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

Francouzská policie při sobotních demonstracích zadržela 1314 lidí

Francouzská policie při sobotních demonstracích zadržela 1314 lidí, uvedlo dnes na základě předběžné bilance ministerstvo vnitra. Zranění utrpělo 53 členů bezpečnostních složek, vyrabováno bylo 24 obchodů a v 75 případech zasahovali hasiči či bezpečnostní složky u požárů. Informovala o tom agentura AFP. Noc po protestech, kterých se podle různých zdrojů zúčastnilo 410.000 až 800.000 lidí, byla podle ministerstva klidná.

Střelba u stadionu na Floridě. Na místě je nejméně dvanáct raněných včetně dětí

Nejméně jedenáct lidí utrpělo zranění při sobotní večerní střelbě poblíž univerzitního stadionu v americkém Tallahassee na Floridě. Mezi postřelenými je šest nezletilých, včetně jedenáctiletého chlapce. Jeden člověk je v kritickém stavu, další tři utrpěli vážná zranění.

Ukrajinské drony zabily v ruské příhraniční oblasti tři lidi, další zranily

Ukrajinské útoky na ruskou příhraniční Belgorodskou oblast v noci na dnešek zabily tři lidi a dalších 14 zranily, uvedly podle agentury Reuters zdejší úřady. Útok dronů na ruský Permský kraj zase poškodil průmyslový podnik a zranil pět jeho zaměstnanců. Agentura Ukrinform píše, že se ukrajinské protivzdušné obraně v noci na dnešek podařilo zničit 119 ze 153 ruských dronů.

V Srbsku začaly předčasné volby, jsou referendem o Vučićovi

V Srbsku se dnes konají předčasné parlamentní volby, které média označují za referendum o dlouholetém vůdci země Aleksandaru Vučićovi. Jeho kandidátku vyzvalo hnutí vysokoškolských studentů, které téměř dva roky pořádá protivládní protesty.

Všichni slovenští hejtmani obhájili funkce, Vallo zůstává primátorem Bratislavy

Všech osm slovenských hejtmanů obhájilo v sobotních spojených krajských a komunálních volbách své funkce. Primátorem Bratislavy zůstane Matúš Vallo, zatímco druhé největší město Košice povede nově Ladislav Lörinc.

V Bulharsku začalo první kolo prezidentských voleb

Bulhaři dnes rozhodují o nové hlavě státu. Favoritkou prvního kola je úřadující prezidentka Ilijana Jotovová, jejím hlavním soupeřem je prozápadně orientovaný ekonom Andrej Gjurov.

Střílel jsem na černochy a Araby, řekl podezřelý z teroristického útoku ve Francii. Doma měl Mein Kampf

Páteční střelba na předměstí Paříže, při níž zemřel jeden člověk a dalších pět utrpělo zranění, měla zřejmě rasistický motiv. Devětatřicetiletý podezřelý Kevin T. policistům po svém zadržení řekl, že chtěl útočit na černochy a Araby.

Merz označil Rusko za obrovskou hrozbu, varoval také před extremisty

Německo čelí tlaku extremistických stran i zahraničních nepřátel, prohlásil kancléř Friedrich Merz na sjezdu bavorské Křesťanskosociální unie. Rusko podle něj představuje obrovskou hrozbu a každý den se snaží zemi destabilizovat.

Tajfun Champi na Tchaj-wanu zabil jednoho člověka a stovky dalších zranil

Tajfun Champi si na Tchaj-wanu vyžádal jeden lidský život a zranil 527 lidí. Silný vítr vyvracel stromy, poškozoval budovy a připravil o elektřinu více než 288 000 domácností.

Ptáci pomáhají udržovat ekosystémy díky přenosu živin

Pro fungování přírodních ekosystémů mají ptáci zásadní význam. Přenášejí živiny mezi pevninou a vodou, podporují růst rostlin a pomáhají udržovat korálové útesy. Nový výzkum ukazuje, že úbytek ptačích populací může ovlivnit úrodnost půdy i schopnost přírody ukládat uhlík.

Rusko tvrdí, že zasáhlo přístav Čornomorsk a nákladní loď

Ruské ministerstvo obrany oznámilo, že jeho drony zasáhly ukrajinskou přístavní infrastrukturu a nákladní loď plující do Oděsy. Moskva své tvrzení nedoložila a ukrajinská strana zásah plavidla ani případné škody zatím nepotvrdila.

Počet obětí střelby v jordánském kostele stoupl na osm

Počet obětí páteční střelby v řeckém pravoslavném kostele na jihu Jordánska vzrostl na osm. Více než tři desítky lidí utrpěly zranění a bezpečnostní složky po útočnících nadále pátrají.

Kim Čong-un dorazil na neohlášenou návštěvu Číny, uvedl Jonhap

Severokorejský vůdce Kim Čong-un podle jihokorejských zdrojů dorazil do čínského pohraničního města Tan-tung. Do země měl přicestovat přes nový silniční most spojující Čínu se Severní Koreou. Peking ani Pchjongjang zatím návštěvu oficiálně nepotvrdily.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama