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

EU díky reformám uvolní Maďarsku přes 16 miliard zmrazených eur

EU uvolní Maďarsku z evropských fondů celkem 16,4 miliardy eur zmrazených za předchozí vlády Viktora Orbána. Brusel tak učiní s ohledem na pokrok, kterého Maďarsko dosáhlo či ještě dosáhne v oblasti reforem pod vedením nové vlády, oznámila dnes podle tiskových agentur předsedkyně Evropské komise (EK) Ursula von der Leyen.

Věk migrantů přicházejících do Británie bude od příštího roku rozpoznávat AI

Velká Británie plánuje od příštího roku nasadit na hranicích technologii využívající umělou inteligenci k odhadu věku migrantů. Cílem systému je odhalit dospělé osoby, které se při žádosti o azyl vydávají za děti.

Kolumbijci míří k urnám, volby rozhodnou o budoucnosti země

Kolumbie si v neděli zvolí nového prezidenta. Volby se proměnily v souboj mezi stoupenci levicového kurzu současné vlády a politiky, kteří slibují tvrdší postup proti násilí, nižší daně a podporu ekonomiky. Průzkumy zatím nenaznačují jasného vítěze.

Znečištěný vzduch brzdí růst dětských plic

Znečištěné ovzduší může zpomalovat růst plic u dětí a jeho dopady se mohou táhnout až do rané dospělosti. Britští vědci sledovali tisíce lidí narozených v okolí Bristolu a zjistili, že kvalita vzduchu v dětství souvisí s vývojem plicních funkcí.

Maďarská policie uvedla, že nevidí důvod zakázat pochod Budapest Pride

Maďarská policie dnes uvedla, že nevidí důvod zakázat pochod hrdosti plánovaný v Budapešti na příští měsíc. Informuje o tom agentura AFP, podle které jde o obrat oproti loňsku, kdy tato akce na podporu komunity LGBT+ byla z iniciativy vlády tehdejšího národněkonzervativního premiéra Viktora Orbána oficiálně zakázaná.

Česká ekonomika rostla rychleji, než se čekalo

Česká ekonomika v prvním čtvrtletí zrychlila víc, než naznačoval původní odhad statistiků. Hrubý domácí produkt meziročně vzrostl o 2,2 procenta, mezičtvrtletně o 0,2 procenta. Růst táhly hlavně spotřeba domácností a investice, slabší stránkou zůstal zahraniční obchod.

Nicolas Cage si po letech oficiálně změnil jméno

Nicolas Cage používá své jméno už desítky let. Teprve nyní ale herec přiznal, že jeho umělecké jméno se stalo i jeho skutečným jménem. Rozhodnutí podle něj souvisí s vlastní identitou i snahou vystoupit ze stínu slavného příjmení.

V nemocnici v Římě je lékařka, která byla v Kongu v kontaktu s pacienty s ebolou

V nemocnici v Římě je v izolaci lékařka, která v Kongu přišla do kontaktu s pacienty s ebolou, nemá ale žádné příznaky, informovala dnes agentura ANSA. Italské ministerstvo zdravotnictví zároveň zdůraznilo, že v Itálii nyní nejsou žádné případy eboly a že riziko výskytu v dalších dnech je velmi nízké. Místní média také dnes informovala, že italská premiérka Giorgia Meloni požádala Evropskou unii o posílení koordinovaných hraničních kontrol osob přijíždějících z oblastí s výskytem eboly.

Rumunský prezident žádá mezinárodní reakci poté, co v jeho zemi dron zasáhl dům

Rumunský prezident Nicušor Dan vyzval ke koordinované mezinárodní reakci kvůli zásahu obytného domu ruským dronem v jeho zemi, incident z dnešní noci označil za bezprecedentní. Bukurešť si kvůli tomu už předvolala ruského velvyslance, informuje agentura Reuters.

ECB čeká těžké rozhodnutí. V sázce je její pověst

Tvůrci politik Evropské centrální banky (ECB) čelí dilematu – zvyšovat úrokové sazby pod hrozbou recese, nebo je nechat stabilní a riskovat nekontrolovaný růst inflace. Nakonec možná nebude třeba rychle měnit měnovou politiku díky očekáváním na trzích.

Raketa společnosti Blue Origin explodovala při testu

Raketa New Glenn společnosti Blue Origin miliardáře Jeffa Bezose explodovala při testu na startovací rampě, informují tiskové agentury. Veškerý personál je v bezpečí, uvedl Bezos na sociální síti X s tím, že je příliš brzy na určení příčiny výbuchu.

Ruský dron v Rumunsku u hranic s Ukrajinou zasáhl dům a zranil dva lidi

Ruský dron v noci na dnešek během útoku proti Ukrajině zasáhl na jihovýchodě Rumunska desetipatrový panelový dům a lehce zranil dva lidi. Informovaly o tom rumunské úřady a NATO. Na budově ve městě Galati u hranic s Ukrajinou jsou značné škody. Rumunské ministerstvo obrany uvedlo, že ruský dron se zřítil na střechu domu, explodoval a způsobil požár. Diplomacie incident označila za závažnou a nezodpovědnou eskalaci ze strany Moskvy. Agentura Reuters uvádí, že je to první případ od začátku ruské války proti Ukrajině, kdy dron v Rumunsku zasáhl hustě zabydlenou oblast a někoho zranil.

Trump teď nedá dohodě s Íránem zelenou, zchladil očekávání Vance

Americký viceprezident J. D. Vance ve čtvrtek prohlásil, že USA a Írán učinily pokrok směrem k mírové dohodě, prezident Donald Trump ji však není připraven schválit. Nutné podle něj bude vyřešit několik sporných bodů, z nichž některé se týkají íránského jaderného programu.

Rakousko izolovalo člověka s podezřením na ebolu

Rakouské úřady řeší možné zavlečení eboly do země. Člověk, který se vrátil z Ugandy, má příznaky odpovídající nákaze, první test ale infekci nepotvrdil. Lékaři teď čekají na druhý rozbor a hygienici zjišťují, s kým byl pacient v kontaktu.

Netanjahu nařídil armádě převzít kontrolu nad 70 procenty Pásma Gazy

Izraelský premiér Benjamin Netanjahu rozkázal armádě, aby ignorovala podmínky říjnového příměří a převzala kontrolu nad 70 procenty Pásma Gazy. Podle agentury AFP to prohlásil ve videu vysílaném v jedné z místních televizí. Izrael momentálně podle Netanjahua ovládá 60 procent tohoto palestinského území. To je více, než předpokládala dohoda o příměří z loňského října.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama