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

Verity s Anne Hathaway ovládla severoamerická kina. Novinka Toma Cruise zaostala

Thriller Verity s Anne Hathaway a Dakotou Johnson ovládl víkendový žebříček tržeb kin v USA a Kanadě. Adaptace románu Colleen Hoover při premiéře utržila přibližně 32,6 milionu dolarů. Výrazně tak předstihla novinku Digger, která navzdory Tomu Cruisovi v hlavní roli odstartovala s osmi miliony a skončila pátá.

Volby v Lotyšsku vyhrála Sjednocená kandidátka. Sama většinu nezískala

Parlamentní volby v Lotyšsku vyhrála Sjednocená kandidátka premiéra Andrise Kulbergse. Získala přes 35 procent hlasů a 41 ze 100 poslaneckých křesel. Uskupení, které podporuje Ukrajinu, má před ostatními stranami výrazný náskok, k samostatné většině mu ale deset mandátů chybí.

Ve Francii zavřeli kvůli protestům téměř pět stovek škol

Až 500 středních škol po celé Francii může být v pondělí částečně nebo úplně uzavřeno. Důvodem jsou pokračující studentské protesty, při nichž v posledních dnech docházelo ke střetům s policií. Podle ministra školství Édouarda Geffraye řada škol nesplňuje podmínky pro bezpečné pokračování výuky.

Firmám v eurozóně přibývají zakázky. Zároveň sílí tlak na zdražování

Podnikatelská aktivita v eurozóně rostla v září nejrychleji od dubna 2023. Firmám pomáhala silnější poptávka a přibývající zakázky, současně ale rychleji rostly jejich náklady i prodejní ceny. Konečné výsledky průzkumu PMI zveřejněné 5. října tak ukazují pokračující oživení, které doprovázejí sílící cenové tlaky.

Nobelovu cenu získalo trio vědců Deisseroth, Hegemann a Nagel za výzkum neuronů

Nobelovu cenu za fyziologii a lékařství dnes získali Američan Karl Deisseroth a Němci Peter Hegemann a Georg Nagel za výzkum fungování nervových buněk v mozku. Oceněni byli za objevy týkající se "světlem řízených iontových kanálů a optogenetiky", uvedl švédský Karolínský institut, který cenu uděluje.

Německu hrozí násilný konflikt s Ruskem, varoval šéf zpravodajské služby BND

Německu hrozí, že bude vtaženo do násilného konfliktu s Ruskem, a hrozba útoků na cíle v Německu zůstává reálná. Řekl to dnes šéf Spolkové zpravodajské služby (BND) Martin Jäger poslancům Spolkového sněmu. Právě Rusko v současnosti představuje pro Německo největší hrozbu, přičemž akce nízké intenzity namířené proti členským státům NATO už nejsou výjimkou, upozornil Jäger.

KOMENTÁŘ: Její akcie si chce koupit celý svět. I když firma skončila ve ztrátě 42 miliard dolarů

Na první pohled to vypadá neuvěřitelně – svět o Anthropicu zjistil, že firma loni skončila v čisté ztrátě 42 miliard dolarů (asi 915 miliard korun). Přesto společnost míří na burzu a dá se čekat, že lidé její akcie vezmou útokem. Kdy má k očekávanému startu dojít?

Jaguáři mají v Jižní Americe rozsáhlé propojené území

Rozsáhlé oblasti Jižní Ameriky stále umožňují jaguárům pohyb mezi jednotlivými populacemi. V jiných částech jejich výskytu se však vhodná krajina rozpadá na izolované části. Nový výzkum ukázal, které oblasti a přírodní koridory jsou pro propojení těchto šelem nejdůležitější.

Španělsko čekají předčasné volby. Sánchez riskuje vládu kvůli bytové krizi

Španělský premiér Pedro Sánchez překvapivě posílá zemi k předčasným volbám. Uskuteční se už 29. listopadu a přicházejí v době, kdy vládu oslabují spory v parlamentu i masové protesty kvůli bydlení. Pro Sáncheze jde o riskantní tah. Jeho socialisté totiž v průzkumech zaostávají a volby by mohly otevřít cestu k moci pravici a krajně pravicové straně Vox.

Ukrajina a Rusko informují o mrtvých a raněných po vzájemných útocích

Nejméně jednoho mrtvého a několik raněných si během noci vyžádal ruský útok na Charkov, oznámil starosta druhého největšího ukrajinského města Ihor Terechov. Rozsáhlému náletu ruských dronů čelila během noci Oděská oblast na jihu Ukrajiny. Ukrajinský dron v Brjanské oblasti na západě Ruska zabil řidiče kamionu, informoval v neděli večer gubernátor regionu Jegor Kovalčuk. Další dron těžce zranil řidiče cisterny s benzinem v Rostovské oblasti na jihozápadě Ruska, uvedl gubernátor Jurij Sljusar.

Západ čeká demokratický otřes. Ubude pracujících, náklady prudce porostou

Ratingová agentura Moody’s varovala, že stárnutí západní populace povede k poklesu počtu zaměstnanců a růstu nákladů, což zatíží veřejné finance. Jde o celosvětový problém, který se týká i Spojených států a Číny. V USA však populační růst dosáhne vrcholu později než v Evropě. Počet obyvatel Evropské unie (EU) dosáhne vrcholu již v roce 2029..

V USA zastřelili 12letou dívku při sporu o parkovací místo

Dvanáctiletá dívka zemřela v americkém státě Maryland během přestřelky, kterou podle policie vyvolal patrně spor o parkovací místo. Další čtyři lidé utrpěli při incidentu lehká zranění, informovala americká média. Po pachatelích policie pátrá.

Obavy z moru v Rusku: Po smrti laborantky skončily desítky lidí v karanténě

V laboratoři výzkumného institutu pro boj s morem v ruské Irkutské oblasti zemřela osmadvacetiletá pracovnice na zápal plic „neznámého původu“. Podle místních médií měla žena rozbít zkumavku s bakterií způsobující mor. Případ vedl k bezpečnostním opatřením v celé oblasti.

Bolsonaro a Lula se utkají ve druhém kole brazilských prezidentských voleb

Prezidentské volby v Brazílii rozhodne druhé kolo, které se uskuteční 25. října. V nedělním prvním kole do něj postoupili pravicový senátor Flávio Bolsonaro a stávající hlava státu Luiz Inácio Lula da Silva, uvedl podle agentur brazilský volební úřad. Podle téměř úplných výsledků získal Bolsonaro 47,03 procenta hlasů, zatímco jeho levicový soupeř 45,16 procenta. Ani jeden tak nedosáhl na nadpoloviční většinu potřebnou k vítězství v prvním kole.

Rebelové v Etiopii se stahují. Hlavní město Tigraje obsadila armáda

Tigrajská lidová osvobozenecká fronta (TPLF) se stáhla z Mekele, hlavního města severoetiopského regionu Tigraj. Uvedla, že tak učinila, aby ochránila civilní obyvatelstvo před boji. Město nyní kontrolují provládní síly. Při ústupu povstalců došlo k rabování.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama