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

Španělsko porazilo Francii a zahraje si finále mistrovství světa

Španělsko zvládlo semifinále mistrovství světa proti Francii a po výhře 2:0 si zajistilo druhou finálovou účast ve své historii. O postupu rozhodla proměněná penalta Mikela Oyarzabala a druhý gól Pedra Porra po změně stran. Francouzský tým sice vstoupil do utkání aktivně, postupně ale ztratil tempo i prostor k vytváření šancí.

Kritická situace v jezeru Powell. Hladina nebezpečně klesá

Hladina jezera Powell, nádrže na řece Colorado v Utahu a Arizoně, v pondělí dosahovala 1 074 metrů nad mořem. Pokud hladina klesne ještě o několik metrů, mohou přestat fungovat vodní turbíny a nebude možná výroba elektřiny. V nejčernějším scénáři se voda nedostane přes přehradu k milionům lidí ve třech amerických státech.

Merz je přesvědčený, že zabrání AfD, aby po zemských volbách na východě vládla

Německý kancléř Friedrich Merz je přesvědčený, že se podaří zabránit tomu, aby po podzimních volbách vládla v některé ze spolkových zemí strana Alternativa pro Německo (AfD). Řekl to dnes na tradiční letní tiskové konferenci. V září se uskuteční volby v Sasku-Anhaltsku, Meklenbursku-Předním Pomořansku a v Berlíně. V prvních dvou zemích má podle průzkumů šanci vyhrát AfD, kterou loni civilní tajná služba označila za prokazatelně pravicově extremistickou.

KOMENTÁŘ: Alternativní investice za 50 milionů dolarů. Prodal se nejdražší dinosaurus

Aukční síň Sotheby’s vydražila kostru tyrannosaura rexe. Nejpopulárnější masožravec druhohor vyšel na 50,1 milionu dolarů (přes miliardu korun) a stal se tak nejdražším dinosaurem, který byl kdy prodán. Což dokazuje nejen zájem o plazy, ale především o bohatý svět alternativních investic.

Kreml podle Litvy a Lotyšska plánuje útoky v Pobaltí či Polsku, Kreml to popřel

Rusko plánuje útoky na infrastrukturu v Pobaltí nebo v Polsku, uvedl dnes litevský prezident Gitanas Nausėda. Podle Nausėdy vycházejí tyto informace z údajů zpravodajských služeb. Prezident tím potvrdil zprávy, podle nichž mají útoky Moskvy otestovat jednotu zemí NATO, napsala litevská stanice LRT. Útoky by mohly být provedeny konvenčními i jinými prostředky, dodal prezident. Jeho slova potvrdil také jeho lotyšský protějšek Edgars Rinkévičs. Mluvčí Kremlu Dmitrij Peskov to naopak odmítl s tím, že jde o záminku pro militarizaci namířenou proti Rusku, uvedla agentura Reuters.

Lesy mohou kvůli oteplování ukládat výrazně méně uhlíku

Schopnost lesů pohlcovat oxid uhličitý může být v příštích desetiletích výrazně nižší, než předpokládají současné klimatické modely. Nový výzkum naznačuje, že vyšší teploty a sušší vzduch zpomalují růst stromů, i když nadále probíhá fotosyntéza. To může snížit množství uhlíku, které lesy dlouhodobě ukládají.

Změna pohlaví před nástupem do vězení. Česko vydalo Německu extremistku Liebich

Česká policie dnes převezla zadrženou německou pravicovou extremistku Marlu Svenju Liebich do Německa, kde má nastoupit do vězení. Z litoměřické vazební věznice ji eskorta odvezla ráno, před 10:00 překročila česko-německou hranici, uvedli policisté na síti X. Následně ji pak podle německých médií předala na hranici německým kolegům.

Ceny ropy se drží kolem 80 dolarů za barel, mohou se přitom vrátit ke 100 dolarům

Ceny ropy ve středu opět vzrostly po amerických útocích na cíle spojené s Íránem a obnovení námořní blokády íránských přístavů. Pokračující válka představuje riziko pro USA, jejichž nouzové zásoby ropy jsou na nejnižší úrovni od 80. let. Konflikt se přitom vrátil na eskalační trajektorii, což navíc může vést k opětovnému růstu cen ropy až k hranici 100 dolarů za barel, obávají se odborníci.

Počet obětí požáru v bangkockém baru Rong Beer vzrostl na 32 mrtvých

Počet obětí nedělního požáru v baru Rong Beer Na Ladprao v thajském Bangkoku vzrostl na 32 poté, co v nemocnici zemřeli další dva zranění. Informovala o tom agentura AP. Zranění utrpělo více než 70 lidí a 24 z nich zůstává v kritickém stavu.

Ukrajina hlásí mrtvé a zraněné po ruských útocích

Ruský útok na ukrajinské město Oděsa si vyžádal tři mrtvé, uvedl ráno šéf oblastní vojenské správy Oleh Kiper. Po jednom mrtvém oznámily ukrajinské úřady z Černihivské oblasti a Chersonu. Podle letectva zaútočilo Rusko v noci na dnešek dvěma střelami a 122 drony.

Trump pohrozil Íránu zničením elektráren a mostů

Usedněte k jednacímu stolu, jinak zničíme vaše elektrárny a mosty, vzkázal do Teheránu americký prezident Donald Trump. Podobnou výhružkou šéf Bílého domu pobouřil svět již v dubnu. Údery na civilní objekty jsou totiž klasifikovány jako válečný zločin. Prodloužení války představuje riziko kvůli téměř vyčerpaným zásobám ropy.

Gibraltar a Španělsko po letech zjednodušily překračování hranice

Lidé mohou od středy volně přecházet mezi Španělskem a britským Gibraltarem bez běžných kontrol na pozemní hranici. Po letech vyjednávání začala předběžně platit dohoda mezi Evropskou unií a Británií, která řeší jednu z posledních otevřených otázek po brexitu.

Mandát zesnulého senátora Lindseyho Grahama dočasně převezme jeho mladší sestra Darline

Po smrti amerického republikánského senátora Lindseyho Grahama bude jeho místo v Senátu Spojených států dočasně zastávat jeho mladší sestra Darline Graham Nordone. Do funkce ji v pondělí jmenoval guvernér Jižní Karolíny Henry McMaster.

Film o Michaelu Jacksonovi jako první životopisný snímek vydělal miliardu dolarů

Životopisný film Michael dosáhl historického úspěchu. Snímek o Michaelu Jacksonovi překonal v celosvětových kinech hranici jedné miliardy dolarů a stal se prvním životopisným filmem, kterému se to podařilo. Hlavní roli ztvárnil zpěvákův synovec Jaafar Jackson.

Horko zvyšuje riziko duševních potíží. Nejohroženější jsou děti a mladiství

Vysoké teploty máme spojené s dobrou náladou, když jsme na dovolené u moře nebo vysedáváme na zahrádkách. Zároveň je ovšem známo, že vedro zhoršuje naše kognitivní funkce i náladu a zvyšuje agresivitu. Nová studie teď zjistila, že během horkých dnů stoupá počet hospitalizací spojených s duševními problémy u dětí a mladistvých.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama