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

Sucho v Turecku otevírá obří propady a ohrožuje zemědělství

Rozsáhlé sucho, intenzivní zemědělství a nadměrné čerpání podzemní vody mění tvář turecké provincie Konya. Na polích vznikají stovky obřích propadů, které komplikují práci farmářům a mohou ohrozit produkci potravin v jedné z nejdůležitějších zemědělských oblastí země.

USA a Írán se podle Trumpa v úterý setkají v Dauhá, Teherán to nepotvrdil

Představitelé Íránu a USA se v úterý setkají v katarském Dauhá na žádost Teheránu, uvedl dnes americký prezident Donald Trump. Schůzky se zúčastní Trumpovi vyslanci Steve Witkoff a Jared Kushner, uvedla podle agentury Reuters mluvčí Bílého domu Karoline Leavitt. Na okraj jednání na vysoké úrovni se podle ní uskuteční technická jednání. Náměstek íránského ministra zahraničí Kázem Gharíbabádího dříve popřel zprávy médií o možných úterních technických jednáních stran v Kataru, informuje agentura AP.

Střelba v německém centru pro mládež, pět lidí zemřelo

Při střelbě v zařízení pro péči o mládež v severoněmeckém městě Stade zahynulo pět lidí a několik dalších utrpělo zranění. Oznámila to v pondělí místní policie, která na místě zadržela dva podezřelé, včetně předpokládaného střelce. Okolnosti útoku jsou nadále předmětem vyšetřování.

Cenový strop na benzin i naftu znovu mírně vzroste

Řidiči si v úterý za benzin i naftu mohou připlatit o několik haléřů víc. Stát stanovil nový cenový strop na benzin na 40,47 koruny za litr a na naftu na 36,47 koruny za litr, regulace cen pohonných hmot navíc bude pokračovat až do 19. července.

Při ruském útoku na Dnipro zemřelo pět lidí

Při ruském útoku na město Dnipro na jihovýchodě Ukrajiny byli zabiti čtyři lidé. Informoval o tom dnes šéf vojenské správy regionu Oleksandr Hanža. Dalších deset osob bylo podle něj zraněno. Rusko hlásí údajné dobytí další vesnice ve východoukrajinské Dněpropetrovské oblasti.

Írán oznámil uvolnění šesti miliard dolarů z Kataru

Íránský prezident Masúd Pezeškján tvrdí, že Katar uvolní část zmrazených íránských prostředků v hodnotě šesti miliard dolarů. Peníze mají tvořit polovinu z celkových dvanácti miliard dolarů íránských zdrojů držených v Kataru, zatímco jednání o uklidnění napětí na Blízkém východě zůstávají křehká.

Izraelský letecký útok v Gaze si vyžádal tři oběti včetně osmiletého dítěte

Při dnešním izraelském leteckém úderu v centrální části Pásma Gazy zahynuli nejméně tři lidé, včetně osmiletého dítěte. Úder zasáhl stan v oblasti města Deir al-Balah, kde se ukrývali vysídlení lidé. Izraelská armáda uvedla, že cílem byl člen palestinského hnutí Islámský džihád, který se podle ní podílel na útoku na Izrael ze 7. října 2023, informovala o tom agentura AP.

Írán tvrdí, že obdrží šest miliard dolarů ze zmrazených aktiv v Kataru

Íránský prezident Masúd Pezeškján dnes uvedl, že jeho země po dohodě s USA, která zrušila sankce týkající se ropy a petrochemického průmyslu, obdrží aktiva v hodnotě šesti miliard z 12 miliard dolarů zmrazených v Kataru. S odkazem na íránská státní média o tom informuje agentura Reuters.

Nové továrny a datová centra. Jižní Korea spouští historický technologický plán

Jižní Korea chce vsadit svou budoucnost na čipy a umělou inteligenci (AI). Prezident I Če-mjong v pondělí představil investiční plán v hodnotě nejméně 880 miliard dolarů (zhruba 18,7 bilionu korun), který má během příštích let proměnit zemi v jednu z technologických velmocí.

Malajsie o rok prodloužila pátrání po zmizelém letounu z letu MH370

Malajsie o rok prodloužila smlouvu s americko-britskou firmou Ocean Infinity, která se zabývá hlubokomořským průzkumem. Nadále tak bude pokračovat podvodní pátrání po pohřešovaném letu MH370 společnosti Malaysia Airlines, oznámilo dnes malajsijské ministerstvo dopravy, které citovala agentura Reuters.

Nejvyšší soud USA bude před letní pauzou rozhodovat o Trumpových pravomocech

Nejvyšší soud Spojených států završuje zasedací období, v němž se hojně zabýval široce pojatým výkladem prezidentských pravomocí, které prosazuje šéf Bílého domu Donald Trump. Očekává se, že tento týden rozhodne v osmi případech, které mu zbývají před tím, než se soudci rozejdou na letní přestávku. Je mezi nimi spor o Trumpovu snahu omezit automatické udělování amerického občanství dětem narozeným v USA či pokus odvolat guvernérku centrální banky USA (Fed) Lisu Cookovou. Píše o tom agentura AP.

Pákistán udeřil na Afghánistán. Tálibán hlásí desítky mrtvých

Pákistán v neděli provedl letecké i pozemní údery na afghánské provincie podél svých hranic. Podle úřadů pod správou hnutí Tálibán zemřely a byly zraněny desítky lidí. Kábul obviňuje Islamábád z útočení na civilní infrastrukturu, Pákistán však tvrdí, že cílil na úkryty teroristů. Údery následovaly po sebevražedném útoku na velitelství elitní pákistánské jednotky v Karáčí. Pákistán dlouhodobě obviňuje Afghánistán z ukrývání teroristů.

Tisíce Srbů pokračují v protestech i po oznámení rezignace prezidenta Vučiće

Oznámení prezidenta Aleksandara Vučiće o chystané rezignaci protesty v Srbsku nezastavilo. Do ulic města Kraljevo znovu vyšly tisíce lidí, kteří se obávají, že si dlouholetý prezident udrží vliv i po odchodu z funkce. Demonstrace navazují na studentské protesty, které před více než rokem odstartovala tragédie na nádraží v Novém Sadu.

WHO: Vlna veder má v Evropě na svědomí 1300 životů

Bezprecedentní vlna veder, která na přelomu června a července zasáhla Evropu, mohla být příčinou stovek úmrtí navíc. Uvedl to šéf Světové zdravotnické organizace (WHO) Tedros Adhanom Ghebreyesus, podle něhož bylo od 21. června v souvislosti s extrémními teplotami zaznamenáno více než 1300 nadměrných úmrtí.

Při pádu vrtulníku Saudi Aramco zemřelo 14 lidí

Vrtulník patřící ropné společnosti Saudi Aramco se zřítil v Ras Tanura na východním pobřeží Saúdské Arábie. Nehodu nepřežil nikdo ze 14 lidí na palubě, všichni mrtví byli saúdští občané.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama