských městech ruské útoky podniknuté během noci a rána, uvedly dnes ukrajinské úřady.

Proředění australského lesa podpořilo růst stromů i ukládání uhlíku

Třicet let starý experiment v australském státě Victoria ukázal, že výrazné proředění lesa nemusí znamenat dlouhodobou ztrátu uhlíku ani horší podmínky pro volně žijící živočichy. Stromy ponechané na místě vyrostly do větších rozměrů a proředěné porosty postupně obnovily zásoby uhlíku odebraného při těžbě.

Spielberg převezme kreativní dohled nad Transformers. Michael Bay jedná o návratu

Steven Spielberg se výrazněji zapojí do dalšího hraného filmu ze série Transformers. Vedle role výkonného producenta bude společně s Lorenzem di Bonaventurou dohlížet také na kreativní směřování projektu. K sérii by se mohl vrátit i Michael Bay, který podle TheWrap jedná o režii.

Trump se úplně nemýlí. Hormuz je problém Asie, překvapil singapurský ministr

Americký prezident Donald Trump se „úplně nemýlí“, když tvrdí, že narušení tranzitů v Hormuzském průlivu je problém Asie. Na summitu Milken Institute v Singapuru to řekl singapurský ministr zahraničí Vivian Balakrishnan. Také uvedl, že kontrola Íránu nad úžinou by mu poskytla potenciálně silnější páku než jaderná zbraň.

Húsiové zasáhli letiště v Jemenu, hlásí se i k útokům na Saúdskou Arábii

Dvě rakety a drony s výbušninami vystřelené jemenskými povstalci Húsíi dnes v noci zasáhly mezinárodní letiště v jemenském Adenu, uvedlo podle serveru televize Al-Džazíra jemenské ministerstvo dopravy. Balistická raketa byla zachycena také severně od saúdskoarabské metropole Rijádu a rebelové se hlásí i k dalším útokům.

Černá smrt je zpět? Experti hodnotí riziko šíření moru

Svět obletěly zprávy o možném úniku bakterie způsobující plicní mor z laboratoře Irkutského výzkumného protimorového institutu na Sibiři. Laborantka Daria Shipilova (28 let) sama nahlásila, že rozbila zkumavku s živými bakteriemi. Podle úřadů zemřela na zápal plic neznámého původu a desítky lidí skončily v karanténě. Podle místních médií se žena nakazila plicním morem. Jak je tato nemoc nebezpečná a máme se bát?

Objednávky německého průmyslu se propadly o 10,6 procenta. Analytici čekali jen mírný pokles

Objednávky německého průmyslu se v srpnu meziměsíčně snížily o 10,6 procenta. Pokles byl výrazně hlubší, než očekávali analytici. Velkou část propadu ale způsobilo odeznění mimořádně vysokých zakázek na letadla, lodě, vlaky a vojenská vozidla z předchozího měsíce.

Ať Írán klidně zničí Los Angeles a San Diego. Trump v předvolebním projevu šokoval

Americký prezident Donald Trump způsobil bouři svým projevem na volebním mítinku v Nebrasce. Řekl, že Írán klidně může zničit Los Angeles a San Diego, čímž vyvolal ostrou kritiku ze strany představitelů těchto měst. Hovoří dokonce o „vlastizrádném“ prohlášení. Bílý dům se snaží tento požár uhasit. Trump podle něj jen varoval, že tato města by mohla být ohrožena, kdyby nezahájil válku s Íránem.

Kosovo má novou prezidentku. Parlament odvrátil předčasné volby na poslední chvíli

Kosovský parlament zvolil novou prezidentkou ekonomku Justinu Shiroka Pulu. Poslanci rozhodli prakticky na poslední chvíli před vypršením ústavní lhůty a odvrátili tak rozpuštění parlamentu a další předčasné volby. Dohodě předcházely spory o omezení pravomocí tribunálu v Haagu, který soudí válečné zločiny spojené s Kosovem.

Zvrat ve válce o Mali. Armáda dobyla klíčové město, separatisté hlásí ústup

Malijská armáda podporovaná ruskými paramilitárními silami uvedla, že znovu získala kontrolu nad strategicky důležitým městem Kidal na severu této africké země. Podle junty obsazení předcházely masivní letecké i pozemní údery. Separatisté však uvedli, že armáda vstoupila do města bez boje, protože se povstalci stáhli.

Přežila dvě dávky pentobarbitalu. Christa Pike je po nezdařené popravě při vědomí

Američanka Christa Pike přežila pokus o popravu smrtící injekcí v Tennessee. Po podání dvou dávek pentobarbitalu zůstala naživu a byla převezena do nemocnice. Nyní se probrala, mluví a nadále dostává intenzivní lékařskou péči.

Ronaldo se do portugalské reprezentace pod Jesusem nechce vrátit

Cristiano Ronaldo se podle portugalských médií nechce vrátit do národního týmu, dokud jej povede Jorge Jesus. Spor mezi největší hvězdou portugalského fotbalu a trenérem tak pokračuje. Zatím přitom nic nenasvědčuje tomu, že by měl kouč u reprezentace skončit.

Ve Francii dnes pokračovaly protesty a blokády škol, do ulic vyšly desetitisíce lidí

Ve Francii začal další den blokád škol a demonstrací, do nichž se dnes v mnoha městech poprvé zapojí také odbory. V Paříži je očekáváno až 40.000 účastníků protestního průvodu. Kromě toho se dnes konají demonstrace v dalších velkých městech. Demonstranti a odborové organizace požadují, aby vláda řešila situaci, kdy školy trpí nedostatkem personálu a jsou ve zchátralém stavu. Středoškolský odborový svaz uvedl, že během dneška bylo kvůli protestům uzavřeno rekordních 1800 středních škol, ministerstvo školství hovoří o zrušené výuce na 891 z 3700 středních škol. Do protestů se zapojili i učitelé a rodiče, píše agentura DPA.

Ukrajina informuje o mrtvých a raněných po ruských útocích

Ruské drony při nočním útoku na sanitky a obytný dům v Kramatorsku na východě Ukrajiny zabily 49letou ženu a zranily další čtyři lidi, oznámila dnes ukrajinská prokuratura, která útoky vyšetřuje jako válečný zločin. Při ruském ostřelování vsi Rajivka v Charkovské oblasti na východě země zahynula podle prokuratury 85letá žena. Jednoho mrtvého a sedm raněných si vyžádal ruský útok na civilní loď s řepkovým olejem plující v Černém moři pod vlajkou Marshallových ostrovů, informoval šéf správy Oděské oblasti Oleh Kiper. Raněné po ruských útocích hlásí i další ukrajinské regiony.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama