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

USA označily zadržení amerického akademika v Číně za neoprávněné

Spojené státy označily amerického akademika Min Zina za neprávem zadržovaného v Číně. Peking ho podezírá ze špionáže a ohrožování národní bezpečnosti, americká vláda však obvinění odmítá. Jeho propuštění se nyní stalo jednou z priorit Washingtonu.

Zakladatel zkrachovalé Evergrande dostal doživotí za finanční podvody

Zakladatel čínské developerské skupiny Evergrande Chuej Kcha Jen dostal doživotní trest za rozsáhlé finanční podvody. Soud mu také zabavil veškerý osobní majetek. Samotným firmám uložil pokuty v souhrnné výši 15,82 miliardy jüanů.

Hrdinu filmu Whalefall spolkne velryba. Kyslík mu vydrží hodinu

Austin Abrams se v novém survival thrilleru ocitne na místě, odkud zdánlivě není úniku. Při pátrání po ostatcích svého otce ho spolkne obrovský vorvaň. Potápěči zbývá jediná hodina kyslíku, během níž musí najít cestu ven.

CSG bude sedm let dodávat munice policejní sborům pěti skandinávských zemí

Zbrojařský a strojírenský holding Czechoslovak Group (CSG) podnikatele Michala Strnada bude po dobu sedmi let dodávat munice pro policejní sbory Finska, Dánska, Islandu, Norska a Švédska. Konkrétně dodá 35 milionů nábojů ráže Federal .223 Remington firma Federal ze společnosti The Kinetic Group, která patří pod CSG. Federal byla také vybrána jako dodavatel výcvikové munice ráže 5,56 milimetru. ČTK to dnes sdělila CSG v prohlášení, cenu dodávek ale neuvedla.

Demokratická republika Kongo dostane 70 tisíc dávek vakcíny proti ebole

Demokratická republika Kongo získá 70 tisíc dávek vakcíny Ervebo kvůli rozsáhlému ohnisku eboly. Současnou epidemii však způsobuje varianta Bundibugyo, proti které zatím není schválená vakcína ani cílená léčba. Část dodávky proto poslouží ke klinickému hodnocení.

Bangladéš zvolil za prezidenta veterána vládní strany Alamgira

Bangladéš má nového prezidenta. Poslanci ve čtvrtek zvolili dlouholetého politika vládní Bangladéšské nacionalistické strany Mirzu Fakhrula Islama Alamgira. Hlasování bylo výjimečné tím, že šlo o první skutečně soutěžní prezidentskou volbu v zemi od roku 1991.

KLDR podle Soulu vypálila desítku balistických raket krátkého doletu

Severní Korea dnes vypálila desítku balistických raket krátkého doletu směrem na východ od Korejského poloostrova. Informovala o tom jihokorejská armáda, kterou citovala agentura AP. Odpálení neupřesněné rakety z KLDR dříve potvrdila také japonská vláda a pobřežní stráž, podle níž už střela spadla do moře, uvedla agentura Reuters.

Princ Harry a Meghan se chystají po šesti letech vrátit do Británie

Princ Harry a Meghan se ještě tento měsíc přestěhují z Kalifornie zpět do Británie. Spolu s nimi se vrátí i jejich děti Archie a Lilibet, které mají od září nastoupit do britské školy. Pár ale neobnoví své role pracujících členů královské rodiny a bude bydlet mimo královská sídla.

Ruská obrana v noci zničila 726 ukrajinských dronů, oznámila Moskva

Ruská protivzdušná obrana v noci na dnešek zničila 726 ukrajinských dronů nad dvěma desítkami ruských regionů, anektovaným poloostrovem Krym a Černým i Azovským mořem, oznámilo ministerstvo obrany v Moskvě. O škodách se nezmiňuje. Tisková služba šéfa Tatarstánu Rustama Minnichanova podle státní agentury TASS uvedla, že v Nižněkamsku jsou po útoku zranění a narušena je práce průmyslových zařízení.

Tygr kaspický se vrací do Kazachstánu po více než 70 letech

Tygr kaspický, který byl po desetiletí považován za vyhynulého, se vrací do oblasti, kde kdysi žil. Kazachstán zahájil jeho reintrodukci vypuštěním samice Umit do přírodní rezervace u jezera Balchaš. Do budoucna chce v této oblasti vytvořit životaschopnou populaci přibližně 50 tygrů.

Nad Německem se ve středu přehnala dvě tornáda, poničila desítky domů

Nad okolím Wetzlaru v německé spolkové zemi Hesensko se ve středu večer přehnalo tornádo, informuje dnes agentura DPA odvoláním na Německou meteorologickou službu (DWD). Poničilo asi 60 domů. V Porýní-Falci při bouřce zemřela žena.

Trump vyhlásil Íránu „ekonomickou válku“. Hovoří o operaci, jakou svět ještě neviděl

Americký prezident Donald Trump vyhlásil Íránu „ekonomickou válku“. Také pohrozil tvrdými následky zemím, které by Teheránu pomáhaly. Írán hovoří o „ekonomickém terorismu“, zatímco ztrácí kontrolu nad Hormuzským průlivem.

Ruský útok na Kyjev a okolí zabil 13 lidí, desítky zranil

Nejméně 12 lidí zabil ruský vzdušný útok na ukrajinskou metropoli Kyjev. Na platformě Telegram to dnes ráno uvedl kyjevský starosta Vitalij Kličko a Státní služba pro mimořádné situace (DSNS). Jeden člověk zahynul v Kyjevské oblasti. Zraněny jsou nejméně čtyři desítky lidí. Protivzdušná obrana zneškodnila desítky ruských střel. Podle ukrajinského premiéra Serhije Koreckého byly zasaženy sklady s potravinami a objekty Červeného kříže. Ruské ministerstvo obrany uvedlo, že jeho armáda útočila na podniky vojenského průmyslu, dopravní a logistické centrum a na sklady v Kyjevě a Kyjevské oblasti.

USA: Nejde jen o zničené domy. V plamenech mizí i kulturní dědictví

Když v lednu udeřil na Los Angeles lesní požár Palisades, plameny nezničily jen obytné domy. Popelem lehl i Will Rogers Ranch House, v Kalifornii oblíbená historická památka. O šest měsíců později požár Dragon Bravo zachvátil Národní park Grand Canyon a zničil turistickou chatu Grand Canyon Lodge, původně postavenou v roce 1927.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama