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

Ukrajinské úřady informují o mrtvých a raněných po ruských útocích

Nejméně čtyři lidé byli zabiti a dalších 19 utrpělo zranění při ruských útocích na Dněpropetrovskou oblast na jihovýchodě Ukrajiny, informovali dnes záchranáři. V Sumské oblasti na severovýchodě země ruský dron zaútočil na civilní automobil: pasažérku zabil, řidič vyvázl se zraněním, uvedl náčelník oblastní správy Oleh Hryhorov.

V Hormuzském průlivu byla napadena kontejnerová loď

Kontejnerová loď francouzské rejdařské společnosti CMA CGM se stala terčem útoku při průjezdu Hormuzským průlivem. Incident se odehrál v úterý a podle firmy si vyžádal zranění členů posádky i škody na plavidle.

Německá policie podnikla razie proti mladým pravicovým extremistům

Německá policie dnes brzy ráno podnikla razie proti pravicovým extremistům ve 12 ze 16 spolkových zemí. Podle generálního státního zastupitelství je v případu 36 obviněných, kteří čelí podezření ze založení či členství v organizované zločinecké skupině. Akce je zaměřená proti členům neonacistických mládežnických skupin Jung und Stark (Mladí a silní) a Deutsche Jugend Voran (Německá mládež vpřed).

Premiér Carney jmenoval Arbour kanadskou generální guvernérkou

Kanadský premiér Mark Carney jmenoval novou generální guvernérkou Kanady bývalou komisařku OSN pro lidská práva a soudkyni nejvyššího soudu Louise Arbourovou. Její nominace má podle premiéra reflektovat důležitost globálních institucí. Napsal o tom zpravodajský server The Guardian.

Ropa zlevnila, Trump mluví o pokroku s Íránem

Ceny ropy ve středu v Asii mírně klesly poté, co americký prezident Donald Trump naznačil možnost dohody s Íránem. Spojené státy zároveň dočasně pozastavily operaci Project Freedom, která měla pomáhat lodím proplouvat strategickým Hormuzským průlivem.

Útočník z Bondi Beach čelí 19 novým obviněním

Muž, který podle australských úřadů loni v prosinci spolu se svým otcem zaútočil na účastníky oslav židovského svátku chanuka na pláži Bondi Beach v Sydney, čelí 19 novým obviněním. Při útoku zemřelo 15 lidí. Podle agentur AFP a AP to vyplývá z nově zveřejněných soudních dokumentů. Akram nově čelí mimo jiné obviněním ze střelby s úmyslem zabít a z použití střelné zbraně s cílem zabránit zatčení.

Španělsko přijme loď s nákazou hantavirem na Kanárských ostrovech

Výletní loď s podezřením na hantavirus zamíří na Kanárské ostrovy. Španělsko potvrdilo, že plavidlo přijme a zajistí péči o pasažéry i posádku. Rozhodnutí padlo po zásahu mezinárodních zdravotnických institucí.

Coinbase propustí 14 procent zaměstnanců, připravuje se na éru AI

Kryptoměnová burza Coinbase propustí zhruba 700 zaměstnanců, tedy přibližně 14 procent své globální pracovní síly. Firma krok zdůvodnila snahou snížit náklady, zjednodušit provoz a připravit se na období, kdy větší část práce převezmou nástroje umělé inteligence. K propouštění sáhla v době, kdy se burzy digitálních aktiv potýkají se slabší obchodní aktivitou po poklesu kryptoměnových trhů z říjnového vrcholu.

Met Gala 2026 ovládly kostýmy, umění a návrat Beyoncé

Letošní Met Gala nabídla přesně to, co od módní události roku čekáme. Známá jména, odvážné šaty a modely, o kterých se bude ještě dlouho mluvit. Téma večera dalo celebritám prostor ukázat fantazii i odvahu.

Policie vyšetřuje další žhářský útok v Londýně, cílil na bývalou synagogu

Britská policie vyšetřuje další žhářský útok, zaměřený tentokrát proti bývalé synagoze na východě Londýna, informovaly dnes agentury Reuters a AFP. Požár podle policie způsobil pouze malé škody a nikdo nebyl zraněn. Britský premiér Keir Starmer svolal kvůli sérii antisemitských útoků v hlavním městě schůzi, na níž přislíbil, že pokusy Íránu či jakékoliv další země, která může usilovat o destabilizaci britské společnosti, nebude tolerovat.

Ropa po prudkém růstu cen zlevnila, pokles nicméně brzdí boje v Hormuzu

Světové ceny ropy po pondělním nárůstu v úterý začaly klesat. Včera přitom Spojené státy spustily operaci, která má pomoci obnovit lodní dopravu přes Hormuzský průliv. Výraznějšímu zlevnění ovšem brání pokračující boje mezi USA a Íránem a obavy z narušení dodávek.

Raiffeisenbank mírně klesl zisk

Raiffeisenbank v Česku v prvním čtvrtletí mírně klesl čistý zisk. Banka vydělala 1,68 miliardy korun, což je meziročně o 0,6 procenta méně. Výsledek se liší od většiny velkých bank na trhu, kterým zisky letos spíše rostou.

Írán hrozí eskalací v Hormuzském průlivu

Hlavní íránský vyjednavač v rozhovorech se Spojenými státy Mohammad Bágher Ghálíbáf dnes na síti X varoval, že Teherán s konfrontací kolem Hormuzského průlivu ještě ani nezačal. Uvedla to agentura AFP. Situace kolem úžiny zůstává napjatá i přes příměří mezi Spojenými státy a Izraelem na jedné straně a Íránem na straně druhé.

Bitcoin překonal hranici 81 tisíc dolarů

Bitcoin se v úterním asijském obchodování dostal nad 81 tisíc dolarů a vystoupal na nejvyšší úroveň od konce ledna. Největší kryptoměna tak navázala na růst z posledních dnů, přestože trhy dál sledují napětí mezi Spojenými státy a Íránem.

Muž v Lipsku najel autem do lidí. Dva zabil, desítky zranil

V německém Lipsku vjel řidič autem do davu lidí v centru města. Incident, který podle předběžných závěrů vyšetřovatelů nemá politické ani náboženské pozadí, si vyžádal dvě oběti na životech. Dalších 22 lidí utrpělo zranění, z toho tři vážná.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama