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

Téměř vyhynulá rostlina se na Galapágách vrací do přírody

Třicetileté úsilí ochránců přírody pomohlo zachránit kriticky ohroženou rostlinu Galvezia leucantha. Z pouhých šesti jedinců se její populace rozrostla na 28 dospělých rostlin. Obnova druhu ale stále závisí na péči odborníků a dostatku vody.

Účast Tchaj-wanu na summitu v Palau vyvolala ostrou reakci Číny

Čína ostře protestuje proti účasti Tchaj-wanu na letošním Fóru tichomořských ostrovů v Palau. Zvláštní vyslanec Pekingu varoval před blíže neurčenými následky poté, co se tchajwanský ministr zahraničí objevil na zahajovacím ceremoniálu. Spor tak dál zvyšuje napětí na jednání, které se mělo soustředit především na problémy samotného regionu.

Počet obětí záplav v Nepálu a Tibetu přesáhl 1000

Počet obětí ničivých záplav v Nepálu a Tibetu dosáhl 1003 poté, co dnes nepálské úřady zveřejnily aktualizovanou bilanci s 987 mrtvými, píše agentura AFP. Poslední údaje z čínské strany uváděly 16 obětí v Tibetu.

Za kryptobankou Trumpových má stát šejk z Abú Zabí

Novou americkou kryptobanku napojenou na rodinu Donalda Trumpa má významně podporovat šejk Tahnún z Abú Zabí. Investoři spojení s členem vládnoucí rodiny Spojených arabských emirátů údajně drží 49 procent společnosti, která bankovní projekt zastřešuje. Povolení regulátora je zatím pouze předběžné.

Debut Sheinu na burze začal propadem akcií. Investoři firmě nedůvěřují

Velmi očekávaný debut giganta levné módy Shein na hongkongské burze začal propadem akcií o 8 procent. Investoři se totiž obávají dopadů regulačních problémů, které dlouho oddalovaly vstup společnosti na burzu.

Ruský útok na železniční infrastrukturu v Kyjevě zabil sedm lidí

Po ruském útoku na vlakové depo a další železniční infrastrukturu v Kyjevě zemřelo sedm lidí, uvedl dnes podle agentury Reuters šéf ukrajinských státních železnic Oleksandr Pertsovskyj. Šest z obětí jsou podle něj zaměstnanci drah. Ruské ministerstvo obrany uvedlo, že Rusko v noci útočilo na vojenskou a energetickou infrastrukturu v Kyjevě a v Oděse. Poplach před leteckými útoky v noci zněl i v dalších částech Ukrajiny. Také ukrajinská armáda útočila na ruské území, podle Reuters při takovém útoku zahynul jeden člověk v Belgorodské oblasti.

V Nepálu pátrají po 900 dělnících uvězněných v tunelech, obětí záplav přibývá

Nepál bojuje s časem. Záchranáři a vojáci hledají zhruba 900 lidí, kteří pracovali v tunelech napojených na 13 vodních elektráren umístěných na řekách, které minulý týden postihly masivní záplavy. Počet obětí roste. Stovky neidentifikovaných obětí končí v hromadných hrobech.

Po útoku na newyorském Times Square zemřela pobodaná žena i pachatelka

Newyorská policie v pondělí postřelila ženu, která na Times Square mávala dvěma velkými noži a pobodala dva náhodné lidi. Jeden z nich zemřel, stejně jako pachatelka, napsala dnes agentura AP.

Čínský průmysl se v srpnu zlepšil, stále ale zůstává v útlumu

Čínský průmysl v srpnu vykázal známky zlepšení, k návratu k růstu však zatím nedošlo. Index nákupních manažerů se přiblížil klíčové hranici 50 bodů a vzhůru zamířily výroba i nové objednávky. Slabší zůstávají služby, stavebnictví i domácí poptávka.

Nejvyšší soud povolil Trumpovi pokračovat ve výstavbě tanečního sálu

Americký prezident Donald Trump slaví vítězství. Nejvyšší soud mu v pondělí povolil pokračovat v pracích na tanečním sále v Bílém domě. Neprohlásil však projekt za legální či ilegální a neřešil, zda směl Trump nechat zbourat Východní křídlo budovy. I přes pokračující spor se skupinou pro ochranu památek může sál dokončit.

Trump požádal Apple, aby ve svých mapách změnil Ontarijské jezero na Americké

Americký prezident Donald Trump požádal společnost Apple, aby ve své mapové aplikaci změnila název Ontarijského jezera na Americké jezero, uvedl v pondělí podle agentury AP ministr vnitra Doug Burgum. Trump minulý týden podepsal exekutivní příkaz týkající se této vodní plochy, která se ocitla v centru pozornosti v souvislosti s eskalující obchodní válkou s Kanadou. Společnost Google změnila název ve svých mapách o víkendu.

Benátský filmový festival přivítá Clooneyho, Pattinsona i členy Oasis

Benátky se znovu promění v centrum filmového světa. Na 83. ročník prestižního festivalu zamíří George Clooney, Robert Pattinson, Penélope Cruz i bratři Noel a Liam Gallagherovi. Program nabídne oscarové naděje, politické dokumenty i příběhy skutečných osobností.

Americký ministr armády Driscoll rezignuje

Americký ministr armády Dan Driscoll odchází po zhruba 18 měsících ve funkci. Bílý dům důvod jeho rezignace nezveřejnil, odchodu ale předcházely dlouhodobé neshody s ministrem obrany Petem Hegsethem. Driscoll se v posledních měsících výrazně podílel také na modernizaci armády a jednáních o válce na Ukrajině.

Střelba v klubu ve švýcarském Aarau: Policie zadržela podezřelého

Švýcarská policie zadržela 43letého Švýcara podezřelého ze střelby na techno rave party ve městě Aarau, při níž zemřela 22letá Italka Maria Spinelli a a dalších pět lidí utrpělo zranění. Zadržení přišlo po téměř celém dni pátrání.

Kolaps ledovce v Nepálu ukázal rostoucí hrozbu oteplování

Mohutný sesuv ledu a hornin v nepálském Himálaji rozpoutal ničivou povodeň, která během několika okamžiků zasáhla celé údolí. Stovky lidí zemřely a mnoho dalších zůstává nezvěstných. Vědci upozorňují, že podobné katastrofy mohou s pokračujícím oteplováním přicházet častěji.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama