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

Při požáru školy ve městě Bukavu v Kongu zahynulo nejméně 17 lidí

Při požáru školy ve městě Bukavu v Kongu zahynulo nejméně 17 lidí, včetně dětí. Informovala o tom dnes agentura Reuters s odkazem na svědka neštěstí a místní zdroje. Počty obětí se však podle různých zdrojů liší. Bukavu je pod kontrolou povstalců z aliance AFC/M23, kde AFC představuje politické a M23 ozbrojené křídlo. Příčina požáru není známa.

Ceny amerických výrobců rostou rychleji. Inflace dosáhla 5,4 procenta

Výrobní ceny ve Spojených státech v srpnu znovu výrazně rostly. Meziroční inflace na úrovni výrobců dosáhla 5,4 procenta a proti červenci zrychlila. Za růstem stojí především energie, citelně zdražila například nafta.

Japonsko vyslalo vojáky a vrtulníky na pomoc s požáry v Indonésii

Japonsko se zapojilo do boje s rozsáhlými lesními a rašeliništními požáry v Indonésii. Na západ Bornea dorazila vojenská loď se třemi vrtulníky CH-47 Chinook a personálem, který má pomáhat při hašení ze vzduchu. Kouř z požárů mezitím zasahuje i další země jihovýchodní Asie.

Povstalci Húsíové patrně převzali kontrolu nad významným přístavem

Jemenští povstalci Húsíové převzali kontrolu nad významným přístavem Muchá v Rudém moři. Píší to dnes agentury AFP a Reuters s odkazem na své místní zdroje. Povstalci tak pokračují ve své ofenzivě zahájené minulý týden směrem k strategickému průlivu Báb al-Mandab.

Požár na lodi v čínském přístavu si vyžádal nejméně 20 obětí

Minimálně 20 lidí zahynulo při požáru nákladní lodi v čínském přístavu Čching-tao, uvádí místní státní média. Po dalších pěti lidech záchranáři pátrají. Z celkem 42 lidí na palubě se 12 podařilo evakuovat a pět dalších bylo se zraněními převezeno do nemocnice. Jejich stav je stabilizovaný, píše agentura AFP.

Trump nařídil přezkoumat ochranu vlků v USA

Federální ochrana vlků ve Spojených státech se může znovu oslabit. Americké ministerstvo vnitra dostalo tři měsíce na posouzení, zda se jejich populace zotavily natolik, aby mohly být vyřazeny ze seznamu ohrožených druhů.

Zvýšení sazeb ECB je téměř jisté. Investoři se ale rozcházejí v názorech, co bude pak

Mezi investory panuje jednotné přesvědčení, že Evropská centrální banka (ECB) ve čtvrtek zvýší úrokové sazby. Není však jasné, co bude následovat. Ekonomika eurozóny se ukázala jako odolnější a dopady války s Íránem byly pod očekáváním. Inflační rizika však přetrvávají a navíc rostou výnosy dluhopisů.

Trump slibuje Američanům 5000 dolarů, pokud republikáni vyhrají volby

Americký prezident Donald Trump slíbil každému dospělému Američanovi vyplatit 5000 dolarů, pokud republikáni v listopadových volbách získají většinu v obou komorách Kongresu. Plán, který Trump označil za „Trumpovu dividendu“, by podle odhadů stál více než bilion dolarů. Není zatím jasné, z čeho by vláda peníze financovala ani zda by takový krok byl legální.

Kdy skončí válka s Íránem podle Trumpa? Prezident naznačil termín

Válka s Íránem neskončí dříve než po listopadových volbách v Kongresu, prohlásil americký prezident Donald Trump na stranickém sjezdu v Texasu. Také obvinil Teherán, že se snaží ovlivnit volby ve prospěch demokratů. Toto tvrzení však nepodpořil důkazy.

Zelenskyj je na návštěvě Kanady, má jednat s premiérem Carneyem

Ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj dnes přiletěl do Kanady. Po příletu uvedl, že posílení ukrajinské protivzdušné obrany a příprava na další válečnou zimu bude hlavními tématy jeho návštěvy, během které bude jednat s premiérem Markem Carneyem. Letoun s ukrajinským prezidentem v noci přistál v Calgary, napsal kanadský list The Globe and Mail na svém webu.

Údery na Ukrajině a v Rusku si podle úřadů vyžádaly nejméně pět obětí

Ukrajinské a ruské úřady informují o nejméně pěti obětech vzájemných úderů, napsala dnes agentura Reuters. V jihoukrajinském přístavním městě Mykolajiv jsou po ruském útoku hlášeni čtyři mrtví, zatímco v ruské Voroněžské oblasti na jihozápadě země zahynul při úderu ukrajinského dronu jeden člověk.

Putin si podle Trumpa přeje uzavřít dohodu o ukončení války na Ukrajině

Ruský prezident Vladimir Putin si přeje uzavřít dohodu o ukončení války na Ukrajině, prohlásil dnes podle agentury Reuters americký prezident Donald Trump. Kdyby si to přál i ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj, bylo by to hezké, uvedl. Konverzaci s šéfem Kremlu zároveň označil za skvělou. Prezidenti Ruska a USA si v úterý telefonovali o rusko-ukrajinské válce i vzájemných vztazích.

Šance, že AI vyhubí už v příštím desetiletí lidstvo, je víc než deset procent, varuje výzkumník

Umělá inteligence se podle některých odborníků vyvíjí tak rychle, že může v příštích letech představovat existenční hrozbu pro lidstvo. Evan Hubinger, přední výzkumník bezpečnosti umělé inteligence ve společnosti Anthropic, uvedl, že podle něj existuje více než desetiprocentní pravděpodobnost, že by AI mohla během příštího desetiletí zabít všechny lidi.

Finsko se opevnilo na hranici s Ruskem. Nový plot měří 200 kilometrů

Finsko podle serverů Euronews a The Moscow Times dokončilo 200 kilometrů dlouhý bezpečnostní plot na hranici s Ruskem. Opatření má posílit ochranu východní hranice země, kterou Helsinky vnímají jako zranitelnou vůči hybridním hrozbám a možnému využívání migrace k politickému tlaku.

Svět se potýká s nedostatkem nafty. Ceny mohou být vysoké i v dalších měsících

Globální trh s naftou se potýká s omezenými dodávkami, které v nadcházejících měsících pravděpodobně udrží ceny vysoko. Důvodem jsou výpadky rafinerií na Blízkém východě a v Rusku, jejichž dopady zesílily válka v Perském zálivu i ukrajinské útoky dronů.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama