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

Muž s dvěma noži napadl v Paříži tři ženy. Zastavili ho kolemjdoucí

Muž vyzbrojený dvěma kuchyňskými noži napadl v Paříži tři ženy ve věku 19, 24 a 36 let. Dvě z nich utrpěly vážná zranění, podle francouzského ministra vnitra ale nejsou v ohrožení života. Útočníka pomohli zastavit kolemjdoucí, kteří ho drželi na zemi do příchodu policisty mimo službu.

Hasiči u Madridu bojují s ničivými požáry, situaci má ztížit nepříznivý vítr

Španělští hasiči se dnes ráno jen několik hodin před příchodem nepříznivého jižního větru snažili dostat pod kontrolu ničivé požáry, které zuří nedaleko Madridu. Podle ministra vnitra Fernanda Grande-Marlasky prožívá země kritické hodiny a dnešek je pro boj s požárem rozhodující, uvedla agentura AFP. Rozsáhlé požáry v okolí hlavního města spálily za posledních několik dní přibližně 77.000 hektarů a bylo kvůli nim evakuováno 63.000 lidí.

Obrat na trhu s ropou. Ceny po přerušení úderů prudce klesají

Ceny ropy klesají po přestávce ve vzájemných úderech mezi USA a Íránem. Investoři vidí naději na deeskalaci blízkovýchodního konfliktu, který vedl ke zdražování energií. Odborníci ale upozorňují, že eskalační riziko nepominulo.

Na Moskevskou oblast mířilo přes 390 dronů, uvedl starosta Moskvy

Na Moskevskou oblast v noci mířilo přes 390 ukrajinských dronů. Dnes ráno to na telegramu oznámil starosta Moskvy Sergej Sobjanin s tím, že většinu jich obrana zničila. Gubernátor Moskevské oblasti Andrej Vorobjov mezitím informoval, že v Čechově jižně od ruského hlavního města zasáhl dron bytový dům. Ukrajinské letectvo dnes uvedlo, že od pondělního večera zničilo 107 ze 131 ruských dronů.

Na Velkém bariérovém útesu objevili stovky dosud neznámých bakterií

Mikroskopický život na Velkém bariérovém útesu je mnohem rozmanitější, než se dosud předpokládalo. Vědcům se podařilo zmapovat rozsáhlé společenství mikroorganismů, které tvoří základ fungování celého ekosystému. Výzkum odhalil stovky dosud neznámých druhů bakterií i statisíce různých virů a může pomoci lépe sledovat zdravotní stav korálových útesů.

Japonský ostrov Kjúšú zasáhlo zemětřesení o síle 7,1 stupně

Japonský ostrov Kjúšú dnes zasáhlo zemětřesení o předběžné síle 7,1 stupně. Podle agentury Reuters to oznámila japonská meteorologická agentura (JMA), která následně vydala varování před cunami s možnou výškou až jeden metr. Úřad později uvedl, že varování plánuje brzy zrušit, napsala agentura AFP.

Netanjahu dorazil do Washingtonu, červený koberec ho nečekal

Izraelský premiér Benjamin Netanjahu dorazil do Washingtonu na jednání s prezidentem Donaldem Trumpem. Nečeká ho však červený koberec a hlasitá slova o neochvějném partnerství. Vztah dvou mnohaletých spojenců čelí zatěžkávací zkoušce. Rozdělil je přístup k válce s Íránem.

Finsko kvůli riziku dronů omezilo letecký a námořní provoz u jižního pobřeží

Finská armáda dnes kvůli riziku zbloudilých dronů dočasně uzavřela část vzdušného prostoru u jižního pobřeží země poblíž hranic s Ruskem. Také tam omezila námořní dopravu. Informuje o tom agentura Reuters s odvoláním na mluvčího armády.

Trump hovoří o přátelských rozhovorech s Íránem. Zároveň hrozí údery

Americký prezident Donald Trump prohlásil, že s Íránem probíhají „velmi přátelská jednání“ o ukončení konfliktu poté, co USA nečekaně pozastavily útoky na Írán a islámská republika zastavila odvetné údery. Teherán popírá, že probíhají přímá jednání, ale obě strany si vyměňují zprávy prostřednictvím třetích stran.

Ozbrojenci v Nigérii zabili při útoku na vesnici nejméně 30 lidí

Nejméně 30 lidí zemřelo při útoku ozbrojenců na vesnici Naridon v nigerijském státě Kaduna. Útočníci vtrhli do obce v noci, stříleli po obyvatelích a zapalovali domy. Mezi oběťmi jsou ženy, děti i senioři.

Pogačar vyrovnal rekord Tour de France pátým celkovým triumfem

Tadej Pogačar završil letošní Tour de France pátým celkovým vítězstvím a zařadil se mezi nejúspěšnější cyklisty historie. Závěrečnou etapu v Paříži ovládl Mathieu van der Poel, zatímco český jezdec Mathias Vacek pomohl stáji Lidl Trek k triumfu v týmové soutěži. Na slavnostním dojezdu nechyběly ani další výrazné české stopy.

Volodymyr Zelenskyj je na návštěvě Británie, přijme ho premiér

Ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj dorazil do Spojeného království, kde se setká s novým britským premiérem Andym Burnhamem. Jde o první návštěvu zahraničního státníka od Burnhamova nástupu do funkce a podle britské vlády symbolizuje mimořádně úzké vztahy mezi oběma zeměmi.

Choupenitch považuje titul mistra světa za největší úspěch kariéry

Alexander Choupenitch se po návratu z mistrovství světa v Hongkongu netajil tím, že zisk světového titulu řadí nad olympijský bronz z Tokia. Český fleretista se stal prvním mužským mistrem světa v historii domácího šermu a zároveň ovládl i celkové hodnocení Světového poháru. Za úspěchem podle něj stojí dlouhé roky systematické práce i silné zázemí.

Pláže v Normandii a bájný Olymp nově chrání UNESCO

Pláže, na nichž se během druhé světové války vylodili spojenečtí vojáci, získaly mezinárodní ochranu. Na seznam světového dědictví přibyla také nejvyšší hora Řecka a významná místa v Japonsku a Jižním Súdánu.

Írán potvrdil jednání s Ománem o Hormuzském průlivu, konají se bez USA

Írán dnes potvrdil jednání s Ománem o Hormuzském průlivu, o kterých média psala v posledních dnech. Mluvčí íránské diplomacie Esmaíl Baghaí uvedl, že do rozhovorů nejsou zapojené Spojené státy, uvedla agentura AFP. Dodal, že Hormuzský průliv je pro plavbu uzavřený, zatímco Spojené státy tvrdí opak. Námořní doprava na trase globálního významu pro přepravu ropy a plynu zůstávala minulý týden silně utlumená.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama