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

Estonský parlament zvolil právničku Ulle Madise prezidentkou země

Estonský parlament dnes zvolil ústavní právničku a ombudsmanku Ülle Madise prezidentkou této pobaltské země. Stane se druhou ženou, která bude vykonávat tuto převážně ceremoniální funkci. Informovaly o tom agentury Reuters a DPA.

Tyler Robinson podezřelý z vraždy Charlieho Kirka vinu před soudem nepřiznal. Hrozí mu trest smrti

Třiadvacetiletý Tyler Robinson z Utahu se u soudu nepřiznal k vraždě konzervativního aktivisty Charlieho Kirka. Soudce Tony Graf zároveň rozhodl, že státní zástupci mohou v případném hlavním líčení požadovat trest smrti.

Německé úřady identifikovaly dva podezřelé z útoku na letišti u Lipska

Německé úřady identifikovaly dva podezřelé ze srpnového hybridního útoku na letišti Lipsko/Halle. S odvoláním na své zdroje to dnes uvedly stanice NDR, WDR a list Süddeutsche Zeitung. Podle nich se jedná o Rusa s lotyšským pasem a Bělorusa s ruským občanstvím. Podle médií ale není pravděpodobné, že se podaří muže zadržet. Německo v úterý obvinilo ze zodpovědnosti za pokus o bombový atentát na východoněmeckém letišti Rusko. Moskva to odmítla.

KOMENTÁŘ: Apple po 15 letech vyměnil šéfa. Jen pár dní před klíčovou událostí

Tim Cook po 15 letech skončil v čele společnosti Apple, od září se jeho role ujímá hardwarový inženýr John Ternus. K ostře sledované rošádě dochází jen pár dní před událostí, která je pro Apple kriticky důležitá. Společnost představí nové produkty v čele s nečekaným kouskem.

Zadrželi ho a druhý den zemřel. Další úmrtí ve vazbě ICE

Čínský ilegální migrant zemřel ve vazbě jen několik hodin po svém zadržení. S odkazem na americký Imigrační a celní úřad (ICE) o tom informovala stanice NPR. Jde o 57. úmrtí migranta zadrženého vládou od začátku druhého funkčního období prezidenta Donalda Trumpa. Koncem července v detenčním centru zemřel jednačtyřicetiletý Guatemalec.

Při útoku na letiště v Lipsku byl použit materiál vojenské kvality, uvedla šéfka EK

Při útoku v Lipsku byl podle předsedkyně Evropské komise Ursuly von der Leyen použit materiál vojenské kvality. Pokud by byl útok úspěšný, mohlo dojít ke ztrátám na životech, dodala von der Leyen během společného tiskového prohlášení s generálním tajemníkem NATO Markem Ruttem. Německo na úterní tiskové konferenci oficiálně přisoudilo odpovědnost za útok na letišti Lipsko/Halle Rusku. Podle šéfa NATO je Rusko stále bezohlednější a dochází k nárůstu nepřátelských aktivit. Aliance podle něj pracuje nepřetržitě na zajištění bezpečnosti občanů.

Dvacet jedna finančních institucí chystá společný dolarový stablecoin

Velké banky a investiční společnosti spojují síly při přípravě vlastního stablecoinu. Digitální měna navázaná na americký dolar má vstoupit na trh v první polovině roku 2027, následovat by mohly tokeny kryté eurem a dalšími měnami skupiny G7.

Včelí matky přenášejí pesticidy do svých vajíček

Včelí matky se mohou části pesticidů zbavovat tím, že je předají do svých vajíček. Tento obranný mechanismus sice snižuje množství škodlivých látek v jejich těle, zároveň však může ohrozit vývoj potomstva a v krajním případě i celé včelstvo.

Výprodej dluhopisů zdražuje půjčky. Trhy děsí inflace i zadlužení ekonomik

Globální trh státních dluhopisů ve středu zasáhl další výprodej, který zvýšil náklady na vládní půjčky na maxima za několik desetiletí. Investory znepokojuje hlavně růst cen energií v souvislosti s konfliktem na Blízkém východě, obava z nové inflační vlny a vysoké zadlužení vyspělých ekonomik, včetně Spojených států.

La Bola Negra propojí osudy tří generací mužů

Penélope Cruz a Glenn Close se objevují v novém španělském dramatu La Bola Negra, které propojuje tři generace mužů a téměř celé století španělských dějin. Film oceněný na festivalu v Cannes nyní představil první mezinárodní upoutávku.

Američané udeřili a Írán odpověděl. Vzájemné útoky pokračují

Islámské revoluční gardy (IRGC) provedly útoky na americké cíle v Jordánsku, Kuvajtu, Iráku a Bahrajnu. Šlo o reakci na úterní americké údery proti íránským vojenským cílům. Íránská státní média napsala, že americké údery mířily i na civilní infrastrukturu a zasáhly podle nich civilní dům, kde se zrovna konala svatba. Američané to popřeli.

Inflace v eurozóně zrychlila na 3,3 procenta, tlak na ECB sílí

Inflace v eurozóně v srpnu výrazně zrychlila a znovu se vzdálila dvouprocentnímu cíli Evropské centrální banky. Hlavním důvodem jsou prudce rostoucí ceny energií. Základní inflační tlaky naopak mírně polevily, finanční trhy přesto očekávají další zvýšení úrokových sazeb.

V rozvodně na západě Německa někdo úmyslně způsobil zkrat, zásobování neohrozil

V rozvodně v Bergheimu na západě Německo někdo v úterý večer úmyslně způsobil zkrat. S odvoláním na policii o tom dnes informovala agentura DPA. Kvůli zkratu bylo od sítě odpojeno pět bloků dvou elektráren v okolí. Dopad na zásobování proudem incident podle provozovatelů neměl. Týž den ráno na východě Německa neznámí pachatelé zaútočili na rozvodnu u elektrárny Jänschwalde. Tento případ policie vyšetřuje jako sabotáž.

Výbuch u nádraží v Augsburgu zranil dva lidi

Výbuch neznámého předmětu poblíž hlavního nádraží v německém Augsburgu zranil dva lidi a poškodil několik oken. Policie po nálezu podezřelého předmětu uzavřela celou stanici a zastavila vlakovou dopravu. Příčina detonace ani její okolnosti zatím nejsou známé.

Apple Maps přejmenovaly Ontarijské jezero na Americké. Pouze však pro Američany

Apple změnil v mapové službě název Ontarijského jezera na Lake America. Nové označení uvidí pouze uživatelé ve Spojených státech. Firma tím reagovala na exekutivní příkaz amerického prezidenta Donalda Trumpa, který jezero minulý týden přejmenoval.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama