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

Osm keňských školaček čelí obvinění z vraždy svých spolužaček po tragickém požáru internátu

Požár dívčího internátu v Keni, při němž zemřelo 16 studentek, míří před soud. Z vraždy úřady obvinily osm nezletilých školaček. Případ znovu otevřel debatu o bezpečnosti internátních škol i dlouhodobých problémech keňského vzdělávacího systému.

Zelenskyj v Dublinu uvedl, že věří v brzké otevření dalších kapitol jednání s EU

Ukrajina může velmi brzy otevřít zbývající kapitoly vyjednávání o přistoupení k Evropské unii. Během dnešní zahajovací ceremonie irského předsednictví v Radě EU to uvedl ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj. Ve svém projevu v Dublinu zdůraznil další tlak na Rusko a zkritizoval, že stále existují evropské firmy, které jsou kontrolovány Moskvou a dodávají Rusku některé zboží, které využívá ve válce proti Ukrajině.

Během oslav mistrovství světa ve fotbale v Mexico City zemřeli tři lidé. Dav je ušlapal

Tři lidé zemřeli během úterních oslav postupu mexické fotbalové reprezentace do osmifinále mistrovství světa. Podle zdravotnických úřadů hlavního města se oběti udusily v obrovských davech, které po vítězství Mexika 2:0 nad Ekvádorem zaplnily centrum metropole.

Zisk Agrofertu spadl o téměř pět miliard

Holding Agrofert loni vydělal 2,2 miliardy korun. Meziročně jde o pokles o 4,9 miliardy, za kterým stojí hlavně mimořádně silný rok 2024. Tehdy koncern prodal mediální skupinu Mafra, rozhlasovou firmu Londa a pardubickou chemičku Synthesia.

Požár panelového domu v Antverpách si vyžádal nejméně šest obětí

Rozsáhlý požár desetipatrového bytového domu v belgických Antverpách si vyžádal nejméně šest lidských životů a další lidé utrpěli zranění. Hasiči zachraňovali obyvatele z balkonů a po tragédii pokračovali v prohledávání jednotlivých bytů. Příčina požáru zatím není známá.

Trump vykázal z krypta příjmy přes 1,4 miliardy dolarů

Americký prezident Donald Trump vykázal za loňský rok příjmy přes 1,4 miliardy dolarů z kryptoměnových projektů své rodiny. Digitální aktiva se tak stala hlavním zdrojem jeho příjmů a výrazně předčila tradiční byznys, na kterém si dříve vybudoval jméno.

KOMENTÁŘ: Historická zpráva pro dolar. Centrální banky se ho chtějí spíš zbavovat

Od nástupu Donalda Trumpa do Bílého domu ztrácí americký dolar lesk, pro řadu vlád i drobných investorů už není tak bezpečným přístavem, jakým býval. Trend potvrzuje i změna postoje centrálních bank, jak odkryl think tank Oficiální fórum měnových a finančních institucí (OMFIF).

Vysvětlení: Co je tepelná kupole a proč je nebezpečná?

Američané se připravují na víkendový Den nezávislosti. Velké části amerického kontinentu v nesnesitelném horku a dusnu uvězní jev zvaný tepelná kupole. Ten v minulém týdnu sežehl Evropu. Ohroženo smrtícím horkem bude do 6. července zhruba 250 milionů lidí, hlavně senioři s dětmi.

Írán přiznal problémy během americké blokády. Nevyvezl žádnou ropu

Írán během americké blokády nemohl vyvážet žádnou ropu. Od podepsání memoranda však vyvezl více než 40 milionů barelů, sdělil v rozhovoru pro státní televizi hlavní íránský vyjednavač Mohammad Bagher Ghalibaf. Společnost TankerTrackers tento objem odhaduje dokonce na 50 milionů barelů. Ropa se drží na předválečné úrovni. Čeká se na další kolo rozhovorů. Írán delegaci do Kataru nepošle.

Írán tvrdí, že se nesetká s vyslanci USA v Dauhá; Katar hraje roli prostředníka

Zástupci Íránu se v nejbližších dnech nesetkají s vysoce postavenými představiteli Spojených států, kteří v úterý přiletěli na jednání do katarského Dauhá. Informovala o tom agentura Reuters s odvoláním na íránské ministerstvo zahraničí. Katar mezitím v úterý večer uvedl, že bude pokračovat v roli prostředníka ve vyjednávání mezi USA a Íránem. Podle Reuters současná situace nesvědčí o dobrých vyhlídkách na dosažení trvalého míru mezi oběma znepřátelenými stranami. Informovaný diplomatický zdroj agentuře AFP řekl, že se dnes v Dauhá mají uskutečnit nepřímá technická jednání mezi zástupci USA a Íránu o dohodě o ukončení války na Blízkém východě.

Expedice v Atlantiku odhalila desítky dosud neznámých mořských živočichů

Mezinárodní vědecká expedice v jižním Atlantiku během pouhých dvou týdnů objevila 31 dosud neznámých druhů mořských organismů. Výzkum potvrdil, že střední vrstvy oceánu patří k nejméně prozkoumaným prostředím na Zemi a zároveň ukrývají mimořádně pestrý život.

V Kongu na ebolu dosud zemřelo 399 lidí z 1333 potvrzených případů nemoci

Počet potvrzených případů eboly v Kongu stoupl na 1333, z čehož 399 lidí zemřelo. Informovala o tom v noci na dnešek agentura Reuters s odvoláním na konžské úřady. Předchozí, pondělní bilance hovořila o 1307 nakažených a 377 zemřelých.

Irsko přebírá vedení EU, čekají ho náročná vyjednávání o unijním rozpočtu

Pokračující podpora Ukrajiny, ale i konkurenceschopnost EU, hodnoty a bezpečnost budou hlavními prioritami irského předsednictví v Radě EU, které začíná právě dnes. Irové přebírají mandát od Kypřanů a v mnohém na ně navazují, například pokud jde o další posun v jednáních o novém dlouhodobém rozpočtu EU či pokrok v přístupových jednáních kandidátských zemí na cestě do Evropské unie.

Letadlo v Číně narazilo do mrakodrapu. Nikdo neví proč

V pátek odpoledne do nejvyššího mrakodrapu v Pekingu narazilo malé letadlo. Pilot zemřel a dalších 13 lidí utrpělo zranění. Incident není šokující jen pro svou podobnost s teroristickým útokem na USA z 11. září 2001, ale i z důvodu, že v čínské metropoli je bezletová zóna, což znamená zákaz pohybu dronů a letadel. Ani po čtyřech dnech není jasné, jak se letadlo do města dostalo a proč do věže narazilo.

Ukrajina informuje o obětech ruských útoků, její síly útočily v hloubi Ruska

Nejméně dva lidé přišli o život a dalších pět bylo dnes ráno zraněno při útoku ruského dronu na mikrobus v Chersonu na jihovýchodě Ukrajiny, oznámil náčelník oblastní správy Oleksandr Prokudin. V Dněpropetrovské oblasti zahynula žena a další tři utrpěly zranění při ruských útocích na čerpací stanice, další žena byla zraněna v Záporoží, informovaly ukrajinské úřady. Naopak ukrajinské drony zaútočily v hloubi Ruska, v Rostovské a Penzenské oblasti a i Ufě, vzdálené více než 1300 kilometrů od frontové linie.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama