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

Snyder představil film, který připravoval téměř dvacet let

Zack Snyder představil první krátkou ukázku ze svého nového filmu The Last Photograph. Temný thriller bude výrazně komornější než jeho předchozí velkofilmy. V hlavních rolích se objeví Stuart Martin a Fra Fee.

Ukrajinec podezřelý z účasti na výbuchu ropovodu Nord Stream byl zadržen v Chorvatsku

Chorvatské úřady zadržely ukrajinského občana podezřelého z účasti na sabotáži plynovodů Nord Stream v Baltském moři. Němečtí vyšetřovatelé ho podezírají, že patřil k potápěčům, kteří v září 2022 umístili na potrubí výbušniny. Německo nyní usiluje o jeho vydání.

Rusko a Ukrajina si vyměnily po 103 válečných zajatcích

Rusko a Ukrajina si vyměnily po 103 válečných zajatcích na každé straně, oznámilo dnes ministerstvo obrany v Moskvě. Navrácení ruští vojáci se podle něj nacházejí v Bělorusku, odkud zamíří do Ruska. Ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj později výměnu potvrdil, když informoval o návratu 103 ukrajinských vojáků.

Ukrajinec dostal v Německu trest za špionáž pro Rusko

Německý soud uložil ukrajinskému občanovi rok a tři měsíce vězení za špionáž. Muž pomáhal odeslat zásilky s GPS vysílači, které mohly sloužit ke zmapování přepravních tras před plánovanými sabotážemi. Dva další obžalované soud osvobodil.

Zelenskyj po protikorupčním zátahu odvolal náměstkyni šéfa své kanceláře

Ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj dnes odvolal náměstkyni šéfa své kanceláře Irynu Mudrou. Učinil tak po zprávách o tom, že je předmětem vyšetřování protikorupčních úřadů.

USA zpřesňují pravidla pro stablecoiny. Bez licence bude jejich vydávání omezené

Spojené státy připravují další krok k zavedení regulace stablecoinů. Nový návrh má určit, kdy budou jejich emitenti potřebovat licenci a za jakých podmínek se budou moci zahraniční digitální měny nabízet americkým zákazníkům.

Ukrajinský parlament schválil Chmaru a Sybihu do čela resortu obrany a zahraničí

Ukrajinský parlament dnes schválil návrh prezidenta Volodymyra Zelenského na jmenování Jevhenije Chmary ministrem obrany a také opětovné jmenování Andrije Sybihy ministrem zahraničí. Informoval o tom server RBK-Ukrajina, podle něhož pro Sybihu hlasovalo 266 poslanců a pro Chmaru 312.

Britská inflace zrychlila na 2,9 procenta

Meziroční inflace ve Velké Británii v červenci vzrostla na 2,9 procenta. Ještě v červnu dosahovala 2,6 procenta. Hlavní příčinou byly vyšší účty domácností za energie, zejména prudké zdražení plynu.

Čína rozšiřuje využití bytového fondu. Chce podpořit realitní trh

Čína se snaží rozhýbat slábnoucí ekonomiku a sahá přitom do obřího fondu, který dosud sloužil hlavně k financování bydlení. Peking uvolní pravidla pro využívání prostředků v hodnotě 10,9 bilionu jüanů. Lidé budou moci své úspory použít například na rekonstrukce nebo snáze platit nájem.

Ukrajinské protikorupční úřady vyšetřují poslance a členy prezidentské kanceláře

Národní protikorupční úřad Ukrajiny (NABU) a speciální protikorupční prokuratura (SAP) oznámily vyšetřování skupiny, která zahrnuje bývalého a současného poslance a také vysoce postavené osoby z prezidentské kanceláře. Podle vládních agentur jsou podezřelí z vyprání 150 milionů hřiven (70 milionů korun) použitých jako kauce pro obviněné v korupčním případu v energetice. Informovala o tom agentura Reuters.

Ve Francii začíná platit zákon o asistované sebevraždě a eutanazii

Ve Francii začíná tento týden platit zákon o asistované sebevraždě a eutanazii. Ve francouzské sbírce zákonů bylo dnes vydáno znění zákona, který schválil francouzský parlament v polovině července. Zákon umožňuje využít asistované sebevraždy pacientům, kteří mají vážnou a neléčitelnou nemoc, jež jim způsobuje nesnesitelnou bolest.

Asijské duby čelí rostoucímu riziku vyhynutí

Asie má více ohrožených druhů dubů než kterýkoli jiný region na světě. V jihovýchodní a východní Asii přitom rostoucí lidský tlak ohrožuje více než polovinu jejich přirozeného areálu a řada vzácných druhů nemá žádnou záložní populaci v botanických zahradách.

KOMENTÁŘ: Další čínská exploze na burze. Výrobce humanoidních robotů vyskočil o 460 procent

Asijské technologické debuty na burze začínají být podobně sledované jako ty ve Spojených státech. Potvrdil to i snový start společnosti Unitree, která se zabývá výrobou humanoidních robotů. Konkurenci na Západě hledá jen těžko.

Írán zvažuje i útoky na vojenské základny USA v Evropě, řekly FT íránské zdroje

Írán zvažoval a zvažuje i útoky na americké vojenské základny v Evropě, pokud budou Spojené státy eskalovat válku s Teheránem, napsal dnes deník Financial Times (FT) s odvoláním na dva nejmenované íránské režimní zdroje. Íránský režim už od března v odvetě za americké útoky na svou zemi útočí na státy Perského zálivu, kde mají USA základny, a v květnu pohrozil rozšířením války za hranice Blízkého východu.

Ruská obrana v noci zničila 453 ukrajinských dronů, oznámilo ministerstvo obrany

Ruská protivzdušná obrana v noci na dnešek zničila 453 ukrajinských dronů nad dvěma desítkami ruských regionů, nad anektovaným poloostrovem Krym a nad Černým mořem, oznámilo ministerstvo obrany v Moskvě. O škodách se nezmiňuje. Podle médií a některých regionálních činitelů ukrajinské drony útočily například na průmyslové objekty v Ufě v Baškortostánu a zřejmě také na závod vyrábějící výbušniny v Dzeržinsku v Nižegorodské oblasti.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama