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

EasyJet souhlasil s převzetím za 5,7 miliardy liber

Britská nízkonákladová letecká společnost easyJet přijala nabídku na převzetí od americké investiční skupiny Apollo Global Management. Transakce oceňuje aerolinku na 5,7 miliardy liber, tedy přibližně 162 miliard korun.

Ukrajina a Rusko pokračují ve vzájemných útocích, terčem byly sklady i lodě

Ukrajina a Rusko v noci na dnešek pokračovaly ve vzájemných útocích. V ruském Jekatěrinburguzachvátil po ukrajinském útoku požár logistické centrum ruského internetového prodejce Wildberries. Společnost o tom informovala bez podrobností na síti Telegram. Naopak ruské dronové útoky podle ukrajinských úřadů způsobily požár zemědělských skladů v obci Balaklija v Charkovské oblasti na východě Ukrajiny, napsal Reuters.

Meta škodí dětem, rozhodl soud. Společnost musí zaplatit tučnou pokutu

Soud v americkém státě Nové Mexiko uložil společnosti Meta Platforms pokutu v celkové výši 567 milionů dolarů (téměř 12 miliard korun) za újmu, kterou její platformy Facebook a Instagram působí mladým lidem. Firma musí změnit způsob ověřování věku.

Japonsko nařídilo evakuace kvůli blížícímu se tajfunu, zrušilo 500 letů

Japonsko nařídilo evakuaci statisíců lidí v jihozápadní části země a zrušilo více než 500 letů kvůli pomalu postupujícímu tajfunu Dolphin. Podle meteorologů přinese tajfun do oblasti silný vítr, prudký déšť a vysoké vlny, píše agentura Reuters. Dolphin je tajfunem první, tedy nejslabší kategorie s maximální rychlostí větru 144 kilometrů v hodině a s nárazy dosahujícími téměř 200 kilometrů v hodině. Blíží se k řetězci ostrovů mezi oblasti Kjúšú a prefekturou Okinawa, uvedla japonská meteorologická agentura (JMA).

Trump zavedl minimální ceny výrobků z polykřemíku, uvalil na ně 15procentní clo

Americký prezident Donald Trump ve čtvrtek zavedl minimální dovozní ceny výrobků z polykřemíku a na jejich dovoz uvalil 15procentní clo. Polykřemík se používá při výrobě polovodičů a je hlavní složkou fotovoltaických panelů, jeho největším světovým producentem je Čína. Trump chce opatřeními podpořit domácí dodavatelské řetězce pro výrobu čipů a solárních panelů, a posílit tak pozici Spojených států v soupeření s Čínou v oblasti umělé inteligence (AI) a energetiky, uvedla agentura Reuters.

Britský hit láme rekordy, přesto ho mnozí nikdy neslyšeli

Skladba Rein Me In od Sama Fendera a Olivie Dean strávila na vrcholu britského žebříčku rekordních 19 týdnů. Její úspěch však vyvolal nečekanou reakci. Řada lidí tvrdí, že píseň nikdy neslyšela. Hudební svět se totiž rozdělil do menších skupin, které poslouchají úplně jiné hity.

Student v Thajsku zabil své prarodiče, šest lidí ve své škole a nakonec sám sebe

Nejméně devět mrtvých včetně útočníka si vyžádala dnešní střelba v thajské provincii Nontchaburí. Student místní školy nejprve zastřelil pistolí svého dědečka oba prarodiče a pak se vydal do školy, kde zabil tři učitele a tři žáky, dalších 15 lidí zranil a nakonec spáchal sebevraždu. Jeho motiv zatím není znám, informovaly tiskové agentury s odvoláním na thajskou policii a úřady.

Trump opět posunul termín dohody s Íránem. Teď tvrdí, že bude podepsána brzy

Americký prezident Donald Trump ve čtvrtek prohlásil, že nebyla uzavřena dohoda o otevření Hormuzského průlivu, ale že by k tomu mohlo dojít brzy. Írán je mezitím nadosah dohody o tranzitu v úžině s Ománem, která může pro Trumpa představovat problém.

Coinbase v Británii spouští obchodování s americkými akciemi

Kryptoměnová burza Coinbase rozšiřuje nabídku ve Velké Británii. Uživatelé získají přístup k téměř čtyřem tisícům amerických akcií přímo v aplikaci, ve které spravují kryptoměny a běžné peníze.

Trump podepsal nová nařízení omezující získání občanství narozením v USA, navzdory rozhodnutí Nejvyššího soudu

Americký prezident Donald Trump podepsal dva nové exekutivní příkazy, které mají omezit automatické získání občanství narozením na území Spojených států. Přichází s nimi jen několik týdnů poté, co Nejvyšší soud odmítl jeho předchozí pokus.

Izrael obžaloval osadníka kvůli smrti palestinského aktivisty

Izraelská prokuratura obžalovala osadníka Yinona Leviho kvůli loňskému zastřelení palestinského aktivisty Awdaha Hathaleena na okupovaném Západním břehu Jordánu. Levi vinu odmítá a tvrdí, že jednal v sebeobraně.

Ester Geislerová odkrývá rodinný příběh svého otce

Ester Geislerová natočila intimní dokument o svém zesnulém otci Petru Geislerovi. Ve filmu otevírá rodinné archivy a společně se sestrou Aňou skládá portrét talentovaného muže, který měl v sobě vřelost i temnější stránku.

Ohnivý mrak nad Francií může usnadnit šíření lesních požárů

Rozsáhlé lesní požáry na jihozápadě Francie dál ohrožují okolí města Bordeaux. Úřady kvůli rychle se šířícím plamenům evakuovaly desetitisíce lidí a nevylučují ani další rozšiřování bezpečnostních opatření. Hasiči zároveň čelí neobvyklému jevu, který podle nich situaci výrazně komplikuje. Nad požáry se totiž vytvořily takzvané pyrokumulonimby, tedy oblaka vznikající přímo působením intenzivního ohně.

Ruské údery na obec v Charkovské oblasti zabily tři lidi

Nejméně tři lidé zemřeli při nočních ruských útocích na obec Balaklija v ukrajinské Charkovské oblasti, uvedl dnes šéf městské vojenské správy Vitalij Karabanov. Ukrajinské letectvo ráno oznámilo, že Rusko v noci útočilo na Ukrajinu čtyřmi střelami a 101 bezpilotními letouny, přičemž obrana zneškodnila 66 dronů. Informuje také o zásazích 18 blíže neupřesněných míst 29 ruskými drony a jednou střelou.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama