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

Lídři Finska a Norska jednali s Putinem a Zelenským o možnostech ukončení války

Finský prezident Alexander Stubb a norský premiér Jonas Gahr Störe dnes jednali po telefonu s ruským prezidentem Vladimirem Putinem o možnostech ukončení války Ruska proti Ukrajině. Uvedla to v prohlášení Stubbova kancelář. Hovor potvrdil mluvčí Kremlu. Dvojice severských lídrů následně o obsahu telefonátu informovala ukrajinského prezidenta Volodymyra Zelenského.

Japonsko stojí před historickým zlomem. Po 14 letech se chystá zásadní obrat

Japonská centrální banka stojí před zásadní změnou měnové politiky. Po téměř čtrnácti letech úsilí o dosažení dvouprocentní inflace by už tento týden mohla oznámit splnění svého dlouhodobého cíle. Úrokové sazby zatím pravděpodobně ponechá beze změny, analytici však očekávají další zvýšení v prosinci nebo lednu. Rozhodování komplikují rostoucí ceny energií, slabý jen i napětí na dluhopisových trzích.

Mladé manty nacházejí bezpečí u pobřeží

Mladé manty obrovské tráví první roky života v mělkých pobřežních vodách, kde nacházejí potravu a ochranu před predátory. Teprve v dospělosti se vydávají na dlouhé cesty otevřeným oceánem. Nový výzkum ze Střední Ameriky ukázal, jak výrazně se jejich chování s věkem mění a proč je ochrana pobřežních oblastí důležitá pro jejich přežití.

Demolice, vysídlování a mučení. OSN varuje před etnickými čistkami na Západním břehu

Izraelská vojenská operace ve městě Hebron na okupovaném Západním břehu Jordánu vyvolala ostrou reakci Organizace spojených národů (OSN). Její představitelé varují před nuceným vysídlováním Palestinců a rostoucím rizikem etnických čistek. Nezávislá vyšetřovací komise OSN navíc obvinila Izrael ze zločinů proti lidskosti, včetně vyhlazování a mučení. Izraelská vláda obvinění odmítá a své kroky označuje za nezbytná bezpečnostní opatření.

Katoličtí biskupové litují modlitby s Trumpem v Bílém domě. Mluví o politickém zneužití

Společná modlitba s americkým prezidentem Donaldem Trumpem v Bílém domě vyvolala mezi katolickými duchovními nečekanou bouři. Dva biskupové, kteří se setkání v Oválné pracovně zúčastnili, nyní veřejně vyjadřují lítost. Tvrdí, že Bílý dům jejich návštěvu využil k politickým účelům těsně před volbami do Kongresu. Zveřejněné záběry totiž podle kritiků vytvářejí dojem, že církev prezidenta podporuje.

Francouzská vláda po protestech chce nahradit systém přijímání na vysoké školy

Francouzská vláda se dnes zavázala, že v roce 2028 upraví národní on-line platformu pro přijímací řízení. Podle francouzského listu Le Monde to dnes oznámil ministr vysokého školství Philippe Baptiste. Vláda tak reaguje na týdny protestů středoškoláků a studentů, kteří kritizují mimo jiné netransparentní podmínky přijímacího procesu a nerovný přístup ke studiu. Podle odborů jsou ústupky vlády sice vítané, ale nedostatečné.

Kyjev čelil dalšímu nočnímu útoku Ruska, zasažen byl Jižní most

Ukrajinské hlavní město Kyjev čelilo dalšímu nočnímu raketovému útoku Ruska. Vedle několika domů byl poškozen také Jižní most přes Dněpr včetně infrastruktury metra, uvedl dnes starosta Vitalij Kličko. O několik hodin dříve informoval o pondělním večerním útoku, při němž zemřel člověk a deset utrpělo zranění, většina z nich v areálu vysokoškolských kolejí. Ruské úřady zase hlásí ukrajinské údery v Brjansku a okupované části ukrajinské Záporožské oblasti.

Krvavá odveta Jordánska. Stíhačky udeřily na Sýrii, mezi mrtvými jsou i děti

Jordánské letectvo zaútočilo na několik míst v jižní Sýrii v odvetě za krvavý útok na křesťanský pohřeb, při kterém minulý týden zahynulo devět lidí. Podle syrských záchranářů si bombardování vyžádalo sedm obětí včetně tří dětí. Damašek odmítá tvrzení Ammánu, že operace proběhla po vzájemné dohodě. Napětí mezi sousedními státy vedlo také k uzavření důležitého hraničního přechodu.

V Izraeli se konají parlamentní volby, rozhodnou o Netanjahuovi a jeho vládě

V Izraeli se dnes konají parlamentní volby. Voliči rozhodnou, zda dají šanci opozici, která měla po celou předvolební kampaň mírný náskok v průzkumech, nebo umožní premiérovi Benjaminovi Netanjahuovi, aby zůstal u vlády. Není však vyloučené, že volby skončí patem. Volební místnosti se otevřou v 6:00 SEČ a hlasování skončí ve 21:00 SEČ.

Trumpova administrativa potřetí obvinila bývalého šéfa FBI. Comey mluví o zneužívání justice

Bývalý ředitel amerického Federálního úřadu pro vyšetřování (FBI) James Comey čelí dalšímu trestnímu stíhání. Ministerstvo spravedlnosti ho tentokrát viní z úniku informací týkajících se národní obrany. Jde už o třetí pokus administrativy prezidenta Donalda Trumpa postavit jeho dlouholetého kritika před soud. Comey obvinění odmítá a tvrdí, že jde o politicky motivované zneužívání justice.

Pondělní dronový útok na tržiště v Súdánu si vyžádal 21 mrtvých a 40 zraněných

Pondělní dronový útok na tržiště ve městě Njala na jihozápadě Súdánu si vyžádal přes 20 mrtvých a desítky zraněných. S odvoláním na svědky a zdroj z lékařského prostředí to dnes napsala agentura AFP.

Tomáš Chorý si za reprezentaci nezahraje. Nedvěd mu doporučuje změnu

Fotbalový útočník Tomáš Chorý má další problém. Po vyřazení z kádru pražské Slavie přišel také o místo v české reprezentaci. Generální manažer národních týmů Pavel Nedvěd potvrdil, že s jednatřicetiletým hráčem momentálně nepočítá. Chorý tak doplácí na další disciplinární prohřešek, který může výrazně ovlivnit pokračování jeho kariéry.

Lídryně venezuelské opozice Machado se vrátila do vlasti

Lídryně venezuelské opozice María Corina Machado se téměř po roce vrátila do vlasti. Agentura AFP píše, že se nadšeně vítala se svými příznivci ve městě Barquisimeto v provincii Lara na severozápadě země.

Švédská vláda zakázala svým zaměstnancům používat ChatGPT a Claude

Švédští státní zaměstnanci už nebudou moci na svých pracovních počítačích volně používat populární nástroje umělé inteligence ChatGPT od společnosti OpenAI a Claude od firmy Anthropic. Od pondělí 26. října vstupuje v platnost zákaz přístupu k jejich webovým verzím. Důvodem jsou obavy o bezpečnost citlivých informací, se kterými úředníci při své práci nakládají.

KOMENTÁŘ: Brazilské trhy kolabují. Lulovo vzkříšení ve volbách poslalo akcie dolů o desítky procent

Na brazilských trzích dochází k nečekanému výprodeji. Stávající šéf státu Luiz Inácio Lula da Silva totiž otočil vývoj v prezidentských volbách a zajistil si už svůj čtvrtý mandát. Poraženým je proslulý Jair Bolsonaro, který výsledky voleb odmítá uznat. Jak se to propisuje do trhů?
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama