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

Osmnáctiletý Ukrajinec podle obvinění páchal v Polsku sabotáže ve prospěch Ruska

Polská prokuratura obvinila osmnáctiletého Ukrajince ze série sabotážních činů, které měl podle vyšetřovatelů páchat ve prospěch ruských tajných služeb. Jeho cílem mělo být vyvolání etnického napětí mezi Polskem a Ukrajinou prostřednictvím útoků na citlivá historická témata i přípravy akcí namířených proti polským představitelům.

Google bude muset v EU otevřít služby konkurenci v AI, rozhodla komise

Americká společnost Google ze skupiny Alphabet bude muset podle nových požadavků Evropské unie umožnit společnosti OpenAI i dalším konkurentům v oblasti umělé inteligence (AI) a internetových vyhledávačů přístup ke svým službám. Ve svém rozhodnutí o tom dnes informovala Evropská komise (EK). Opatření má zajistit dodržování pravidel, jejichž cílem je omezit v EU tržní sílu velkých technologických firem. Google s tím nesouhlasí.

Anglie proti Argentině doplatila na extrémní defenzivu

Anglie sahala po postupu do finále mistrovství světa, ale vedení proti Argentině neudržela. Po gólu Anthonyho Gordona se stáhla hluboko do obrany, čehož jihoamerický tým využil. Obrat dokonaly trefy Enza Fernándeze a Lautara Martíneze, zatímco statistiky po zápase ukázaly, jak výraznou převahu si Argentina po změně skóre vytvořila.

Ukrajina má nového premiéra, poslanci schválili Serhije Koreckého

Ukrajinský parlament dnes schválil Serhije Koreckého jako nového premiéra, oznámila média. Dosud byl Koreckyj šéfem energetické společnosti Naftohaz. Před hlasováním označil za klíčové priority obranu země před ruskou agresí, hospodářskou stabilitu a integraci do Evropské unie. Mezi klíčové úkoly zařadil i přípravu na příští zimu, která podle něj může být ještě těžší než ta minulá, s ustavičnými ruskými útoky na ukrajinská energetická zařízení a infrastrukturu.

Řecký ostrov Gyaros pomáhá zachránit jednoho z nejvzácnějších tuleňů světa

Řecký ostrov Gyaros býval symbolem věznění a vojenských cvičení. Dnes se ale proměnil v jedno z nejdůležitějších útočišť pro středomořského tuleně, který patří mezi nejohroženější mořské savce na světě. Přísná ochrana přírody přináší výsledky, zároveň ale vyvolává spory s rybáři.

Příznivější data z USA vytáhla bitcoin nad 65 tisíc dolarů

Bitcoin se po zhruba měsíci vrátil nad hranici 65 tisíc dolarů. Růst největší kryptoměny podpořila příznivější data o inflaci ve Spojených státech a obnovený příliv peněz do spotových bitcoinových fondů obchodovaných na burze. Kurz se však nad dosaženou úrovní neudržel.

Pogačar čelí na Tour de France bučení, odpůrce bere jako motivaci

Tadej Pogačar dál suverénně ovládá Tour de France a míří za pátým celkovým triumfem. Vedle obdivu ale jeho výkony vyvolávají i rostoucí frustraci části fanoušků. Někteří diváci už slovinského cyklistu během etap vypískali, on však tvrdí, že negativní reakce jen posilují jeho odhodlání.

Čína vyšetřuje zadrženého Čecha pro podezření z ohrožení státní bezpečnosti

Peking oznámil, že český občan zadržovaný v Číně je vyšetřován kvůli podezření z ohrožení státní bezpečnosti. Podle agentury Reuters to dnes uvedlo čínské ministerstvo zahraničí, podle kterého příslušné úřady postupují v souladu se zákonem. Čínská diplomacie zároveň kritizovala postup českých úřadů vůči čínským občanům a tvrdí, že české úřady na základě neopodstatněných obvinění zadržují čínského novináře. Peking takový přístup odmítá a čínské ministerstvo zahraničí vyzvalo českou stranu, aby dotyčnou osobu okamžitě propustila a plně ochránila její práva a zájmy. ČTK se snaží získat vyjádření českého ministerstva zahraničí.

Při ruském útoku na Kyjev jsou dva mrtví, ukrajinské drony útočily v Rusku

Nejméně dva mrtvé a několik zraněných si vyžádal ruský útok na Kyjev, informovaly dnes ukrajinské úřady. O obětech na životech informují po ukrajinských útocích i ruské úřady. Ukrajinské drony také zaútočily na ruské město Engels, oznámil gubernátor Saratovské oblasti. Námořní drony, tedy dálkově ovládané bezposádkové čluny, zasáhly v Černém moři dva tankery ruské stínové flotily, tvrdí ukrajinská tajná služba SBU.

USA uvalí na Brazílii 25procentní clo. Vyšetřování mělo odhalit nekalé obchodní praktiky

Spojené státy oznámily, že zavedou cla ve výši 25 procent na některé zboží dovážené z Brazílie. Ukončily tím rok trvající vyšetřování obchodních praktik této latinskoamerické země. Americký ministr zahraničí Marco Rubio upozornil, že brazilská vláda s tou americkou nejednala v dobré víře. Brazilský vládní úředník pohrozil odvetnými opatřeními.

Kuvajt odrážel drony z Íránu, ten hlásil útoky i zásah základny v Jordánsku

Kuvajtská armáda dnes v noci odrážela útoky bezpilotních letounů z Íránu, zatímco v Bahrajnu se rozezněly sirény varující před leteckým útokem. O nových zásazích na svém území i úderech na základny v Kuvajtu a Jordánsku v noci na dnešek informoval také Írán, a to po dalším americkém úderu proti tomuto státu. Napsaly to agentury.

USA zavedou povinné testy testosteronu. Týkat se budou vojáků nad 30 let

Americký ministr obrany Pete Hegseth představil plán zaměřený na kontrolu hladiny mužského hormonu testosteronu u vojáků starších 30 let. Cílem je zajistit jejich perfektní zdraví a výkonnost. Zda bude opatření platit i pro ženy, případně zda vojačky budou podstupovat screening estrogenu, není jasné.

Čínská ekonomika výrazně zpomalila. Nad vodou ji drží vývoz

Čínská ekonomika ve druhém čtvrtletí rostla nejpomaleji od konce roku 2022. Zatímco vývoz dál těží z poptávky po elektromobilech a technologiích spojených s umělou inteligencí, spotřeba a investice zůstávají slabé.

U Libye se převrátila loď s migranty, nejméně 50 lidí se pohřešuje

Dřevěná loď s přibližně 60 migranty se převrátila ve Středozemním moři u východního pobřeží Libye. Deset lidí se podařilo zachránit, nejméně 50 dalších včetně žen a dětí se pohřešuje.

Čína už dva roky zadržuje amerického seismologa a odborníka na jaderný program. Viní ho ze špionáže

Americký seismolog čínského původu Chen Youlin je už téměř dva roky zadržován v Číně, kde čelí obvinění ze špionáže. Jeho rodina nyní případ zveřejnila s tím, že nevidí žádné náznaky, že by se Peking chystal vědce propustit.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama