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

Michelinský restauratér v Koreji sypal do jídla mravence, hrozí mu rok vězení

Jihokorejská prokuratura navrhla roční trest vězení pro majitele restaurace oceněné dvěma michelinskými hvězdami, který podle obžaloby několik let podával hostům dezerty zdobené mravenci.

Nicolás Maduro se znovu postavil před americký soud kvůli obchodu s drogami

Sesazený venezuelský prezident Nicolás Maduro se ve středu znovu objevil před federálním soudem v New Yorku. Spolu se svou manželkou Cilií Flores čelí obvinění z rozsáhlého pašování kokainu do Spojených států. Oba vinu odmítají a jejich obhajoba chce napadnout nejen samotnou obžalobu, ale také způsob Madurova zadržení.

Ukrajina během noci udeřila na cíle na Krymu, Rusko zasáhlo u Kyjeva bytový dům

Ukrajina během noci na dnešek zasáhla drony Ruskem anektovaný poloostrov Krym, odkud jsou hlášeny exploze, požáry a výpadky dodávek elektrické energie. Tvrdí to telegramové kanály včetně ukrajinského Exilenova+. Ukrajina v posledních měsících zintenzivnila údery na Krym, aby narušila jeho zásobování a odřízla ho od Ruska. Rusko při nočních úderech zasáhlo podle portálu Ukrajinska pravda bytový dům u Kyjeva, kde utrpělo pět lidí včetně tří dětí zranění. Hasiči na místě zlikvidovali požár.

KOMENTÁŘ: Svět najednou ropu nechce, i když má nedostatek paliv. Proč?

Blízký východ se utápí v další spirále nepokojů, oživení války mezi Spojenými státy a Íránem žene vzhůru ceny ropy. Trh už je narušený tak dlouho, že se začíná na bezprecedentní situaci adaptovat. O surovou ropu je tak paradoxně mimořádně malý zájem.

Modelingový agent s vazbami na Epsteina byl ve Francii nalezen mrtvý

Někdejší modelingový agent Daniel Siad, který měl vazby na sexuálního delikventa Jeffreyho Epsteina, byl nalezen mrtvý ve svém domě ve Francii. Píší o tom agentura AFP a deník Le Figaro s odvoláním na prokuraturu v Nanterre. Devětašedesátiletý Švéd alžírského původu čelil podezření, že po celém světě rekrutoval dívky pro Epsteina a že se podílel na finančníkových zločinech obchodování s lidmi a sexuálního zneužívání. Modelky podle stanice BFMTV hledal i v Česku. Bylo na něj podáno několik trestních oznámení kvůli obvinění ze znásilnění.

CSG investuje v USA do výroby motorů pro drony

Česká průmyslová skupina CSG rozšíří své působení ve Spojených státech. Ve Wisconsinu plánuje vyrábět malé proudové motory určené pro bezpilotní letouny a další obranné systémy. Počáteční investice může dosáhnout 15 milionů dolarů.

Rubio: Kontrola Hormuzského průlivu by vytvořila nebezpečný precedent

Americký ministr zahraničí Marco Rubio na setkání členů Sdružení národů jihovýchodní Asie (ASEAN) v Manile varoval před íránským vybíráním mýtného v Hormuzském průlivu. Mohlo by to podle něj inspirovat k podobnému kroku jiné mocnosti. Také řekl, že Teherán nebere rozhovory o ukončení konfliktu vážně.

Počet obětí silných bouří v Chile stoupl na 13, sedm lidí se pohřešuje

Prudké přívalové deště na severu Chile z poloviny tohoto měsíce si vyžádaly nejméně 13 mrtvých a sedm pohřešovaných. Více než 60.000 lidí zůstává odříznutých od okolního světa kvůli podemletým silnicím a rozvodněným řekám. S odkazem na chilské úřady o tom dnes informovala agentura AFP.

Paradox klimatických změn: USA čelí intenzivnímu suchu, lesním požárům i záplavám současně

Zatímco americký prezident Donald Trump označuje klimatické změny za největší podvod v historii, Spojené státy zasáhlo na jedné straně sucho a lesní požáry, na druhé straně prudké záplavy. Tyto zdánlivě nesouvisející události posilují klimatické změny. Do USA se navíc dostává kouř z lesních požárů v Kanadě.

Ve světových vodách ubývá kyslík

Množství kyslíku ve světových oceánech, jezerech, řekách i pobřežních vodách postupně klesá. Tento proces ohrožuje vodní organismy, narušuje fungování ekosystémů a může oslabit přirozené mechanismy, které pomáhají regulovat klima na Zemi.

Ukrajina hlásí zasažení 13 ruských plavidel za 48 hodin

Ukrajina za posledních 48 hodin zasáhla v Černém a Azovském moři 13 ruských plavidel. Dnes to na síti Telegram oznámil velitel ukrajinských dronových jednotek Robert Brovdi, známý pod přezdívkou Maďar. Ruské ministerstvo obrany mezitím ohlásilo, že ruské síly v noci zaútočily v ukrajinské Oděské oblasti na přístavy, zasáhly dvě lodě a také nádrže s palivem a mazivem.

Francie jako první v Evropě zakázala sociální sítě dětem mladším 15 let

Francouzský parlament v úterý schválil zákaz užívání sociálních sítí u dětí mladších 15 let. Jedná se o první takový zákaz v Evropě. Vlastní pravidla pro věkové omezení však připravuje zhruba desítka dalších evropských zemí. Česká vláda například podpořila zákaz mobilních telefonů a dalších elektronických zařízení ve školách. Některé země Evropské unie (EU) požadují celounijní postup.

Írán v odvetě zaútočil na americká zařízení v Kuvajtu, Bahrajnu a Jordánsku

Americké velitelství CENTCOM oznámilo v noci na dnešek novou vlnu úderů na Írán, a to jedenáctou noc po sobě. Íránská média informují o explozích na několika místech v zemi. Nad Teheránem zasahovala protivzdušná obrana. Americká armáda tvrdí, že cílem je snížit íránskou schopnost napadat obchodní lodě v Hormuzském průlivu. Íránská armáda k ránu odpověděla odvetnými dronovými útoky na americká vojenská zařízení v Kuvajtu, Jordánsku a Bahrajnu, informovala íránská tisková agentura IRNA.

Galaxy dá pět milionů dolarů na ochranu bitcoinu před kvantovými počítači

Kvantové počítače zatím zabezpečení bitcoinu prolomit nedokážou, jejich vývoj ale postupuje rychle. Společnost Galaxy proto vyčlenila až pět milionů dolarů na projekty, které mají nejznámější kryptoměnu připravit na budoucí technologickou hrozbu.

Otřesy v Ukrajinské armádě: Zelenskyj odvolal Syrského

Ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj v úterý večer oznámil změnu na postu vrchního velitele ukrajinské armády. Dosavadního velitele ozbrojených sil Ukrajiny Oleksandra Syrského nahradí Mychajlo Drapatyj. Jedná se o reakci na rozsáhlé protesty proti odvolání ministra obrany Mychajla Fedorova. Ten se dostal do konfliktu se Syrským.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama