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

KOMENTÁŘ: Největší zahraniční věřitel USA má problém. Jen padá a nikdo neví, co s tím

Letošní vzedmutí dolaru se stává velkým problémem pro Japonsko. Jen oslabil vůči americké měně na nejnižší hodnotu od osmdesátých let, což prodražuje import klíčových surovin do země. Japonsko teď hledá způsob, jak slábnutí měny zastavit.

Ukrajinské útoky poškodily přístavy Vysock a Usť-Luga, Sevastopol neměl dodávky

Ukrajinské dronové útoky dnes poškodily ruské přístavy Vysock a Usť-Luga v Baltském moři, dvě rafinerie a dočasně také připravily o elektřinu Sevastopol, největší město na okupovaném ukrajinském poloostrově Krym. Informuje o tom agentura Reuters, podle níž při dalších ukrajinských úderech zemřel nejméně jeden člověk a několik dalších bylo zraněno.

Hamás oznámil rozpuštění svého vládního výboru v Pásmu Gazy

Palestinské islamistické hnutí Hamás dnes oznámilo rozpuštění svého vládního orgánu v Pásmu Gazy. Uvedla to agentura AFP. Hnutí to označuje za krok k předání moci technokratickému palestinskému výboru. S předáním moci počítá mírový plán, se kterým Izrael a Hamás souhlasily v loňském roce. Nevyřešená zůstává otázka odzbrojení, které Hamás odmítá. Izrael považuje dnešní rozhodnutí za pouze symbolické, píší tamní média.

OPEC+ oznámil zvýšení produkce ropy. Od srpna denně přidá 188 tisíc barelů

Sedm klíčových členů aliance OPEC+ oznámilo další navýšení produkce ropy. Od srpna vzrostou produkční kvóty dohromady o 188 000 barelů denně, oznámila organizace po virtuální schůzce ministrů podle televize Al-Džazíra. Jde o stejné navýšení, jaké ropný kartel oznámil v předchozích měsících.

Pumy vrátily do malé rezervace v Kalifornii přirozenou rovnováhu

I občasná přítomnost vrcholového predátora může výrazně proměnit fungování celého ekosystému. Výzkum z malé přírodní rezervace jižně od San Franciska ukázal, že častější výskyt pum vedl ke změnám v chování jelenů i dalších šelem a postupně se projevil také na obnově vegetace.

V Pacifiku řádí supertajfun Bavi. Zpustošil americký ostrov, teď míří k Tchaj-wanu a Číně

Supertajfun Bavi v pondělí udeřil na americký ostrov Rota, který je součástí souostroví Severní Mariany v západním Pacifiku nedaleko Guamu. Bouře vznikla minulý týden v oblasti Mikronésie a od té doby zesiluje. Tento týden by se podle meteorologů měla přiblížit k Tchaj-wanu a zamířit na Čínu.

Trump se krátce před summitem NATO znovu vyjadřoval na adresu italské premiérky

Americký prezident Donald Trump se krátce před summitem Severoatlantické aliance znovu nevybíravě vyjádřil na adresu italské premiérky Giorgii Meloni. Na své sítí Truth Social v noci na dnešek uvedl, že potřebuje zákaz přiblížení, který by ho ochránil před pozorností Meloni. Italská ministerská předsedkyně kdysi patřila k Trumpovým oblíbeným evropským politikům.

Čínská armáda v Tichém oceánu odpálila střelu s maketou bojové hlavice

Čínská armáda dnes v Tichém oceánu zkušebně z ponorky odpálila střelu, která nesla maketu bojové hlavice. S odvoláním na státní tiskovou agenturu Nová Čína o tom napsala agentura Reuters. O testu předtím informovala i australská média, podle kterých Peking před zkouškou informoval diplomaty v regionu.

Po ruských útocích na Kyjev a okolí je nejméně 12 mrtvých, přes 60 zraněných

Při rozsáhlých ruských útocích na Kyjev a okolí v noci na dnešek přišlo o život nejméně 12 lidí, uvedly agentury s odvoláním na ukrajinské úřady. V hlavním městě podle Ukrinformu zahynulo 11 lidí a dalších 46 utrpělo zranění. Rusko na Ukrajinu zaútočilo 68 raketami a 351 drony, uvedlo dnes ukrajinské letectvo. Zničit se podle něj podařilo 37 raket a 326 dronů.

Firmy nakupují ve velkém. Akvizice dosáhly rekordní hodnoty

Světové firmy se letos znovu pustily do velkých nákupů. Hodnota oznámených fúzí a akvizic v první polovině roku dosáhla 2,8 bilionu dolarů, tedy nejvyšší úrovně za první pololetí od začátku sledování těchto dat. Trh přitom táhnou hlavně obří dohody, technologické firmy, umělá inteligence a dostupné financování.

Na pohřbu Alího Chameneího chyběl jeho nástupce, současný íránský nejvyšší vůdce

Teherán zaplavily desetitisíce lidí, kteří se přišli rozloučit s bývalým íránským nejvyšším vůdcem Alím Chameneím. Největší pozornost ale nepřitahovaly projevy ani průvod. Místo toho se soustředila na nepřítomnost jeho syna a nástupce Mojtaby Chameneího.

Trump nezrušil oslavy Dne nezávislosti navzdory extrémnímu počasí

Americký prezident Donald Trump prohlásil, že osobně odmítl doporučení zrušit červencovou akci Salute to America ve Washingtonu. Oslavy Dne nezávislosti na National Mall narušilo extrémní počasí, bouřky i velké horko. Událost provázely evakuace, zpoždění a otázky, zda byly úřady na nebezpečné podmínky dostatečně připraveny.

Po zemětřesení ve Venezuele sílí kritika státního bydlení

Série zemětřesení na severním pobřeží Venezuely obrátila pozornost k veřejnému bydlení, které mělo být symbolem důstojného života pro chudší obyvatele. V La Guaiře se po otřesech zřítily výškové domy i řadové stavby pojmenované po bývalém prezidentovi Hugovi Chávezovi. Místní teď viní vládu z toho, že nechala postavit nekvalitní byty kvůli politickému zisku.

První francouzský pacient s ebolou se vyléčil, propustili ho z nemocnice

První pacient, u kterého byla na území Francie potvrzena nákaza virem ebola, se plně uzdravil a byl propuštěn z nemocnice. Oznámila to francouzská ministryně zdravotnictví Stéphanie Rist.

Írán a Katar obnovily vzájemný obchod v Perském zálivu

Po několikaměsíční pauze, způsobené americko-izraelskou válkou s Íránem, obnovily Katar a Írán vzájemný námořní obchod v Perském zálivu. S odvoláním na obchodního atašé v katarském Dauhá o tom dnes informovala íránská státní média.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama