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

Kvůli bombě z 2. světové války je v německém Pforzheimu evakuováno 30.000 lidí

Kvůli nálezu bomby z druhé světové války ve Pforzheimu na jihozápadě Německa muselo dnes ráno opustit své byty a domy 27.000 až 30.000 lidí. Hasiči poté začali kontrolovat, zda všichni místní obyvatelé v dané oblasti výzvy uposlechli, uvedl podle agentury DPA mluvčí policie. Evakuace by podle něj mohla trvat ještě několik hodin. Dosud není jasné, kdy během dne bude bomba vážící 1,8 tuny zneškodněna.

Muž najel v Itálii autem do lidí, pak do nich bodal. Osm zranil, čtyři těžce

V severoitalském městě Modena o víkendu najel muž autem do skupiny chodců, pak na ně zaútočil nožem. Podle úřadů utrpělo zranění osm lidí, z toho čtyři vážná. Mezi nejhůře zraněnými je žena, které lékaři museli amputovat obě nohy.

Po střetech s policií při silničních blokádách u La Pazu bylo zadrženo 57 lidí

Po střetech s policií při sobotních blokádách silnic vedoucích do bolivijské metropole La Paz bylo zadrženo nejméně 57 demonstrantů žádajících zejména zvýšení platů. Informovala o tom dnes agentura AFP s odvoláním na oficiální zdroje.

Dronový útok u Moskvy si vyžádal tři mrtvé

Ukrajina v noci na neděli podnikla jeden z největších dronových útoků na Rusko za celou dobu války. Ruské úřady hlásí více než pět set sestřelených dronů a tři mrtvé v Moskevské oblasti. Útok zasáhl i okolí ruské metropole, letiště Šeremetěvo a oblast u moskevské rafinerie.

WHO vyhlásila kvůli ebole globální zdravotní stav nouze

Světová zdravotnická organizace vyhlásila kvůli šíření eboly v Kongu a Ugandě stav ohrožení veřejného zdraví mezinárodního významu. Nákaza se během krátké doby dostala i do hlavních měst obou zemí a úřady zatím pracují s výraznou nejistotou ohledně skutečného rozsahu epidemie.

Mistrovství světa 2026 může zasáhnout nebezpečné vedro

Fotbalové mistrovství světa v roce 2026 může výrazně ovlivnit extrémní počasí. Nová analýza skupiny World Weather Attribution upozorňuje, že zhruba čtvrtina zápasů se odehraje v podmínkách, které hráčská unie FIFPRO považuje za rizikové. Turnaj hostí Spojené státy, Kanada a Mexiko. Hrát se bude od poloviny června do července, tedy v období nejvyšších letních teplot.

Trumpův sál v Bílém domě narazil v Senátu

Plán republikánů získat miliardu dolarů na bezpečnostní úpravy Bílého domu, které souvisejí i s chystaným Trumpovým tanečním sálem, narazil v Senátu na procedurální problém. Elizabeth MacDonough, která v Senátu dohlíží na výklad procedurálních pravidel, dospěla k závěru, že návrh v současné podobě nesplňuje pravidla pro schvalování rozpočtovým postupem.

Eurovize 2026 má vítěze. Finálový večer ovládla bulharská zpěvačka Dara

Jubilejní 70. ročník Eurovize přinesl velké emoce, překvapivého vítěze i politické napětí, které letos soutěž provázelo od samého začátku. Ve Vídni nakonec slavilo historický úspěch Bulharsko.

Horák vychytal Slovincům výhru nad Českem

Čeští hokejisté na mistrovství světa poprvé klopýtli. Po úvodní výhře nad Dánskem nezvládli druhý zápas ve Fribourgu a se Slovinskem prohráli 2:3 v prodloužení. Outsider slaví historicky první vítězství nad českým týmem, hlavní postavou večera byl brankář Lukáš Horák.

USA se chystají obvinit kubánského vůdce Raúla Castra

Spojené státy se chystají vznést obvinění proti Raúlu Castrovi, který byl několik desetiletí předním lídrem na Kubě, kde má dodnes i ve svých 94 letech velký vliv. O kroku, který zvýší tlak USA na komunistický režim karibské země, dnes informovaly tiskové agentury a další média s odvoláním na zdroje z americké vlády. Podle agentury Reuters se Washington chystá obvinění oznámit ve středu. Mluvčí ministerstva spravedlnosti se k plánu podle stanice CBS odmítl vyjádřit.

Polsko řeší kryptoskandál i novou regulaci

Polský parlament schválil nový zákon o kryptoměnách. Země tím reaguje nejen na evropská pravidla MiCA, která musí členské státy Evropské unie zavést do července, ale také na kauzu kolem burzy Zondacrypto. Tisíce uživatelů se podle vyšetřovatelů stále nemohou dostat ke svým penězům.

Putin příští týden navštíví Čínu, bude jednat s čínským prezidentem

Ruský prezident Vladimir Putin bude příští úterý a středu na návštěvě Číny, oznámil dnes Kreml. Putin bude v Číně jednat se svým čínským protějškem Si Ťin-pchingem o dvoustranných vztazích a vymění si s ním názory na zásadní mezinárodní a regionální otázky, dodal Kreml v prohlášení, z něhož cituje agentura Reuters.

Izrael při útoku v Libanonu zabil šest lidí a dalších 22 zranil

Izraelský útok na centrum civilní obrany v jižním Libanonu zabil nejméně šest lidí, z toho tři zdravotníky. Dalších 22 lidí utrpělo zranění. Informovala o tom agentura Reuters s odvoláním na libanonskou státní tiskovou agenturu. Izrael a Libanon se dnes podle Washingtonu dohodly na prodloužení příměří o 45 dní. Izrael v dubnu rozšířil pozemní invazi do jižního Libanonu, od oznámení příměří 16. dubna boje pokračovaly, i když v nižší intenzitě.

Lékař, který přežil ebolu, varuje před rizikem pro zdravotníky

Na východě Konga se šíří nová epidemie eboly. Úřady evidují stovky podezřelých případů a desítky úmrtí, největší obavy se teď týkají zdravotníků, kteří přicházejí do blízkého kontaktu s nakaženými v nejrizikovější fázi nemoci.

Češi vstoupili do mistrovství světa výhrou nad Dánskem

Čeští hokejisté zvládli první zápas na mistrovství světa ve Švýcarsku. Ve Fribourgu porazili Dánsko 4:1 a do turnaje vstoupili bez větších komplikací. O góly se postarali Dominik Kubalík, Daniel Voženílek, Roman Červenka a Matěj Blümel, v brance si první start na velké mezinárodní akci připsal Josef Kořenář.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama