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

Teherán neumožní inspektorům MAAE návštěvu jaderných zařízení poničených údery

Teherán nepovolí inspektorům Mezinárodní agentury pro atomovou energii (MAAE) návštěvu jaderných zařízení poškozených americko-izraelskými údery. Na tiskové konferenci to dnes podle agentury AFP řekl mluvčí íránského ministerstva zahraničí Esmáíl Baghájí. Podle mluvčího pro takové inspekce neexistuje žádný protokol a Teherán se bude nadále řídit svými závazky vyplývajícími ze Smlouvy o nešíření jaderných zbraní, jejímž je signatářem, a také dohodou o uplatňování záruk MAAE.

Společnost Oracle loni propustila tisíce zaměstnanců. Místa ruší i letos

Společnost Oracle v loňském roce po celém světě propustila přibližně 21 000 zaměstnanců v rámci zavádění umělé inteligence (AI) do pracovních procesů. Firma očekává rušení pracovních míst i v tomto roce. Za potřebnou infrastrukturu hodlá utratit miliardy dolarů.

Extrémní horko v Británii je budíček. Už nemačkejme odložení, varují odborníci

Části světa sevřely extrémní teploty. V posledních dnech překračují 30 stupňů Celsia. Met Office ve Velké Británii vydal teprve podruhé v historii červený, tedy nejvyšší stupeň varování. Tento týden mohou podle meteorologů teploty v zemi překonat 40 stupňů Celsia. Odborníci upozorňují na letargii v řešení klimatických změn.

Tchaj-wan zahájil pětidenní vojenské cvičení, v ulicích hlídkují tanky

Tchaj-wan v pondělí zahájil pětidenní sérii vojenských cvičení, jejichž cílem je posílit bojovou připravenost ostrova pro případ čínského vojenského útoku. Informovala o tom dnes agentura AP. Ve městě Tchao-jüan, kde se nachází největší mezinárodní letiště na ostrově, projížděly ulicemi a po dálnicích tanky.

Myanmarská armáda během loňských voleb zabila přes 700 civilistů

Myanmarská armáda je za šestiměsíční období během voleb v loňském roce zodpovědná za smrt více než 700 civilistů, uvádí ve zprávě Organizace spojených národů (OSN). Důvěryhodné zdroje jí potvrdily zabití 224 žen a 143 dětí v období mezi srpnem a lednem. Samotné volby byly považovány za podvod, armáda z nich totiž vyloučila opoziční strany. K převratu v zemi došlo před pěti lety. Od té doby trvá v Myanmaru občanská válka. Postup povstalců se však zastavil s tím, jak junta změnila strategii.

KLDR bude nadále jaderným státem, světová bezpečnostní situace to žádá, řekl Kim

Severokorejský vůdce Kim Čong-un prohlásil, že jeho země bude nadále využívat svou pozici jaderného státu, protože v současné komplikované světové bezpečnostní situaci nemá jinou možnost. Kim během jednání vedení Dělnické strany KLDR také hovořil o dalším vyzbrojování armády, napsala dnes agentura Reuters s odkazem na oficiální severokorejskou tiskovou agenturu KCNA.

Madonna vysvětlila, proč nevyšel film o jejím životě

Madonna se znovu vrátila k filmu o vlastním životě, který měl vzniknout u studia Universal Pictures. Projekt s Julií Garner v hlavní roli se nakonec nerozjel a podle zpěvačky byly důvodem hlavně peníze.

Írán a USA dohodly rozmrazení některých fondů a linku o průlivu, zní z Teheránu

Spojené státy a Írán se dohodly při jednáních ve Švýcarsku na rozmrazení 12 miliard dolarů (254 miliard korun) íránských fondů, řekl dnes večer podle agentury Reuters íránský hlavní vyjednávač Mohammad Bágher Ghálíbáf. Při víkendovém jednání ve Švýcarsku se podle něj USA a Írán také dohodly na vytvoření přímé komunikační linky ohledně Hormuzského průlivu, což by mělo pomoci předejít konfliktům.

Výbuch v katarském plynárenském komplexu zabil 13 lidí

Katarský průmyslový komplex Ras Laffan zasáhl silný výbuch, při kterém zemřelo nejméně 13 lidí a dalších 66 utrpělo zranění. Neštěstí se odehrálo v zařízení Barzan, které zásobuje místní průmysl a elektrárny zemním plynem. Úřady mluví o technické havárii a vylučují sabotáž.

Magyar oznámil, že jeho vláda spustí odvolání hlavy státu ústavním dodatkem

Maďarský premiér Péter Magyar dnes v parlamentu oznámil, že jeho vláda se rozhodla dosáhnout odchodu prezidenta Tamáse Sulyoka z funkce ústavním dodatkem. Uvedl také, že v září začne příprava komplexní reformy ústavy, do které se má podle představ nové vlády zapojit celá společnost. Následně bude návrh ústavy předložen občanům ke schválení v referendu, uvedl podle agentur.

Tříletý chlapec, vhozený do krokodýlího výběhu v britské zoo, je z nejhoršího venku

Tříletý chlapec, který ve čtvrtek utrpěl vážná zranění po incidentu ve výběhu s krokodýly v zoologickém areálu Johnsons of Old Hurst v britském hrabství Cambridgeshire, již není v kritickém stavu. Policie oznámila, že jeho zdravotní stav se stabilizoval.

Andy Burnham uvedl, že bude usilovat o post šéfa labouristů a britského premiéra

Bývalý starosta Manchesteru a nynější poslanec Andy Burnham dnes oznámil, že se bude ucházet o post lídra Labouristické strany a tím i předsedy britské vlády. Učinil tak podle všeobecného očekávání krátce poté, co na funkci vůdce labouristů pod sílícím tlakem vlastních spolustraníků rezignoval premiér Keir Starmer. Burnham mu poděkoval za jeho působení v roli předsedy vlády.

Chalamet a Gomez propůjčí hlasy nové animované dvojici

Timothée Chalamet a Selena Gomez se potkají v novém animovaném filmu Not Alone. Chystá ho studio Illumination, které stojí za značkami jako Já, padouch, Mimoni nebo Super Mario Bros. ve filmu.

Írán souhlasil s návratem inspektorů jaderné agentury, řekl J. D. Vance

Teherán souhlasil s návratem inspektorů Mezinárodní agentury pro atomovou energii (MAAE) do Íránu. Na tiskové konferenci to dnes uvedl americký viceprezident J. D. Vance poté, co v noci na dnešek skončilo ve švýcarském Bürgenstocku první kolo americko-íránských rozhovorů na vysoké úrovni. Jednání o působení inspektorů začne již tento týden, dodal Vance s tím, že půjde o první krok k trvalému ukončení íránského programu vývoje jaderných zbraní. Teherán opakovaně popírá, že by o atomovou zbraň usiloval.

Evropu dusí extrémní vedra. Ve Francii zemřeli tři lidé, Británii čeká až 40 stupňů

Evropu zasáhla jedna z nejvýraznějších vln veder letošního roku. Teploty ve Francii a Španělsku překračují 40 stupňů Celsia, úřady vydávají nejvyšší výstrahy a horko si už vyžádalo první oběti. Mimořádně teplé počasí míří také do Británie, kde meteorologové varují před podmínkami ohrožujícími zdraví i běžný chod země.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama