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

Merz označil Rusko za obrovskou hrozbu, varoval také před extremisty

Německo čelí tlaku extremistických stran i zahraničních nepřátel, prohlásil kancléř Friedrich Merz na sjezdu bavorské Křesťanskosociální unie. Rusko podle něj představuje obrovskou hrozbu a každý den se snaží zemi destabilizovat.

Ptáci pomáhají udržovat ekosystémy díky přenosu živin

Pro fungování přírodních ekosystémů mají ptáci zásadní význam. Přenášejí živiny mezi pevninou a vodou, podporují růst rostlin a pomáhají udržovat korálové útesy. Nový výzkum ukazuje, že úbytek ptačích populací může ovlivnit úrodnost půdy i schopnost přírody ukládat uhlík.

Tajfun Champi na Tchaj-wanu zabil jednoho člověka a stovky dalších zranil

Tajfun Champi si na Tchaj-wanu vyžádal jeden lidský život a zranil 527 lidí. Silný vítr vyvracel stromy, poškozoval budovy a připravil o elektřinu více než 288 000 domácností.

Rusko tvrdí, že zasáhlo přístav Čornomorsk a nákladní loď

Ruské ministerstvo obrany oznámilo, že jeho drony zasáhly ukrajinskou přístavní infrastrukturu a nákladní loď plující do Oděsy. Moskva své tvrzení nedoložila a ukrajinská strana zásah plavidla ani případné škody zatím nepotvrdila.

Počet obětí střelby v jordánském kostele stoupl na osm

Počet obětí páteční střelby v řeckém pravoslavném kostele na jihu Jordánska vzrostl na osm. Více než tři desítky lidí utrpěly zranění a bezpečnostní složky po útočnících nadále pátrají.

Kim Čong-un dorazil na neohlášenou návštěvu Číny, uvedl Jonhap

Severokorejský vůdce Kim Čong-un podle jihokorejských zdrojů dorazil do čínského pohraničního města Tan-tung. Do země měl přicestovat přes nový silniční most spojující Čínu se Severní Koreou. Peking ani Pchjongjang zatím návštěvu oficiálně nepotvrdily.

Carrie slaví úspěch. Prime Video potvrdilo druhou řadu

Nový hororový seriál Carrie se dočká pokračování. Streamovací služba Prime Video potvrdila druhou řadu pouhé dva týdny po premiéře prvních osmi epizod. Moderní adaptace slavného románu Stephena Kinga se podle údajů společnosti dostala na první místo sledovanosti ve více než stovce zemí. Tvůrce seriálu Mike Flanagan navíc slibuje, že příběh šikanované dívky bude pokračovat daleko za událostmi známými z původní knihy.

Nepál po záplavách potřebuje miliardy dolarů. OSN mu zatím vyčlenila jen 20 milionů

Nepál získal příslib pomoci z mezinárodního klimatického fondu, peníze však pokryjí jen zlomek škod po srpnových záplavách. Fond pro řešení ztrát a škod vyčlenil 20 milionů dolarů, zatímco země odhaduje náklady na obnovu na více než 4,7 miliardy. Katastrofa si vyžádala přibližně 1 500 mrtvých a tisíce lidí se stále pohřešují.

Bílý dům oznámil dohodu o příměří mezi Ruskem a Ukrajinou u města Olešky

Manželka amerického prezidenta Melania Trumpová zprostředkovala podle vyjádření Bílého domu dohodu o dočasném příměří mezi Ruskem a Ukrajinou u města Olešky. Příměří podle amerických úřadů začne 29. října a umožní dopravu humanitární pomoci do města a také evakuaci civilistů. Zástupci obou bojujících stran se zatím k informaci o příměří nevyjádřili.

Nejméně jeden mrtvý po střelbě ve Francii. Útok šetří protiteroristická jednotka

Při střelbě ve francouzském městě Trappes jihozápadně od Paříže zemřel jeden člověk a nejméně čtyři další utrpěli zranění. Policie incident vyšetřuje jako možný teroristický čin. Podezřelého 39letého muže zadržela a umístila do vazby, oznámila francouzská vláda.

Ukrajina hlásí ruské útoky na města i elektrárnu, jeden člověk zahynul

Ukrajinské úřady hlásí zraněné po nočních ruských vzdušných útocích v Dněpropetrovské oblasti a ve městě Sumy. Terčem úderů se stala také tepelná elektrárna, což si vyžádalo přerušení výroby energie, uvedla dnes ráno ukrajinská energetická společnost DTEK. Rusko oznámilo útoky na ukrajinský přístav Vylkove, loď v Černém moři a železniční depo v Poltavské oblasti. Odpoledne Rusové zasáhli také severoukrajinský Černihiv, kde jeden člověk zahynul.

Finská vláda udělila licenci na provoz prvního trvalého jaderného úložiště světa

Finská vláda udělila firmě Posiva povolení k provozu prvního trvalého úložiště vyhořelého jaderného paliva na světě. Ve čtvrtek o tom informovala tato společnost, která má zřízení a správu zařízení na starosti. Stalo se tak 22 let po začátku stavby vyhloubené v žulovém masivu asi 450 metrů pod povrchem.

Francie si půjčuje nejdráže za 24 let. Investoři se obávají další dluhové krize

Francouzské státní dluhopisy se dostaly pod největší tlak za více než dvě desetiletí. Výnos desetiletých dluhopisů ve čtvrtek vystoupal až na 5,14 procenta, nejvýše od roku 2002. Investoři ztrácejí důvěru ve schopnost země ozdravit veřejné finance. Situaci zhoršují politická nejistota, protivládní protesty i obavy z dalšího růstu cen energií.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama