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

Devět dní v temnotě: Záchranáři z tunelu v Nepálu vytáhli první dva dělníky

Záchranáři v Nepálu v pátek z tunelu vodní elektrárny vytáhli dvojici dělníků. Oba jsou ve stabilním stavu. Jeden z nich uvedl, že nestihl utéct, protože pomáhal s evakuací. V tunelech jsou však stále uvězněni dělníci, jejichž hlasy záchranáři slyšeli.

Bitcoinové rezervy Salvadoru rostly z darů, ne ze státních peněz

Salvador od poloviny loňského roku nepoužil veřejné peníze k dalšímu nákupu bitcoinů. Nové přírůstky v rezervách země podle Mezinárodního měnového fondu pocházely ze soukromých darů. Vláda zároveň dál omezuje svou účast v kryptoměnové peněžence Chivo a pokračuje v reformách dohodnutých v rámci úvěrového programu.

Lululemon znovu snížil výhled. Akcie po slabých tržbách spadly o 18 procent

Výrobce sportovního oblečení Lululemon znovu zhoršil celoroční výhled. Ve druhém fiskálním čtvrtletí mu klesly tržby i zisk a srovnatelné prodeje výrazně oslabily. Investory výsledky nepotěšily, akcie společnosti v prodlouženém obchodování odepsaly přibližně 18 procent.

Vyjednavači USA Witkoff a Kushner navštíví o víkendu Moskvu i Kyjev

Američtí vyjednavači Steve Witkoff a Jared Kushner navštíví tuto sobotu a neděli Moskvu a také Kyjev. Informovala o tom dnes ruská státní agentura TASS s odvoláním na svůj zdroj. Podle informovaného zdroje agentury Reuters se o návštěvě amerických vyjednavačů na Ukrajině stále jedná, přičemž týmy jako možné datum zmínily 6. září.

Muž žil s transplantovanou prasečí ledvinou 271 dní, podle lékařů je to rekord

Muž jménem Tim Andrews žil s transplantovanou ledvinou geneticky upraveného prasete 271 dní. Podle amerických lékařů jde o nejdelší zaznamenanou dobu, po kterou transplantovaný prasečí orgán v lidském těle fungoval. Případ podle nich ukazuje, že tzv. xenotransplantace by v budoucnu mohla pomáhat lidem čekajícím na vhodný lidský orgán.

Trump: USA budou po Evropě chtít zaplatit za Bidenovu vojenskou pomoc Ukrajině

Spojené státy budou po Evropě požadovat, aby zaplatila za vojenskou pomoc pro Ukrajinu získanou od vlády demokratického prezidenta Joea Bidena. Šéf Bílého domu Donald Trump to ve čtvrtek napsal na sociální síti Truth Social. Trump v příspěvku zároveň opět popřel zprávy, že se USA ve válce s Íránem potýkají s vyčerpanými zásobami munice.

Opuštěné pole se během let proměnilo v louku plnou orchidejí

Na severu Anglie se bývalé zemědělské pole během několika let proměnilo v druhově bohatou květnatou louku. Bez výsevu speciálních směsí a bez rozsáhlých zásahů se na pozemku objevily tisíce orchidejí a počet rostlinných druhů se výrazně zvýšil. Výsledky naznačují, že v některých případech může přírodě stačit čas a minimum lidských zásahů.

Vysoké teploty neohrožují jen lidi, ale i zvířata: V Japonsku umírali lvi, v Mexiku primáti

Extrémní teploty neohrožují jen lidi, ale i zvířata, která umírají v zoologických zahradách. Začátkem srpna se objevily zprávy o třech mrtvých a několika nemocných lvech v důsledku horka v japonské zoologické zahradě Tama ve městě Hino.

EU podpořila ekonomický tlak na Írán, pochvaluje si Bessent

Evropská unie (EU) se připojila k operaci Ekonomický vyvrhel (Economic Outcast), která má za cíl izolovat Írán. Tento krok ocenil americký ministr financí Scott Bessent. Viceprezident J. D. Vance zase vyzdvihl Čínu, která je podle něj ochotna sehrát svou roli ve snaze o ekonomickou izolaci Teheránu.

Polsko kvůli ruským provokacím rozšiřuje ochranu vzdušného prostoru

Polsko kvůli ruským provokacím a agresivnímu chování rozšiřuje ochranu svého vzdušného prostoru, oznámil dnes na sociální síti X vicepremiér a ministr obrany Wladyslaw Kosiniak-Kamysz.

Vance reagoval na zprávy o smrti svatebčanů v Íránu: Vyšetřujeme to

Americká armáda vyšetřuje zprávy íránských státních médií, že při americkém úderu zemřeli čtyři lidé, včetně dvou dětí, uvedl viceprezident J. D. Vance. Výbuch, který přerušil svatební oslavu v domě na jihu Íránu, byl pravděpodobně důsledkem přímého zásahu americké munice, zjistili při analýze snímků experti na zbraně.

Nejvyšší soud Missouri odmítl volební mapu zvýhodňující republikány

Nejvyšší soud amerického státu Missouri ve čtvrtek rozhodl, že novou volební mapu, která je výhodnější pro Republikánskou stranu, nelze použít v nadcházejících listopadových kongresových volbách. Soud dále podle stanice NBC News rozhodl, že otázku změny mapy musí voliči během listopadových voleb posoudit v referendu. Republikánský prezident Spojených států Donald Trump v noci na dnešek na své sociální síti Truth Social označil verdikt za černý den pro spravedlnost a za návrat do starověku.

Po ukrajinském dronovém útoku vypukl požár v ropném skladu v Soči

Po ukrajinském dronovém útoku vypukl požár ropného skladu v černomořském přístavním městě Soči na jihu Ruska. Dnes o tom informovaly úřady Krasnodarského kraje, napsala agentura Reuters. Ukrajina, která od února 2022 vzdoruje ruské invazi, podniká v sebeobraně vzdušné údery na cíle v Rusku.

Finsko testovalo civilní obranu ve velkém, do krytu zamířily tisíce lidí

Více než dva tisíce lidí se ve finském Kuopiu zapojily do rozsáhlého cvičení civilní obrany. Účastníci si vyzkoušeli přesun do podzemního krytu, fungování při výpadku energií i reakci na scénář, který počítal s kybernetickými útoky a rostoucí hrozbou vojenského konfliktu.

Pákistán zabil 15 ozbrojenců při pokusu o průnik z Afghánistánu

Pákistánské bezpečnostní síly zabily 15 ozbrojenců, kteří se podle armády pokoušeli proniknout z Afghánistánu do Severního Vazíristánu. Přestřelka trvala přibližně 36 hodin a dál zvyšuje napětí mezi Islámábádem a Kábulem kvůli aktivitám pákistánského Tálibánu.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama