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

Dva lidé bojují o život po střelbě v Cambridge

Dva lidé utrpěli kritická zranění po střelbě na rušné silnici v americkém Cambridge ve státě Massachusetts. Ozbrojený muž začal v pondělí odpoledne střílet do projíždějících aut poblíž řeky Charles nedaleko Harvardovy univerzity a Massachusettského technologického institutu.

Při výbuchu bomby na tržišti v Pákistánu zahynulo deset lidí

Osm civilistů a dva policisté dnes zahynuli při výbuchu bomby na tržišti v okrese Lakki Marvat na severozápadě Pákistánu. Podle agentury Reuters to sdělil vysoce postavený policejní důstojník Sadžád Chán. Místní nemocnice přijala 37 pacientů, z nichž někteří jsou v kritickém stavu.

Zlatý mobil Trump Phone T1 se stále nedostal k zákazníkům

Zlatý smartphone Trump Phone T1 měl být jedním z nejvýraznějších technologických projektů spojených se jménem amerického prezidenta Donalda Trumpa. Téměř rok po oznámení ale zákazníci stále nemají ani telefon, ani termín vydání. Přesto už firma vybrala desítky milionů dolarů na zálohách.

Starmer i přes výzvy k odchodu sdělil ministrům, že zůstává britským premiérem

Keir Starmer na dnešním zasedání sdělil členům svého kabinetu, že zůstává ve funkci, oznámil úřad britského předsedy vlády. Labouristická strana disponuje procesem pro volbu nového předsedy, a ten nebyl iniciován, dodal premiér. List The Telegraph napsal, že šest předních ministrů na zasedání premiéra vyzve, aby po katastrofálních výsledcích místních voleb z minulého týdne odstoupil z funkce.

Rusko a Ukrajina po příměří informovaly o obnovení dronových útoků nepřítele

Rusko se rozhodlo ukončit částečný klid zbraní, který trval několik dní, uvedl dnes ráno na síti X ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj. Ruská armáda podle něj v noci zaútočila na Ukrajinu více než 200 bezpilotními letouny a na frontě shodila přes 80 leteckých bomb. Ukrajinské úřady informují o nejméně čtyřech zabitých. Moskva naopak podle státní agentury TASS oznámila, že za poslední den bylo zničeno přes 100 ukrajinských dronů a že po skončení dočasného příměří ruské síly obnovily boje proti Ukrajině.

Trump chce pozastavit daň z pohonných hmot

Americký prezident Donald Trump v pondělí avizoval dočasné pozastavení federální daně z benzinu. Důvodem jsou rostoucí ceny u čerpacích stanic kvůli válce s Íránem a zablokované dopravě v Hormuzském průlivu. Toto opatření, které navíc vůbec nemusí projít hlasováním v Kongresu, však spotřebitelům výraznou úlevu nepřinese.

Pro útočníky ze 7. října trest smrti? Izrael schválil zvláštní tribunál

Stovky ozbrojenců palestinské teroristické organizace Hamás, obviněné z válečných zločinů během útoku ze 7. října 2023 na Izrael, mohou čelit trestu smrti. Židovský stát v pondělí schválil zřízení zvláštního vojenského tribunálu pro stíhání jejich případů. Koncem března navíc izraelský parlament schválil zákon, který umožňuje soudům udělovat Palestincům odsouzeným za terorismus trest smrti.

Pistorius v Kyjevě jednal o společném vývoji a výrobě dronů

Německý ministr obrany Boris Pistorius přijel včera na předem neohlášenou návštěvu Ukrajiny. V Kyjevě po jednání s prezidentem Volodymyrem Zelenským a svým protějškem Mychajlem Fedorovem oznámil, že Německo a Ukrajina hodlají společně vyvíjet a vyrábět drony různých kategorií. Kyjev a Berlín budou spolupracovat na šesti různých obranných projektech - a to je teprve začátek, prohlásil před novináři po schůzce Zelenskyj.

Trumpa budou na návštěvě Číny doprovázet Musk a šéfové Applu a Boeingu

K americkému prezidentovi Donaldu Trumpovi se tento týden na jeho návštěvě Číny připojí 17 šéfů významných amerických podniků, informuje server BBC s odvoláním na představitele Bílého domu. V podnikatelské delegaci podle něj bude například šéf automobilky Tesla a kosmické společnosti SpaceX Elon Musk či šéfové společností Apple, Boeing, Visa, JP Morgan, Cargill, BlackRock a další.

Trump vážně zvažuje, že by z Venezuely udělal 51. americký stát

Americký prezident Donald Trump vážně zvažuje, že by z Venezuely udělal 51. americký stát, uvedl na X zpravodaj televize Fox News John Roberts. Venezuelská prozatímní prezidentka Delcy Rodríguez ale v Haagu uvedla, že se nikdy nepřemýšlelo o tom, že by se její země stala součástí USA.

Australská policie zřejmě našla tělo trojnásobného vraha hledaného od ledna

Policie v australském státě Nový Jižní Wales pravděpodobně našla tělo Juliana Ingrama, muže podezřelého z lednové trojnásobné vraždy v malém městečku Lake Cargelligo, asi 450 kilometrů západně od Sydney.

Všichni zbývající cestující z lodi Hondius odletí dnes z Tenerife do Nizozemska

Poslední cestující z výletní lodě MV Hondius, která kotví u španělského ostrova Tenerife a z níž v neděli evakuovali většinu pasažérů kvůli možné nákaze hantavirem, dnes odletí do Nizozemska. Informovala o tom španělská ministryně zdravotnictví Mónica Garcíaová. Původně byly v plánu na dnešek dva lety, jeden do Nizozemska a druhý do Austrálie.

Rusko chce jednat přes Schrödera, EU je proti. Podle Kallas působí jako lobbista ruských firem

Šéfka unijní diplomacie Kaja Kallas v pondělí odmítla možnost, že by bývalý německý kancléř Gerhard Schröder mohl zastupovat Evropskou unii v případných jednáních o Ukrajině. Návrh o víkendu předložil ruský prezident Vladimir Putin, podle něhož se válka blíží ke konci a Evropa by mohla jednat o novém bezpečnostním uspořádání.

Unijní ministři rozhodli o plném obnovení Dohody o spolupráci mezi EU a Sýrií

Unijní ministři zahraničí dnes rozhodli o plném obnovení Dohody o spolupráci mezi EU a Sýrii. Jde o důležitý krok směrem k posílení bilaterálních vztahů mezi unijním blokem a blízkovýchodní zemí, uvedla Rada EU ve svém prohlášení.

Švýcarská centrální banka bitcoin do rezerv přidávat nemusí

Švýcarští zastánci kryptoměn vzdávají snahu prosadit, aby tamní centrální banka držela bitcoin ve svých rezervách. Kampaň nezískala dost podpisů pro vyvolání referenda a podle jejího zakladatele zatím skončí.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama