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

Husté keře mohou pomoci obnovit populace křepelek

Křepelky virginské v některých oblastech Spojených států výrazně ubývají. Nový výzkum vědců z Georgijské univerzity ukázal, že důležitou roli v jejich přežití hraje hustá keřová vegetace. Ptáci, kteří si vybírají místo k nočnímu odpočinku v blízkosti křovin a mladých stromů, mají přibližně dvojnásobnou šanci na přežití než jedinci nocující na méně chráněných místech.

Příkaz omezit Starshield přišel z Bílého domu. Kdo ho vydal, však není jasné

Nešlo o chybu – příkaz k omezení satelitního systému Starshield přišel z Bílého domu, upozornili dva američtí úředníci a jeden úředník ze západní země. Není však jasné, kdo příkaz vydal. Jiný vysoce postavený úředník z Bílého domu popřel, že za rozhodnutím stojí prezident Donald Trump.

Costa je stále přesvědčen o nutnosti dosažení dohody o rozpočtu EU do konce roku

Předseda Evropské rady António Costa je podle zdrojů ČTK nadále přesvědčen o nezbytnosti dosažení dohody na příštím dlouhodobém rozpočtu Evropské unie do konce letošního roku. Costa podle nich dnes na summitu EU vyzval členské státy, aby v tomto ohledu převzaly odpovědnost. Prezidenti a premiéři nyní jednají o rozšíření unie, téma by mělo zakončit první den summitu, který bude pokračovat v pátek.

Část Kyjeva se po ruském útoku ponořila do tmy

Část ukrajinského hlavního města se ponořila do tmy poté, co Rusko opět porušilo energetické příměří a zasáhlo objekt kritické infrastruktury v Kyjevské oblasti, napsal dnes server RBK-Ukrajina s odvoláním na prohlášení ministerstva energetiky a energetické společnosti Ukrenergo. Kvůli zmíněnému poškození energetického objektu poklesl také tlak vody ve vodovodu ve čtvrtích na pravém břehu Dněpru, oznámil starosta Vitalij Kličko.

Střelba na základní škole v Oregonu: Tři mrtvé děti a jeden učitel

Šestnáctiletý mladík v americkém Oregonu násilím vnikl do základní školy a zastřelil tři děti a jednoho učitele. Další dítě a jeden učitel skončili v nemocnici v kritickém stavu. Střelce zneškodnil člen komunity, který ho pronásledoval až dovnitř školy. Motiv vraha není znám a není ani jasné, zda měl na školu nějaké vazby.

Jemenští Húsíové bombardovali prezidentský palác v Adenu, čtyři mrtví

Jemenští proíránští povstalci Húsíové vypálili několik raket na prezidentský palác v jihojemenském Adenu, kam se v roce 2015 uchýlila mezinárodně uznávaná vláda. Húsíové podle agentury AFP uvedli, že cílem útoku bylo vojenské velitelství v paláci. Dva vládní představitelé agentuře Reuters řekli, že jemenský premiér a ministři, kteří byli v komplexu, vyvázli bez újmy. Zabiti však podle nich byli dva členové ostrahy. Podle agentury AFP při útoku zahynuli nejméně čtyři lidé. Podle informací AFP rakety zasáhly velitelské centrum koalice proti Húsíům vedené Rijádem.

Na letišti v Německu zadrželi muže s kufrem plným jedovatých hadů

Neobvyklý případ pašování exotických zvířat odhalili celníci na německém letišti Kolín nad Rýnem–Bonn. Pětačtyřicetiletý Mexičan se pokusil v kufru pronést přes kontrolu 92 živých plazů, mezi nimiž byly i desítky jedovatých hadů. Zvířata ukrýval v lahvičkách od kosmetiky, plastových nádobách nebo ponožkách. Přibližně třetina z nich náročnou cestu nepřežila.

Ledger představil kryptopeněženku podobnou telefonu. Cena začíná na 849 dolarech

Francouzská společnost Ledger představila nové zařízení Atom, které na první pohled připomíná chytrý telefon. Ve skutečnosti jde o hardwarovou kryptoměnovou peněženku s Androidem, která má kromě digitálních aktiv chránit také osobní údaje a komunikaci. Novinka nabídne vlastní bezpečnostní systém a fyzický přepínač pro odpojení kamery a mikrofonu.

Trump zrušil přímý přenos popravy vraha ze základny Fort Hood

Poprava zastřelením, kterou by mohl v přímém přenosu sledovat celý svět. Právě takový plán oznámil americký Pentagon v případě bývalého armádního psychiatra Nidala Hasana, který v roce 2009 zavraždil 13 vojáků. Záměr vyvolal bouři nevole nejen mezi lidskoprávními organizacemi, ale i mezi politiky a náboženskými představiteli. Prezident Donald Trump, který veřejný přenos původně podporoval, nakonec rozhodl, že se poprava před kamerami neuskuteční.

Průmysl eurozóny dál slábne. Česku naopak pomáhá výroba vlaků

Průmyslová výroba v eurozóně v srpnu klesla už třetí měsíc v řadě a její propad byl výraznější, než ekonomové očekávali. Český průmysl naopak zaznamenal růst, ke kterému přispěla především výroba kolejových vozidel.

V Pákistánu se zřítila střecha školy. Zemřelo nejméně 34 dětí a učitelka

Nejméně 35 lidí zahynulo při zřícení střechy soukromé školy v pákistánském Péšávaru. Mezi oběťmi je 34 dětí a jedna učitelka, dalších více než 50 lidí utrpělo zranění. Policie zadržela majitele školy a vyšetřuje, zda za tragédií stojí špatný technický stav budovy.

Japonsko investuje až 21 miliard dolarů do továren na čipy v USA

Japonsko poskytne až 21 miliard dolarů na výstavbu dvou továren na polovodiče v americkém státě New York. Provozovat je bude společnost GlobalFoundries a mezi prvními zákazníky mají být Apple a japonská firma Renesas. První závod by měl zahájit výrobu v roce 2029.

Narnie se vrací do kin. První trailer představil Aslana s hlasem Meryl Streep

Kouzelný svět Narnie se po letech vrací na filmová plátna. Netflix zveřejnil první trailer očekávaného snímku Narnia: The Magician’s Nephew, za kterým stojí režisérka úspěšné Barbie Greta Gerwig. Nová adaptace slavného fantasy příběhu představí počátky Narnie, hvězdné herecké obsazení i lva Aslana, kterému tentokrát propůjčila hlas Meryl Streep. Film dorazí do kin v únoru příštího roku.

Sněmovna schválila smlouvu s Maltou o zamezení dvojímu zdanění

Sněmovna dnes vyslovila souhlas se smlouvou mezi Českem a Maltou o zamezení dvojímu zdanění a zabránění únikům na dani z příjmů. Dosavadní smlouva mezi oběma zeměmi, která začala platit v roce 1997, už podle vlády nevyhovuje současným podmínkám. Senát dal souhlas s ratifikací už v červenci.

Rozpaky po prvním brífinku a pochybnosti o kvalifikaci. Trumpova nová mluvčí má těžký start

Nová tisková mluvčí Bílého domu Katie Zacharia čelí po svém prvním vystoupení před novináři kritice. Část z nich její premiéru označila za katastrofální. Podle některých šlo o jeden z nejkratších a nejrozpačitějších tiskových brífinků, které zažili. Otázky vyvolává i její právnická kvalifikace.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama