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

Francouzi natírají okna křídou a hledají úlevu od veder

Extrémní vedra přiměla mnoho Francouzů sáhnout po překvapivě jednoduchém řešení. Na okna domů, škol i dalších budov nanášejí směs z rozdrcené křídy a vody, která pomáhá odrážet sluneční záření. Levný postup se rychle šíří po sociálních sítích a v některých obchodech už kvůli velkému zájmu dochází zásoby.

Artis Brno si zahraje první ligu

Brno bude mít po letech dva zástupce v nejvyšší fotbalové soutěži. Vedle Zbrojovky si premiérovou sezonu mezi elitou zahraje také Artis Brno, který přijal nabídku Ligové fotbalové asociace na administrativní doplnění soutěže po vyloučení Karviné.

Kvůli skandálu ve varšavské nemocnici odstoupily zástupkyně primátora

Dvě zástupkyně varšavského primátora dnes odstoupily ze svých funkcí, oznámil primátor Rafal Trzaskowski. Jde o o důsledek skandálu v jedné z varšavských nemocnic, kde se politici vládní strany a jejich příbuzní těšili protekčnímu zacházení a šéf pohotovosti pobíral horentní příjmy. Po odhalení následuje "politické zemětřesení" v hlavním městě, informují média. Další personální změny mohou následovat, pohrozil premiér Donald Tusk.

Spojené státy stáhly po operaci proti IS z Nigérie většinu svých vojenských sil

Spojené státy stáhly z Nigérie většinu vojenských sil, které nasadily při nedávné společné operaci proti bojovníkům teroristické organizace Islámský stát (IS). Nyní na žádost Abuji poskytují zpravodajskou podporu, uvedl podle agentury Reuters velitel velitelství amerických sil pro Afriku (AFRICOM) Dagvin Anderson.

Interpol pátrá po 39leté Ukrajince, je podezřelá z bombovému útoku v Monaku

Mezinárodní policejní organizace Interpol pátrá po devětatřicetileté Ukrajince Anastasiji Berezovské. Organizace to dnes oznámila na svém webu. Žena je podezřelá z bombového útoku, při kterém byl v pondělí zraněn ukrajinský oligarcha Vadym Jermolajev a další dva lidé. Vyšetřovatelé podle médií nevylučují, že za útokem stála cizí mocnost.

Havaj testuje silnice z plastového odpadu a rybářských sítí

Havaj hledá nové využití pro plastový odpad, který by jinak končil na skládkách nebo v oceánu. Výzkumníci zkoušejí přimíchávat recyklované plasty a vyřazené rybářské sítě do asfaltových směsí. První výsledky naznačují, že takové silnice neuvolňují více mikroplastů než běžné vozovky a mohou pomoci řešit dva problémy najednou, plastový odpad i mořské znečištění.

Sběratele vinylů děsí vlna veder. Mohou vysoké teploty zničit jejich desky?

V červnu velkou část Evropy sežehla tepelná kupole. Teploty místy dosahovaly až 40 stupňů Celsia. Takové extrémy vyvolávají obavy o zdraví. Nervózní jsou ale i vášniví sběratelé desek. Obávají se, že extrémní teploty mohou jejich vinyly poškodit či zničit.

USA se obávaly, že Izrael spáchá atentát na íránské vyjednavače

Američtí činitelé se obávali, že se Izrael chystá spáchat atentát na íránské vyjednavače, zatímco s nimi Spojené státy na jaře vedly citlivá jednání, při nichž dojednaly dočasnou mírovou dohodu. S odkazem na stávající a bývalé zástupce USA o tom napsal zpravodajský web deníku The New York Times (NYT).

Američané vzdávají hledání práce. Participace na trhu klesla nejníže za 50 let

Nezaměstnanost v USA klesla, ale není to dobrá zpráva. Část americké populace totiž přestala hledat zaměstnání, což znamená, že vypadla z trhu práce. Klesající nezaměstnanost tedy maskuje slabost trhu práce. Roli v tom hraje stárnoucí populace, zmenšující se populace migrantů a nepříznivá ekonomická situace.

Ukrajinské a ruské úřady informují o mrtvých a raněných po vzájemných útocích

Nejméně čtyři lidé, včetně dítěte a jeho matky, přišli o život při ruském útoku v Sumské oblasti na severovýchodě Ukrajiny, další oběť je hlášena z Dněpropetrovské oblasti, uvedly místní úřady. Gubernátoři regionů na západě Ruska informují o dvou obětech ukrajinských útoků. V Kyjevě je dnes smutek za oběti čtvrtečního útoku, jejichž počet po vyproštění tří těl z trosek stoupl na tři desítky. Ale další lidé, včetně patnáctileté dívky, se dosud pohřešují.

Krvavější než Stalingrad: Válka na Ukrajině dosáhla temné bilance

Válka na Ukrajině je krvavější než bitva o Stalingrad. S takto temnou bilancí přišlo Centrum pro strategická a mezinárodní studia (CSIS). Podle něj dosáhl počet obětí konfliktu 2 milionů, přičemž válka je mnohem nákladnější pro Rusko než Ukrajinu. Ani přes obrovské ztráty boje nepolevují.

Moldavský premiér překvapivě oznámil rezignaci, důvod neupřesnil

Moldavský premiér Alexandru Munteanu dnes překvapivě oznámil rezignaci, v čele vlády byl od loňského listopadu. Jeho odstoupení znamená pád celé vlády. Premiér neupřesnil, proč se takto rozhodl, uvedla agentura Reuters.

Výbuch v kavárně v Damašku zabil nejméně devět lidí

Nejméně devět obětí a dvacet zraněných si vyžádal čtvrteční výbuch v kavárně v centru Damašku. Podle prvních zjištění explodovala podomácku vyrobená nálož, k odpovědnosti se zatím nikdo nepřihlásil.

Počet obětí zemětřesení ve Venezuele vzrostl na 2595, pátrání pokračuje

Počet potvrzených obětí zemětřesení ve Venezuele vzrostl na 2595, uvedla podle světových agentur ve čtvrtek večer (dnes nad ránem SELČ) prozatímní prezidentka Delcy Rodríguez. Pátrání po přeživších po otřesech z 24. června stále pokračuje, dodala politička, podle níž živel zcela zničil 189 domů. Pohřešováno je několik desítek tisíc lidí.

Hasiči na jihu Francie bojují s požáry, ty podle úřadů spálily přes 1200 hektarů

Stovky hasičů dnes na různých místech ve Francii bojovaly proti lesním požárům. Ty zasáhly především jižní část země. Přes 3000 lidí bylo evakuováno u obce Canet-en-Roussillon na jihozápadě. Pod kontrolu se podařilo dostat požáry u Marseille, kde premiér Sébastien Lecornu řídil zasedání krizového štábu. Podle něj lesní požáry zničily ve Francii 8700 hektarů půdy, z toho 1200 hektarů jen za středu.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama