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

Počet obětí středeční srážky vlaků ve Španělsku vzrostl na 74

Počet obětí středeční srážky vlaků v centrální části Španělska v provincii Toledo vzrostl na 74, napsala dnes agentura AFP s odkazem na španělské ministerstvo dopravy. Předseda vlády v regionu, kde se neštěstí stalo, Emiliano García-Page, již dříve uvedl, že v nemocnicích zůstává pět desítek ze 110 hospitalizovaných po nehodě. Ve Španělsku dnes začal třídenní státní smutek, v poledne lidé uctili oběti tragédie minutou ticha.

KOMENTÁŘ: Boj o koncesionářské poplatky. Jsou česká veřejnoprávní média v ohrožení?

Návrh zákona o zrušení televizních a rozhlasových poplatků prošel prvním čtením v 4:36 hodin ráno. Vehnal do ulic desítky tisíc protestujících, urychlené řízení sklízí kritiku i od EU. Znepokojivě neobvyklý postup Babišovy vlády podrývá nejen nezávislost médií, ale i křehkou tuzemskou demokracii.

Ruský dronový útok na ukrajinské nádraží zabil nejméně třináct lidí

Třináct mrtvých a nejméně deset zraněných si vyžádal čtvrteční ruský dronový útok na železniční nádraží v ukrajinském Dněpru. Bezpilotní letoun s proudovým pohonem zasáhl nástupiště plné cestujících, na kterém právě stál vlak směřující do Záporoží. Mezi zraněnými je také jedenáctiletý chlapec. Ruské útoky na ukrajinskou železniční infrastrukturu v posledních měsících výrazně zesílily.

Velká změna v čele ECB. Lagarde oznámila předčasný konec

Evropská centrální banka (ECB) přijde o svou prezidentku dříve, než se očekávalo. Christine Lagarde ve čtvrtek oznámila, že 7. února příštího roku odstoupí z funkce, přestože její mandát měl skončit až v říjnu 2027. Rozhodnutí otevírá otázku budoucího vedení jedné z nejvlivnějších evropských finančních institucí v době rostoucí ekonomické nejistoty.

Hackeři zasadili DHS tvrdou ránu. Odhalili data tisíců zaměstnanců včetně tajných agentů

Spojené státy čelí dalšímu rozsáhlému úniku citlivých informací. Hackerská skupina zveřejnila osobní údaje více než 40 tisíc pracovníků ministerstva vnitřní bezpečnosti (DHS), včetně osob zapojených do zpravodajských a tajných operací. Jde již o třetí závažný bezpečnostní incident tohoto druhu během několika posledních týdnů.

Extrémní teploty a miliardové škody. Evropa se připravuje na oteplení o 3 stupně Celsia

Evropská unie se připravuje na budoucnost, v níž budou extrémní vedra, povodně a rozsáhlé požáry představovat stále vážnější hrozbu. Evropská komise (EK) představila nová pravidla, která mají členské státy přimět k důslednější ochraně obyvatel před klimatickými katastrofami. Brusel přitom počítá i se scénářem globálního oteplení o tři stupně Celsia do konce století. Na pomoc domácnostem však žádné nové prostředky nenabízí.

Přirozená obnova tropických lesů omezuje šíření invazních druhů

Tropické lesy mají přirozenou schopnost bránit se šíření nepůvodních stromů. Nový výzkum ukázal, že zatímco v prvních letech obnovy mohou tyto druhy převládat, s postupným růstem původních dřevin jejich zastoupení klesá. Přirozená obnova lesů tak může pomáhat chránit biologickou rozmanitost i stabilitu lesních ekosystémů.

Albánie přitvrdila proti demonstrantům. Za pouhou účast na protestu hrozí astronomická pokuta

Albánská vláda přitvrdila vůči protivládním demonstracím, které už několik měsíců otřásají hlavním městem Tiranou. Nově mohou lidé dostat pokutu až 500 tisíc leků (zhruba 134 tisíc korun), přestože se sami žádného násilí nedopustili. Opatření přichází v době sílících protestů požadujících odstoupení premiéra Ediho Ramy.

Vance poslal dopis šéfovi íránské bezpečnostní rady kvůli jednání o míru

Americký viceprezident J.D. Vance zaslal dopis šéfovi íránské Nejvyšší rady národní bezpečnosti Mohsenu Rezáímu ve snaze oživit mírové rozhovory. Dnes to napsal list The Wall Street Journal (WSJ) s odvoláním na nejmenované americké činitele a další své zdroje. Vance tak učinil na pokyn prezidenta Donalda Trumpa.

Hegseth odvolal hlavního plánovače Pentagonu. Hrozí obnovení úderů proti Íránu

Americký ministr obrany Pete Hegseth odvolal jednoho z nejvýše postavených vojenských plánovačů Pentagonu. Generálporučík Brett Sylvia opouští funkci v době, kdy administrativa prezidenta Donalda Trumpa připravuje možné obnovení úderů proti Íránu. Americké síly na Blízkém východě jsou schopny zahájit rozsáhlou operaci během pouhých 96 hodin od vydání rozkazu.

Cyklon Arnab v Indii zabil nejméně šest lidí, část pobřeží je bez elektřiny

Cyklon Arnab, který ve středu zasáhl indický stát Ándhrapradéš, připravil o život nejméně šest lidí, informovala agentura Reuters s odvoláním na oficiální zdroje.

ANALÝZA: Putin ani přes Trumpovy ústupky nepolevuje ve svých požadavcích. Má vůbec diplomacie smysl?

Donald Trump se snaží ukončit válku na Ukrajině prostřednictvím diplomatického tlaku, ekonomických pobídek a přímých jednání s Moskvou. Dosavadní výsledky však naznačují, že americký prezident a Vladimir Putin přistupují k mírovému procesu se zásadně odlišnými očekáváními. Zatímco Washington hledá cestu k dohodě, Kreml nadále trvá na územních požadavcích a omezení budoucí bezpečnostní politiky Kyjeva. Další kolo rozhovorů se přitom může uskutečnit už 10. listopadu v Abú Zabí. Je otázkou, zda skutečně může někam vést.

KLDR vypálila asi tucet balistických střel krátkého doletu

Severní Korea dnes vypálila zhruba tucet balistických střel krátkého doletu směrem k Japonskému moři, uvedl jihokorejský Sbor náčelníků štábů (JCS). Ten nejprve oznámil, že Pchjongjang vypálil jeden neidentifikovaný projektil. Japonská pobřežní stráž předtím uvedla, že šlo zřejmě o balistickou střelu, která již dopadla do moře. O incidentu informovaly agentury AFP a Reuters.

Rusko v noci na dnešek zničilo 1214 ukrajinských dronů, což je patrně rekord

Ruská protivzdušná obrana v noci na dnešek nad mnoha částmi Ruska zničila 1214 ukrajinských bezpilotních letounů, uvedlo podle agentury TASS ministerstvo obrany v Moskvě. Je to patrně rekordní počet. Na řadě letišť byl omezen provoz. O velkých škodách v důsledku ukrajinských útoků se ale TASS nezmiňuje.

Bolsonaro tvrdí, že brazilské volby byly zmanipulované a skutečným vítězem je on

Brazilský senátor Flávio Bolsonaro se po prohře v nedělních prezidentských volbách prohlásil za právoplatného vůdce Brazílie. Tvrdí, že volby byly zmanipulované a vítězství mu ukradli prezident Luiz Inácio Lula da Silva a nejvyšší soud. Pro svá obvinění však nepředložil žádné důkazy. Své prohlášení zveřejnil po příletu do Spojených států, kam odcestoval navzdory příkazu brazilského nejvyššího soudu odevzdat cestovní pasy.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama