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

Při ukrajinském útoku v Krasnodarském kraji zahynulo sedm lidí

Počet obětí ukrajinského útoku v černomořském letovisku na jihu Ruska stoupl na sedm, informoval krizový štáb Krasnodarského kraje. Dříve gubernátor Venjamin Kondraťjev oznámil šest mrtvých, včetně tří dětí. Další čtyři desítky lidí ve vsi Archipo-Osipovka nedaleko Gelendžiku utrpěly zranění.

Rýn či Dunaj se nadále potýkají s rekordními poklesy hladiny

Hladina Rýna u Kolína nad Rýnem na západě Německa klesla kvůli nedostatku srážek na místní historické minimum. Lodní dopravu komplikuje i místy rekordně nízká hladina Dunaje v Rakousku. Píšou o tom dnes agentury DPA a APA.

Tajné služby podle médií varovaly před migrační vlnou do Ceuty, vláda to popřela

Španělská tajná služba minulý měsíc několikrát varovala ministerstvo vnitra před možností velké migrační vlny z Maroka do Ceuty, která leží na severoafrickém pobřeží a kam ve čtvrtek minulého týdne vtrhlo na 50.000 běženců. S odvoláním na své zdroje o tom dnes informuje španělský rozhlas Cadena SER. Vládní mluvčí Elma Saizová to ale popřela. Španělské tajné služby se také podle tisku domnívají, že Maroko se tentokrát do organizace masivního přechodu hranice nezapojilo.

Zelenskyj jmenoval svého vyjednávače Umerova do čela rozvědky

Ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj dnes jmenoval svého hlavního vyjednávače při americko-rusko-ukrajinských rozhovorech o ukončení války Rustema Umerova šéfem ukrajinské vnější rozvědky (SZRU). Jde o nejnovější krok v personálních změnách, které zahrnovaly výměnu ministra obrany, což vyvolalo hněv veřejnosti, poznamenala agentura Reuters.

Rozsáhlá krádež bitcoinů zasáhla téměř 1200 peněženek

Útočníci získali z téměř 1 200 bitcoinových peněženek více než tisíc mincí v odhadované hodnotě 89 milionů dolarů. Analýza podezřelých převodů ukazuje na možnou chybu spojenou se zařízeními Coldcard. Výrobce ale zatím veřejně nepotvrdil, že jeho peněženky byly skutečně prolomeny.

Ted Lasso se vrací na hřiště. Čeká ho ženský tým a nová výzva

Oblíbený fotbalový trenér se po více než třech letech vrací na obrazovky. Ve čtvrté řadě seriálu Ted Lasso převezme ženský tým z druhé ligy a znovu se setká s řadou známých postav.

Vůdkyni barmské opozice Su-Ťij navštívil v domácím vězení Červený kříž, poprvé od vojenského puče

Vůdkyně barmské opozice Aun Schan Su-Ťij se po téměř čtyřech letech poprvé prokazatelně setkala s lidmi mimo okruh vojenské vlády. Delegace Mezinárodního výboru Červeného kříže (MVČK) ji navštívila v domácím vězení, kam byla přemístěna po zmírnění původního trestu. Fotografie zveřejněné vojenským režimem naznačují, že někdejší premiérka je v dobrém zdravotním stavu.

Shell se zbavuje části zelené energetiky v Evropě

Energetická společnost Shell prodá své evropské podnikání v oblasti pozemních obnovitelných zdrojů francouzské TotalEnergies. Součástí dohody jsou větrné a solární elektrárny i bateriová úložiště v několika zemích. Hodnotu transakce firmy nezveřejnily.

Rumunsko odstřelilo skály v Dunaji, aby zajistilo vodu pro jadernou elektrárnu

Rumunská armáda pomocí řízeného odstřelu odstranila část skály v Dunaji. Mimořádný zásah má přivést více vody k jaderné elektrárně Cernavodă, jejíž provoz ohrožuje dlouhotrvající sucho.

KOMENTÁŘ: USA nakoupily jeny. Chce Trump zachránit Japonsko nebo sám sebe?

Spojené státy provedly s Japonskem koordinovaný nákup jenu. Něco takového se nestalo 15 let. Intervence má za cíl zbrzdit pokles jenu vůči americkému dolar. Proč se USA do akce připojily?

U pobřeží západní Afriky našli zachovalý korálový útes

U pobřeží západoafrického Beninu se podařilo znovu objevit korálový útes, který vědci považovali za ztracený. Ekosystém ukrytý více než 50 metrů pod hladinou zůstal navzdory desetiletím bez výzkumu živý a hostí pestrou škálu korálů i ryb.

USA a Japonsko společně podpořily jen. Nevylučují další intervence

Japonsko a Spojené státy poprvé od roku 2011 společně zasáhly na devizovém trhu na podporu japonského jenu a omezení jeho prudkých výkyvů. Japonské ministerstvo financí v pondělí potvrdilo, že došlo ke koordinované intervenci ve spolupráci s americkým ministerstvem financí.

Maroko viní z migrační vlny do Ceuty pašeráky a dezinformace

Marocká vláda obvinila z nedávné migrační krize ve španělském městě Ceuta na severu Afriky pašeráky a šíření dezinformací, informují dnes španělská média. Jde o první oficiální vyjádření Rabatu ke čtvrtečním událostem, kdy z Maroka do sousední Ceuty podle španělské vlády proniklo na 50.000 migrantů, vedení Ceuty hovořilo dokonce o 60.000. Marocká vláda dnes tvrdí, že těchto lidí bylo jen asi 40.000. Téměř všichni už v pátek španělské město opustili, zůstává tam ale ještě několik tisíc běženců.

USA a Írán v pondělí usednou k jednacímu stolu, tvrdí Trump. Teherán mlčí

Válka s Íránem by se mohla chýlit ke konci. Americký prezident Donald Trump potvrdil, že nová jednání s islámskou republikou začnou v pondělí. Íránská diplomacie se k tomu ale zatím nevyjádřila a íránská média jednání nepotvrdila.

Infantinova pozice v čele FIFA je podle šéfa evropských lig neudržitelná

Pozice Gianniho Infantina v čele FIFA se po neúspěšném obchodním plánu otřásá. Prezident světového fotbalu chtěl nabídnout soukromým investorům menšinový podíl na komerčních právech světových šampionátů. Po silném odporu však FIFA od návrhu ustoupila.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama