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

Putin obvinil Ukrajinu z vybombardování studentské koleje, slíbil odvetu

Ruský prezident Vladimir Putin obvinil Ukrajinu z útoku na studentskou kolej v okupovaném městě Starobilsk v Luhanské oblasti na východě Ukrajiny. Vůdce Kremlu hrozí odvetou.

Kyjev se stal terčem vzdušného útoku, podle starosty zemřel nejméně jeden člověk

Ukrajinské hlavní město Kyjev se v noci na dnešek stalo terčem rozsáhlého vzdušného útoku ze strany Ruska. Informovaly o tom ukrajinské úřady. Ruská armáda podle agentury AFP k útoku použila balistické rakety i drony. Kyjevský starosta Vitalij Kličko na síti Telegram uvedl, že údery zabily nejméně jednoho člověka a způsobily požár v jedné ze škol. U jiné školy podle něj zablokovaly vchod do krytu.

Střelba u Bílého domu skončila smrtí útočníka

Muž se zbraní začal střílet u bezpečnostního stanoviště nedaleko Bílého domu. Tajná služba palbu opětovala a útočník později zemřel v nemocnici. Incident znovu otevřel otázky kolem bezpečnosti v okolí sídla amerického prezidenta.

Írán a USA se podle zprostředkovatelů blíží dohodě o prodloužení příměří

Írán a Spojené státy se podle zprostředkovatelů blíží dohodě o šedesátidenním prodloužení příměří, napsal dnes server listu Financial Times (FT) s odvoláním na své zdroje. Oběma znepřáteleným stranám se diplomatickou cestu z války snaží pomoci najít Pákistán a Katar. Americký prezident Donald Trump mezitím serveru Axios řekl, že šance na uzavření dohody s Íránem vidí půl napůl.

Desítky tisíc lidí v Madridu demonstrovaly proti premiérovi Sánchezovi

Tisíce demonstrantů dnes v Madridu požadovaly demisi socialistického premiéra Pedra Sáncheze kvůli sérii korupčních skandálů. Protestovat přišlo podle organizátorů asi 80.000 lidí, podle úřadů polovina, uvedla agentura AFP.

Policie zadržela třetího podezřelého z přípravy teroristických útoků ve Francii

Francouzská policie zadržela 36letého muže jako třetího podezřelého v rámci vyšetřování přípravy teroristických útoků v Lille na severu Francie, uvedly dnes agentura AFP a server BFMTV s odvoláním na zdroje blízké vyšetřování. To začalo letos v únoru, kdy dva nezletilí podezřelí byli vzati do vazby. Případ podle BFMTV svědčí o nebezpečné radikalizaci nezletilých.

Ukrajina a Rusko hlásí mrtvé a raněné po vzájemných útocích

Nejméně tři lidé byli zabiti a pět utrpělo zranění při ruských útocích na Charkovskou oblast během uplynulého dne, informoval dnes náčelník správy tohoto regionu na východě Ukrajiny Oleh Syněhubov. V Chersonu ruské drony zabily 64letou ženu a zranily 62letého muže, uvedla agentura Interfax-Ukrajina. Počet obětí pátečního útoku na internát ve Starobilsku v okupované Luhanské oblasti na východě Ukrajiny stoupl ze šesti na deset, raněných je 38, oznámily ruské úřady.

Rubio dorazil do Indie, setká se s Módím a zúčastní se zasedání iniciativy Quad

Do Indie dnes přicestoval americký ministr zahraničí Marco Rubio, který se setká mimo jiné se svým indickým protějškem Subrahmanjamem Džajšankarem a s indickým premiérem Naréndrou Módím. Jde o první oficiální návštěvu šéfa americké diplomacie v Indii v době, kdy se Washington snaží stabilizovat vztahy s Dillí, píše agentura AP. Návštěvu zakončí úterním ministerským zasedáním iniciativy Quad, jejíž členy jsou Spojené státy, Indie, Austrálie a Japonsko. Iniciativa pravidelně obviňuje Čínu z posilování jejích vojenských sil v Jihočínském moři a z agresivního prosazování námořních územních nároků. Peking trvá na tom, že jeho armáda slouží čistě k obraně a ochraně toho, co označuje za svá suverénní práva. Iniciativa Quad se podle Číny snaží omezit její hospodářský růst a vliv.

Důlní neštěstí v Číně si vyžádalo 82 životů, devět lidí je nezvěstných

Nejméně 82 lidí přišlo o život při důlním neštěstí v Číně, nezvěstných zůstává devět osob, uvedla dnes agentura AFPs odvoláním na novou bilanci, kterou zveřejnila čínská státní média. Ta jen o chvíli dříve informovala, že páteční výbuch plynu v uhelném dole na severovýchodě Číny si vyžádal více než 50 obětí. Předchozí bilance činila osm mrtvých.

Spojené státy odtajnily další část dosud utajovaných složek o UFO

Americké ministerstvo obrany dnes zveřejnilo další část dosud utajovaných složek o pozorování neidentifikovaných létajících objektů (UFO). Informovala o tom stanice CBS News, která poznamenala, že mezi nově dostupnými daty je i 51 videí a sedm zvukových nahrávek.

Jeden mrtvý a několik raněných po výbuchu v maďarském podniku

Jeden člověk přišel dnes ráno o život a několik dalších utrpělo zranění při výbuchu v petrochemickém závodě společnosti MOL ve městě Tiszaújváros na východě Maďarska, oznámily maďarské úřady.

Britští vědci hlásí, že vyvíjejí vakcínu proti ebole. Hotovo by měli mít v řádu měsíců

Vědci z Oxfordské univerzity pracují na nové experimentální vakcíně proti vzácnému kmenu eboly Bundibugyo, která by mohla být připravena ke klinickým testům už během dvou až tří měsíců. Vývoj probíhá ve zrychleném režimu kvůli rostoucím obavám z epidemie v Demokratické republice Kongo.

Tisíce Kubánců demonstrují proti USA po obvinění Raúla Castra

Tisíce Kubánců dnes vyrazily v Havaně demonstrovat proti Spojeným státům, které tento týden obvinily dlouholetého kubánského lídra Raúla Castra z vraždy kvůli sestřelení dvou malých letadel kubánskou armádou v únoru 1996. Do protestu se zapojilo i vedení země včetně prezidenta Miguela Díaze-Canela, napsala agentura Reuters. Sám čtyřiadevadesátiletý Castro nedorazil. Havana označila krok amerických úřadů za záminku k invazi na ostrov v době, kdy prezident Donald Trump stupňuje tlak na kubánský komunistický režim.

USA posílají miliardy do technologií, které mohou změnit bezpečnost kryptoměn

Americká vláda chce posílit kvantové technologie a připravuje více než dvě miliardy dolarů na podporu firem, které vyvíjejí nový typ výpočetního hardwaru. Investice zároveň znovu otevírá otázku, jak odolné budou Bitcoin, Ethereum a další digitální systémy ve chvíli, kdy kvantové počítače jednou dorostou do prakticky využitelné síly.

Rakousko bude dál kontrolovat hranice, aktuální způsob neztěžuje dopravu

Rakouské kontroly na společných hranicích s Českem budou nadále pokračovat, posunuly se ale do pohraničního vnitrozemí, takže nezatěžují dopravu turistů ani pravidelně dojíždějících lidí. Po dnešním jednání se svým rakouským protějškem Gerhardem Karnerem to uvedl ministr vnitra Lubomír Metnar (ANO).
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama