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

Rusko oznámilo zneškodnění 376 ukrajinských dronů, Kyjev hlásí další oběť útoků

Rusko i Ukrajina v noci čelily dalším rozsáhlým dronovým útokům. Moskva oznámila zneškodnění 376 ukrajinských bezpilotních letounů, Kyjev uvedl, že zlikvidoval 114 z 137 ruských dronů. Informuje ČTK. Na ruském území hořely ropné objekty, na Ukrajině si útok vyžádal nejméně jednu oběť.

ANALÝZA: Vlastní střely do Patriotů jsou pro Ukrajinu zatím jen vzdáleným snem

Pro ukrajinského prezidenta Volodymyra Zelenského byl summit Severoatlantické aliance (NATO) obzvláště důležitý. Rusko totiž využívá slabin obránců proti balistickým střelám a odpaluje je na civilní infrastrukturu. Zelenskyj se proto vypravil do Ankary, aby mimo jiné získal od spojenců podporu v oblasti protivzdušné obrany. Nakonec dostal více, než čekal. Je však otázkou, zda to k něčemu bude.

Stromy pohlcují uhlík ještě dlouho po skončení růstu

Stromy mohou z atmosféry odebírat oxid uhličitý ještě několik měsíců poté, co přestanou růst. Nový výzkum ukazuje, že fotosyntéza a tvorba nového dřeva spolu nesouvisí tak úzce, jak se dosud předpokládalo. Zjištění může změnit odhady, kolik uhlíku budou lesy schopné dlouhodobě ukládat v době pokračující změny klimatu.

Nejméně 12 lidí zahynulo při lesním požáru v provincii Almería na jihu Španělska

Nejméně 12 lidských životů si vyžádal lesní požár, který vypukl ve čtvrtek pozdě odpoledne v provincii Almería ve španělské Andalusii. Zranění utrpělo šest lidí. Dalších 19 osob zůstává pohřešováno a záchranné složky v této oblasti pokračují v pátracích a záchranných operacích, uvedl dnes v rozhovoru pro rozhlasovou stanici Cadena Ser předseda andaluské vlády Juanma Moreno, kterého citovala agentura Reuters.

Bílý dům propaguje levné pumpy Freedom Fuel

Ve Spojených státech se objevila síť čerpacích stanic Freedom Fuel, která láká na levnější benzin než konkurence v okolí. Bílý dům projekt výrazně propaguje jako ukázku snahy prezidenta Donalda Trumpa srazit ceny u pump. Provozovatel je ale soukromá firma a administrativa tvrdí, že benzin nijak nedotuje.

Svět překvapivě odolává šokům z Blízkého východu. Analytici vysvětlují proč

Po eskalaci napětí mezi USA a Íránem z počátku týdne se opět téměř zastavila doprava v Hormuzském průlivu. Ceny ropy se přitom drží hluboko pod psychologickou hranicí 100 dolarů za barel. Podle odborníků se trh na současnou situaci adaptoval. To však neznamená, že ceny černé zlato nemohou prudce růst. K největšímu poklesu tranzitů došlo podél ománského pobřeží.

Tvrdý úder u Krymu. Ukrajina zasáhla desítky lodí ruské stínové flotily

Ukrajina v posledních dnech intenzivně útočila na lodě poblíž Ruskem okupovaného poloostrova Krym. Kyjev se tak snaží oblast odříznout od námořních logistických a zásobovacích tras. Podle ukrajinské armády se pomocí dronů podařilo zasáhnout desítky plavidel. Ruský prezident Vladimir Putin vyzval vládu k udělení dotací na zdražující palivo na Krymu.

Coinbase mění vedení právního týmu

Coinbase čeká výrazná změna ve vedení. Z pozice hlavního právníka odchází Paul Grewal, který šest let patřil k nejviditelnějším tvářím burzy v právních sporech i politickém boji kryptoměnového sektoru ve Washingtonu. Firma zároveň posiluje tým, který má pomoci s další expanzí a prosazováním pravidel pro digitální aktiva.

Matka kanibalka? Žena v Austrálii obviněná z vraždy svého čtyřletého syna podle policie snědla jeho části

Policie v Novém Jižním Walesu v Austrálii řeší hrůzný případ vraždy malého dítěte, kterou má na svědomí jeho matka. Ta se podle policie sama přiznala k tomu, že části svého syna uvařila a snědla.

Klimatické cíle Googlu požírá hladová umělá inteligence

Společnost Google v nové zprávě přiznává rostoucí spotřebu elektřiny a emise v důsledku masivního budování infrastruktury umělé inteligence (AI). Na vině jsou zejména datová centra, která jsou energeticky extrémně náročná a navíc spotřebují obrovské množství vody k chlazení. Podobnou zprávu zveřejnila i společnost Amazon – také v jejím případě vzrostla spotřeba elektřiny i emise.

Německo se s USA dohodlo na nákupu střel Tomahawk a jejich rozmístění v zemi

Německo se s vládou USA dohodlo na nákupu řízených střel Tomahawk středního doletu a jejich rozmístění na německém území, řekl dnes podle agentur Reuters a DPA kancléř Friedrich Merz před poslanci. Dohoda byla podle něj uzavřena na okraj summitu NATO v Turecku a střely mají sloužit k odstrašení Ruska. Berlín se dlouhodobě o tyto střely zajímá, původně ohlášené rozmístění amerického praporu s tomahawky v Německu ale zrušil americký prezident Donald Trump, spolková republika proto jako řešení viděla nákup těchto střel.

Americké útoky v Íránu zabily 14 lidí a dalších 78 zranily

Americké útoky za poslední dva dny v Íránu zabily 14 lidí a dalších 78 zranily, uvedlo dnes podle agentury AFP íránské ministerstvo zdravotnictví. Železniční spojení mezi Teheránem a Mašhadem, kde má být dnes pohřben bývalý íránský vůdce Alí Chameneí, bylo kvůli americkým útokům přerušeno.

Ceny ropy rostou a doprava v Hormuzském průlivu téměř stojí

Ceny ropy rostou a indexy klesají po amerických a íránských úderech a prohlášení amerického prezidenta Donalda Trumpa o tom, že příměří pro něj skončilo. Šéf Bílého domu také pohrozil opětovnou blokádou íránských přístavů. Zhroucení dohody by znamenalo i obnovené riziko, že se Spojené státy pokusí obsadit pro Teherán strategicky důležitý ostrov Charg.

V indickém Dillí zahynuli čtyři lidé, když se při deštích zřítila budova

Nejméně čtyři lidé zahynuli v indickém hlavním městě Dillí, kde se během silných monzunových dešťů ve středu zřítila rozestavěná budova. Intenzivní deště zažívá také indický stát Maháráštra; ve městě Puné se sesunula obří skládka na třípodlažní budovu.

Bouře Maysak, která zasáhla jižní Čínu, si podle nové bilance vyžádala 39 obětí

Téměř čtyři desítky mrtvých si podle nové bilance vyžádala tropická bouře Maysak, která tento týden zasáhla jižní oblasti Číny. Většina obětí je spojená s protrženou přehradou ve městě Nan-ning v oblasti Kuang-si, kde zahynulo nejméně 26 lidí, informoval dnes zástupce starosty města Ting Wej, kterého citovala agentura AP.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama