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

Reklama

Doporučujeme

Orbán uznal porážku a pogratuloval vítězné straně Tisza, ta míří k ústavní většině

Maďarský premiér Viktor Orbán, který podle všeho po 16 letech končí u kormidla moci, uznal, že výsledek dnešních parlamentních voleb je jasný a je pro jeho stranu Fidesz bolestný. Po sečtení 60,24 procenta hlasů středopravicová strana Tisza získala ve 199členném parlamentu 136 mandátů. Podle nynějších propočtů tak dosáhla na ústavní většinu v parlamentu, díky níž bude moci v Maďarsku provádět dalekosáhlé změny.

Ve Francii objevili devítiletého chlapce, kterého otec držel rok a půl zamčeného v dodávce

Devítiletý chlapec, který podle vyšetřovatelů žil od roku 2024 zamčený v otcově dodávce na východě Francie, byl zachráněn a převezen do nemocnice. Jeho otec byl zadržen a čelí obviněním z únosu a dalších trestných činů.

Rusko je připraveno pomoci k míru na Blízkém východě, řekl Putin Pezeškjánovi

Rusko je připraveno napomoci k urovnání konfliktu na Blízkém východě, uvedl ruský prezident Vladimir Putin v dnešním telefonickém rozhovoru s íránským protějškem Masúdem Pezeškjánem. Ten podle Kremlu informoval Putina o íránsko-amerických rozhovorech v Islámábádu.

Procházka padl v UFC v prvním kole a titul nezískal

Jiří Procházka měl titul na dosah, ale odcházel poražený. V hlavním zápase UFC 327 v Miami nestačil na Carlose Ulberga, který ho ukončil v prvním kole. Přitom duel začal přesně podle českých představ. Soupeř byl zraněný, publikum na Procházkově straně a tempo diktoval český bijec.

V maďarských volbách se rýsuje rekord, odhlasovala už více než polovina voličů

Účast v maďarských parlamentních volbách ve 13:00 přesáhla 54 procent, před čtyřmi lety to bylo 40 procent, informují média s odvoláním na úřady. Před osmi lety, kdy byla voličská účast rekordní, činila touto dobou 42,3 procenta, připomněl server Index.hu. Volby končí v 19:00.

Trump po krachu jednání přitvrdil vůči Íránu

Po krachu jednání mezi Spojenými státy a Íránem v Islámábádu rychle došlo k dalšímu vyhrocení rétoriky. Donald Trump krátce po jejich skončení znovu otevřel otázku kontroly nad Hormuzským průlivem a naznačil, že by USA mohly situaci řešit silou. Do popředí se tak dostává spíš vojenský než diplomatický scénář.

Ukrajina a Rusko se obviňují z porušování příměří

Ukrajina a Rusko se obviňují z porušování příměří vyhlášeného u příležitosti pravoslavných Velikonoc. Rusové klid zbraní porušili ve 2299 případech, tvrdí Kyjev. Moskva naopak obvinila ukrajinské vojáky, že příměří porušili v 1971 případech. Příměří, které má platit do konce dne, zatím oficiálně ukončeno nebylo, poznamenala dříve agentura DPA.

Evropě hrozí nedostatek leteckého paliva

Evropa může během několika týdnů narazit na vážný problém v letecké dopravě. Pokud se neobnoví dodávky přes Hormuzský průliv, hrozí podle zástupců letišť systémový nedostatek leteckého paliva právě před začátkem hlavní letní sezony. To by mohlo znamenat rušení spojů napříč kontinentem, vyšší ceny letenek i komplikace pro miliony cestujících.

Rozhovory mezi Íránem a USA v Islámábádu skončily bez dohody, oznámil Vance

Rozhovory Spojených států s Íránem skončily dnes ráno v Islámábádu po 21 hodinách bez dohody. Oznámil to podle agentury AP americký viceprezident J. D. Vance, který stál v čele americké delegace při jednáních v pákistánské metropoli o urovnání vzájemného konfliktu. Podle AFP řekl, že se vrací do USA poté, co Íránu předložil „konečnou a nejlepší možnou nabídku“. Podle něj se nepodařilo Írán přimět k závazku, že nebude vyvíjet jaderné zbraně. Vance už Islámábád opustil, podle webu BBC tak učinila i íránská delegace.

Izrael zasáhl raketomet v Libanonu, útok v Kaně zabil pět lidí

Izraelská armáda oznámila zásah raketometu na jihu Libanonu, který byl podle ní připravený k odpalu směrem na izraelské území. Úder přišel v době pokračujícího napětí mezi Izraelem a libanonským hnutím Hizballáh, které se do konfliktu zapojilo na začátku března.

Královská rodina připravuje oslavy 100. narozenin Alžběty II.

Britská královská rodina si připomene významné výročí. Sto let od narození královny Alžběty II. uctí sérií akcí, které nabídnou pohled na její život, styl i odkaz.

Rusko a Ukrajina oznámily, že si vyměnily válečné zajatce i civilisty

Rusko a Ukrajina si dnes vyměnily po 175 zajatých vojácích a sedmi civilistech z každé strany, oznámilo ruské ministerstvo obrany. O výměně vzápětí informoval i ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj.

Prezidentské volby v Džibutsku vyhrála s 97,81 pct současná hlava státu Guilláh

Prezidentské volby ve východoafrickém Džibutsku podle oficiálních výsledků znovu vyhrál současný prezident Ismáíl Umar Guilláh, který získal 97,81 procenta hlasů. Zajistil si tak šesté funkční období v čele tohoto strategicky umístěného území v oblasti Afrického rohu, napsala agentura AFP. Guilláh zemi vládne od roku 1999.

Ukrajina dodrží příměří, ale odpoví na případné ruské útoky, uvedl Zelenskyj

Ukrajinská armáda bude dodržovat klid zbraní během příměří, dohodnutého na pravoslavné Velikonoce, ale je připravena zrcadlově odpovědět na každý ruský útok. Uvedl to dnes ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj. Současně navrhl Moskvě, aby příměří pokračovalo i po Velikonocích.

Tání Arktidy uvolňuje tisíce let starý uhlík

Tání arktického permafrostu začíná výrazně měnit krajinu i fungování globálního klimatického systému. Do řek se uvolňuje stále větší množství uhlíku, který byl po tisíce let uvězněn v zamrzlé půdě. Tento proces postupně zesiluje globální oteplování, protože část uhlíku se při svém putování do oceánu přeměňuje na oxid uhličitý.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama