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

Americký ministr zahraničí Rubio jednal s papežem ve Vatikánu

Americký ministr zahraničí Marco Rubio dnes dopoledne jednal ve Vatikánu s papežem Lvem XIV. Uvedl to Vatikán. Jednání provázela očekávání po nedávných rozepřích mezi americkým prezidentem Donaldem Trumpem a hlavou katolické církve ohledně války v Íránu. Americké ministerstvo zahraničí uvedlo, že jednání ukázalo silné vztahy mezi USA a Vatikánem.

Útok na předměstí Bejrútu: Izrael hlásí zabití velitele Hizballáhu

Izrael ve čtvrtek oznámil, že při středečním úderu na jižní předměstí Bejrútu zabil Ahmada Gháliba Balúta, velitele elitních jednotek Radván libanonského hnutí Hizballáh. Šlo o první izraelský útok na libanonskou metropoli od dohody o příměří z minulého měsíce.

Do Lotyšska pronikly dva drony z Ruska, jeden poškodil sklad ropy

Ve čtvrtek ráno do lotyšského vzdušného prostoru pronikly z ruského území dva drony, které se následně zřítily ve východním regionu Latgalsko. Jeden z nich dopadl v Rēzekne, zhruba 40 kilometrů od hranice s Ruskem, kde poškodil skladovací areál s nádržemi na ropu.

Norský chov lososů zatěžuje fjordy odpadem

Norské rybí farmy vypouštějí do fjordů a dalších pobřežních vod velké množství dusíku, fosforu a organického odpadu. Nová analýza upozorňuje, že znečištění z akvakultury odpovídá nečištěným splaškům od desítek milionů lidí ročně. Pro zemi, která je největším producentem chovaného lososa na světě, jde o nepříjemnou ekologickou vizitku.

Izrael bez varování zaútočil na Bejrút

Izraelská armáda dnes večer zasáhla jižní předměstí Bejrútu. Podle libanonské agentury NNA útok dopadl na hustě obydlenou oblast v libanonské metropoli. Izrael podle agentury AFP zaútočil bez předchozího varování poprvé od příměří, které vstoupilo v platnost 16. dubna.

Macron hovořil s íránským prezidentem o Hormuzském průlivu

Írán by měl využít příležitosti, kterou nabízí mnohonárodní mise pro Hormuzský průliv vedená Francií a Británií. V telefonickém rozhovoru to dnes francouzský prezident Emmanuel Macron řekl svému íránskému protějšku Masúdu Pezeškjánovi. Podle Macrona by Teherán i Washington měly koordinovaně přispět k obnovení volné plavby v průlivu a jeho okolí. Francie dnes oznámila, že v rámci příprav na misi zaměřenou na zajištění svobody plavby vysílá do Rudého moře letadlovou loď Charles de Gaulle.

Trump Íránu opět hrozí bombardováním, chce otevření Hormuzského průlivu

Americký prezident Donald Trump dnes na své sociální síti znovu pohrozil Íránu bombardováním, pokud Teherán neuzavře dohodu, jež povede k otevření Hormuzského průlivu. Bulvárnímu deníku New York Post šéf Bílého domu mezitím řekl, že je příliš brzy na jeho přímá osobní jednání s Teheránem.

Hantavirus na výletní lodi: WHO potvrdila osmý případ, pacient je ve Švýcarsku

Světová zdravotnická organizace ve středu potvrdila osmý případ hantaviru spojený s výletní lodí MV Hondius, která kotví u Kapverd. Tři lidé s nákazou zemřeli, jeden pacient je v kritickém stavu a tři mají mírné příznaky.

Gibraltar vypouští splašky přímo do Středozemního moře

Gibraltar stále nemá čistírnu odpadních vod. Splašky od téměř 40 tisíc obyvatel, firem a institucí proto míří bez čištění přímo do Středozemního moře. Britské zámořské území tak dlouhodobě čelí problému, který by v Evropě působil jako relikt minulého století.

KOMENTÁŘ: Trpaslík chce koupit giganta. Firma GameStop píše další neuvěřitelný příběh

Společnost GameStop, která se soustředí na prodej videoher, se během covidu neuvěřitelným způsobem zapsala do dějin investování. Teď se znovu pokouší o husarský kousek – chce koupit firmu eBay, která je přitom mnohem hodnotnější, a konkurovat tak Amazonu.

Trump: USA dočasně přestanou chránit lodě v Hormuzském průlivu

Spojené státy nakrátko přerušují operaci, při níž v Hormuzském průlivu doprovázely a chránily lodě ohrožované íránskou blokádou. Uvedl to americký prezident Donald Trump, podle něhož jsou důvodem aktuální velmi pokročilá jednání s Íránem a snaha dosáhnout dohody. Americká blokáda íránských přístavů však pokračuje, dodal Trump. Bílý dům se podle serveru Axios domnívá, že uzavření dohody o jednostránkovém memorandu o porozumění je na dosah, přičemž odpověď Teheránu na několik klíčových bodů by mohla přijít do 48 hodin.

Cole Allen podezřelý z pokusu o atentát na Trumpa čelí dalšímu obvinění

Muž z Kalifornie Cole Tomas Allen, který se podle vyšetřovatelů pokusil zavraždit prezidenta Donalda Trump během slavnostní večeře ve Washingtonu, čelí novému obvinění. Prokuratura jej nově viní z napadení amerického úředníka smrtící zbraní.

Ukrajinské úřady informují o mrtvých a raněných po ruských útocích

Nejméně čtyři lidé byli zabiti a dalších 19 utrpělo zranění při ruských útocích na Dněpropetrovskou oblast na jihovýchodě Ukrajiny, informovali dnes záchranáři. V Sumské oblasti na severovýchodě země ruský dron zaútočil na civilní automobil: pasažérku zabil, řidič vyvázl se zraněním, uvedl náčelník oblastní správy Oleh Hryhorov.

V Hormuzském průlivu byla napadena kontejnerová loď

Kontejnerová loď francouzské rejdařské společnosti CMA CGM se stala terčem útoku při průjezdu Hormuzským průlivem. Incident se odehrál v úterý a podle firmy si vyžádal zranění členů posádky i škody na plavidle.

Německá policie podnikla razie proti mladým pravicovým extremistům

Německá policie dnes brzy ráno podnikla razie proti pravicovým extremistům ve 12 ze 16 spolkových zemí. Podle generálního státního zastupitelství je v případu 36 obviněných, kteří čelí podezření ze založení či členství v organizované zločinecké skupině. Akce je zaměřená proti členům neonacistických mládežnických skupin Jung und Stark (Mladí a silní) a Deutsche Jugend Voran (Německá mládež vpřed).
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama