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

Kritická klimatická hranice je blíž, než se myslelo. Vědci varují před konkrétním rokem

Svět se otepluje výrazně rychleji, než vědci dříve předpokládali. Nová studie amerických výzkumníků naznačuje, že tempo globálního oteplování se v posledních letech zdvojnásobilo. Hranici 1,5 stupně Celsia stanovenou Pařížskou dohodou tak může planeta překročit už v roce 2028, téměř o deset let dříve, než naznačovaly předchozí odhady.

Na jihu Itálie navzdory slibům ministerstva pokračují demonstrace autodopravců

Na jihu Itálie pokračují i dnes demonstrace a blokády autodopravců i po úterním jednání na ministerstvu dopravy, které přislíbilo pomoc této profesní skupině. Protesty již začínají ovlivňovat zásobování ve městech, a to hlavně palivy či čerstvým zbožím. Dvě letiště v Kalábrii vyčerpala zásoby leteckého paliva, píše dnes agentura ANSA. Protesty vyvolal nárůst cen nafty.

Počet obětí dronového útoku na tržiště vzrostl na 153. Mezi mrtvými jsou i ženy a děti

Nejméně 153 lidí zahynulo při dronovém útoku na tržiště v oblasti Abyei, o kterou se přou Súdán a Jižní Súdán. Údery zasáhly také sklad pohonných hmot a způsobily rozsáhlý požár. Místní úřady z útoku obvinily súdánskou armádu. Jeden z jejích důstojníků potvrdil úder na cisterny údajně zásobující polovojenské jednotky. OSN upozornila na desítky civilních obětí včetně žen a dětí.

KOMENTÁŘ: Akcie, dluhopisy i favorit voleb. S čím vším zahýbaly nepokoje ve Francii?

Vlna protestů a nepokojů, která se v posledních dnech prohání Francií, nadělala škody i na tamním finančním trhu. Kvůli strachu z kreditní stability Paříže explodovaly výnosy na francouzských dluhopisech, akcie se naopak poroučely dolů. Predikční trhy pak upravily prognózy ohledně příštího prezidenta Francie. Nebo spíš prezidentky.

Witkoff na schůzce s Putinem hovořil o příměří na Ukrajině a o mírových návrzích

Existuje základ pro dosažení příměří ve válce na Ukrajině, prohlásil americký vyjednávač Steve Witkoff na úvod dnešní schůzky s ruským prezidentem. Uvedl, že přivezl návrhy urovnání konfliktu, a doufá, že Vladimir Putin zváží obnovení americko-rusko-ukrajinských rozhovorů, během kterých by bylo možné posoudit technické otázky, uvedly tiskové agentury.

Lesní půda pohlcuje stále více metanu

Lesní půda může při ochraně klimatu sehrávat důležitější roli, než se dosud předpokládalo. Dlouhodobý výzkum v Německu ukázal, že některé lesní půdy dokážou s rostoucími teplotami a úbytkem srážek pohlcovat stále více metanu. Množství tohoto skleníkového plynu, které půda zachytí, se ve sledovaných oblastech zvyšovalo v průměru o 3 % ročně.

KLDR oznámila rozmístění „nových palebných jednotek“ a vyztužení hranice

Severní Korea rozmístí nové palební jednotky. Oznámila to dnes podle státních médií Kim Jo-čong, vlivná sestra severokorejského vůdce Kim Čong-una, který se delší dobu neukázal na veřejnosti a o kterém se opět objevily spekulace, že zemřel. Už v pondělí Kim Jo-čong pohrozila rozmístěním dodatečných taktických zbraní podél hranice s Jižní Koreou a v úterý se podle agentury KCNA zúčastnila inspekce hraničního opevnění.

Australská poslankyně přišla po útoku autem o obě nohy. Policie stále nezná motiv

Australská poslankyně Helen Haines přišla o obě nohy poté, co do ní před její kanceláří úmyslně najel řidič terénního vozu. Přestože utrpěla devastující zranění, lékařům se podařilo zachránit jí život. Třiačtyřicetiletý podezřelý už stanul před soudem, motiv útoku však zůstává nejasný. Incident otřásl Austrálií, kde jsou násilné útoky na politiky poměrně vzácné.

Venezuelská opoziční vůdkyně Machado vyzývá k demonstracím za konání voleb

Venezuelská opoziční vůdkyně María Corina Machadová vyzvala k uspořádání nových prezidentských voleb ve Venezuele. V noci na dnešek na síti X vyzvala Venezuelce, aby kvůli tomu vyšli ve čtvrtek do ulic. Po únosu prezidenta Nicoláse Madura, kterého Machadová a další opoziční síly neuznávaly, v zemi vládne prozatímní prezidentka Delcy Rodríguezová.

SpaceX oznámila po ztrátách nečekaně velký zisk, Musk mluví o fúzi s Teslou

Šéf americké společnosti SpaceX Elon Musk označil za dobrý nápad možnost spojení firmy s výrobcem elektromobilů Tesla. Učinil tak krátce poté, co SpaceX oznámila, že se ve třetím čtvrtletí dostala do zisku, zejména díky výnosům ze satelitního systému Starlink a počítačových technologií. Čistý zisk činil 4,4 miliardy dolarů (95 miliard Kč) ve srovnání se ztrátou 1,1 miliardy USD ve třetím čtvrtletí loni. Analytici podle agentury Reuters přitom očekávali zisk jen 1,57 miliardy USD.

Baba Jaga se vrací v moderní podobě. Zahraje si ji hvězda legendárního Matrixu

Carrie-Anne Moss, kterou diváci znají především jako Trinity z filmové série Matrix, se představí v novém mysteriózním seriálu Yaga. Moderní zpracování slovanské legendy o Babě Jaze nabídne detektivní zápletku, černý humor i nadpřirozené prvky. Osmidílný seriál bude mít premiéru 23. října.

Nečekaná návštěva v Izraeli. Hegseth se setkal s Netanjahuem

Americký ministr obrany Pete Hegseth a izraelský premiér Benjamin Netanjahu se v pondělí setkali na jihu Izraele, kde probíhá příprava na možné obnovení úderů na Írán. O setkání nejprve informovaly anonymní zdroje, následně ho potvrdil i šéf Pentagonu. Podrobnosti o rozhovoru ale nesdělil. Hlavním tématem měl být Írán.

Panika v Bílém domě: Trumpovi hrozí drtivá porážka, jeho lidé se obracejí proti sobě

Americký prezident Donald Trump má dva týdny na to, aby zachránil svou republikánskou většinu v Kongresu. Jeho spolupracovníci a spojenci se však připravují na následky možného neúspěchu. V Bílém domě podle úředníků, kteří o tom hovořili pod podmínkou anonymity, vládne panika a toxicita nebývalých rozměrů.

JPMorgan přenesl dolarové vklady na Ethereum. Převody teď trvají jen sekundy

Americká banka JPMorgan rozšířila svůj digitální token JPM Coin na veřejnou blockchainovou síť Ethereum. Institucionální klienti díky němu mohou převádět dolarové vklady během několika sekund, a to nepřetržitě včetně víkendů. Banka tak pokračuje v zavádění blockchainových technologií do tradičních finančních služeb.

Musk zvažuje megafúzi za biliony dolarů. Sám to přirovnal k tanci na minovém poli

Americký miliardář Elon Musk zvažuje fúzi společností Tesla a SpaceX. Vznikly dva nezávislé výbory, které tuto možnost prozkoumávají. Kontroverzní podnikatel však případnou fúzi přirovnal ke „stepování na minovém poli“ kvůli vlastnímu střetu zájmů.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama