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

V Belfastu po brutálním útoku nožem vypuklo protiimigrační násilí

Severní Irsko v úterý večer zachvátily násilné protesty proti migrantům. Maskovaní demonstranti v Belfastu zapalovali domy a vozidla v reakci na brutální útok nožem. Policie v souvislosti s napadením obvinila třicetiletého Súdánce z pokusu o vraždu.

KOMENTÁŘ: Je to oficiální, OpenAI míří na burzu. Konkurent má ale zatím větší hodnotu

OpenAI oficiálně požádala o vstup na burzu. Jedna z nejsledovanějších společností světa tak zřejmě už brzy nabídne veřejnosti své akcie. Snadné to ale mít nebude. Jednak musí obhájit svou tržní kapitalizaci a jednak se bude potýkat s konkurentem, který stihne debut na burze dřív.

Ruské síly útočily na Charkov, po ukrajinském útoku hoří rafinérie v Samaře

Ruské síly v noci na dnešek podnikly 26 útoků na ukrajinské město Charkov, které si podle místních úřadů vyžádaly pět zraněných. Také Ukrajina pokračovala v úderech na ruské cíle, po jednom z nich vypukl požár v Kujbyševské ropné rafinérii ve městě Samara, informoval server Ukrainska Pravda s odvoláním na informace a nahrávky očitých svědků zveřejněné na ruské síti Telegram.

Pákistánské údery v Afghánistánu mají nejméně 13 mrtvých, uvedl Tálibán

Pákistánské vzdušné údery ve třech afghánských provinciích si vyžádaly nejméně 13 mrtvých a 14 zraněných. Dnes to podle agentury Reuters oznámil mluvčí vládního hnutí Tálibán Zabíhulláh Mudžáhid.

Hrozí další růst cen. Zásoby ropy klesají na minima za desítky let

Zásoby ropy v nejvyspělejších ekonomikách se blíží k nejnižším úrovním od začátku vedení záznamů v roce 2003, napsal server The Korea Times s odkazem na americký Úřad pro energetické informace (EIA). Zásoby nahrazují výpadek dodávek ropy z Blízkého východu.

USA uvedly, že dokončily odvetné údery na Írán, ten ohlásil protiútoky

Spojené státy dokončily odvetné údery na Írán za sestřelení amerického vrtulníku Apache nad Hormuzským průlivem. Dnes nad ránem SELČ to na síti X oznámilo oblastní velitelství amerických sil na Blízkém východě (CENTCOM). Íránská média mezitím s odvoláním na vojenské velení a revoluční gardy podle agentury Reuters uvedla, že íránské síly v reakci na nové americké údery podnikly útoky na základny USA v regionu Perského zálivu, mimo jiné na velitelství americké páté flotily v Bahrajnu. Podle informací serveru Axios vypustil Írán nejméně čtyři balistické střely a několik dronů na základny USA v Bahrajnu, Kuvajtu a Jordánsku.

Ariana Grande je po třech letech single

Ariana Grande je po třech letech opět nezadaná. Se svým partnerem Ethanem Slaterem se rozešla už před několika měsíci. Oba se podle lidí z jejich okolí rozešli v dobrém a nadále spolu vycházejí.

Írán sestřelil americký vrtulník. USA odpověděly silou

Válka na blízkém východě eskaluje. Írán v pondělí sestřelil americký vrtulník hlídkující v Hormuzském průlivu. Oba piloty se podařilo zachránit. Spojené státy reagovaly údery na vojenské cíle spojené s Teheránem. Islámské revoluční gardy (IRGC) na to odpověděly útoky na americké vojenské základny v Perském zálivu.

Čína dál těží z poptávky po čipech a datových centrech

Čína v květnu výrazně zvýšila vývoz a znovu ukázala, jak silně ji teď podporuje světová poptávka po technologiích pro umělou inteligenci. Export meziročně vzrostl o 19,4 procenta v dolarovém vyjádření. Výsledek překonal dubnové tempo i očekávání ekonomů.

Brutální útok nožem v Belfastu. Muž chtěl své oběti uříznout hlavu

V severním Belfastu byl zadržen muž podezřelý z pokusu o vraždu. Podle policie se dopustil „brutálního“ útoku nožem, při němž chtěl oběti uříznout hlavu. Útočníka zadrželi lidé na místě.

EK navrhla 21. balík sankcí proti Rusku, zaměřuje se na banky i energetiku

Evropská komise navrhla nový, 21. balík sankcí proti Rusku, který se zaměřuje na energetiku, obchod - včetně zákazu dovozu ruských a běloruských ryb, ruské banky i takzvanou stínovou flotilu. Oznámila to dnes předsedkyně Evropské komise Ursula von der Leyen.

Vědci zjistili, odkud se ve skutečnosti berou mikroplasty v ovzduší

Atmosféra hraje zásadní roli v šíření mikroplastů po celé planetě. Tyto miniaturní částice unáší i do těch nejvzdálenějších koutů Země, kde je mohou vdechovat lidé i zvířata. Když pak plastový prach spadne zpět na hladinu, znečišťuje oceány i půdu. Nová měření a počítačové modely z vídeňské univerzity však ukazují, že dřívější odhady byly dramaticky nadsazené.

Útok horkým olejem v McDonald’s poslal zaměstnance na JIP

Dvacetiletý Jacob Smith, vedoucí směny v kalifornské pobočce McDonald’s, zůstává v nemocnici po útoku, při kterém na něj měl jeho kolega chrstnout horký olej. Utrpěl popáleniny druhého stupně na obličeji, krku, pravé ruce a zádech. Lékaři ho ošetřují na popáleninové jednotce intenzivní péče.

Na Hormuz už se nedá spoléhat. Irák a SAE urychlují práce na nových ropovodech

Irák a Spojené arabské emiráty (SAE) urychlují plány na rozšíření svých ropovodů, aby zmírnily dopady blokády Hormuzského průlivu. Obě země jsou extrémně závislé na exportu ropy z Perského zálivu. Irák navíc nabízí slevy, aby prodej černého zlata podpořil.

Trump formálně nominoval Blanche do funkce ministra spravedlnosti

Americký prezident Donald Trump v pondělí formálně nominoval Todda Blanche do funkce ministra spravedlnosti Spojených států. Trumpův někdejší osobní právník, který po odchodu Pam Bondi z čela ministerstva dočasně zastává její post, nyní čelí nejistému boji o potvrzení Senátem. Blancheova nominace je testem Trumpova vlivu na republikány v Senátu, kteří projevují rostoucí ochotu odmítat části jeho agendy poté, co se mu měsíce z velké části podřizovali, napsala agentura Reuters.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama