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

Nejvyšší soud USA omezil zákaz zbraní pro příležitostné uživatele marihuany

Nejvyšší soud USA jednomyslně rozhodl ve prospěch muže z Texasu, který napadl federální zákaz držení zbraní pro uživatele nelegálních drog. Verdikt se týká hlavně příležitostných uživatelů marihuany a neznamená úplné zrušení zákona.

Cambridge Science Park čeká rozsáhlá proměna

Nejstarší vědecký park v Evropě se může během příštích desetiletí výrazně rozšířit. Trinity College Cambridge představila plán, který počítá s novými laboratořemi, veřejnými zelenými plochami, vodními prvky i lepším propojením s okolím. Projekt má přinést tisíce pracovních míst a zároveň posílit biodiverzitu a odolnost krajiny.

Tichá proměna přírody. AI odhalila znepokojivý trend

Umělá inteligence (AI) pomohla vědcům odhalit, jak výrazně klimatická změna ovlivňuje rostliny po celém světě. Nová studie ukázala, že doba kvetení se za posledních sto let posouvá v průměru o 2,5 dne za desetiletí. Na první pohled jde o nepatrnou změnu, podle odborníků však může narušit vztahy mezi rostlinami a opylovači, na nichž závisí fungování celých ekosystémů.

Apple se dohodl s Intelem na spolupráci při vývoji a výrobě čipů v USA

Americká technologická společnost Apple se dohodla s polovodičovou firmou Intel na spolupráci při vývoji a výrobě čipů ve Spojených státech. Na své sociální síti Truth Social to dnes oznámil americký prezident Donald Trump. Akcie Intelu na tuto zprávu reagovaly výrazným růstem.

Slovenský parlament začal kvůli vysokému dluhu země jednat o důvěře vládě

Slovenský parlament začal dnes dopoledne jednat o návrhu vlády, aby jí zákonodárný sbor v souvislosti s vysokým zadlužením země vyslovil důvěru. Poslanci by o žádosti kabinetu premiéra Roberta Fica měli hlasovat ještě dnes. Vládní většina v úvodu schůze prosadila omezení délky rozpravy maximálně na 12,5 hodiny. Fico už ve středu řekl, že hlasování považuje za formalitu, neboť jeho vláda se ve 150členné sněmovně opírá o 78 poslanců, tedy o většinu tří hlasů. Rozpravu už v jejím začátku provázely slovní přestřelky mezi vládním a opozičním táborem.

Nigerijci stále častěji posílají peníze přes stablecoiny

Nigerijci stále častěji využívají stablecoiny navázané na americký dolar k převodům peněz přes hranice. Domácnosti i malé firmy hledají rychlejší a levnější cestu než tradiční platební kanály. Z původně okrajového využití stablecoinů se v zemi stává významný způsob přeshraničních plateb.

Europoslanci schválili zrušení cel na dovoz z USA a další části obchodní dohody

Poslanci Evropského parlamentu schválili zrušení dovozních cel na většinu průmyslového a zemědělského zboží z USA. Jde o klíčovou součást obchodní dohody s Washingtonem z loňského léta. Tu Evropská komise dojednala ve snaze zabránit zavedení vysokých cel americkým prezidentem Donaldem Trumpem.

Sériový vrah z Gilgo Beach dostal doživotí. Soudce ho označil za „odporného muže“

Rex Heuermann, známý jako sériový vrah z Gilgo Beach, si odpyká maximální trest, rozhodl soud. Dvaašedesátiletý architekt uškrtil osm žen a jejich těla nechal v mokřadech na jižním pobřeží ostrova Long Island. Soudního slyšení se účastnili pozůstalí i dávno dospělé děti obětí. K vraždám došlo v letech 1993 až 2010 a vyšetřování trvalo více než deset let.

Moskva čelila největšímu ukrajinskému útoku za poslední dva roky

Moskva v noci na dnešek čelila největšímu dronovému útoku za dva roky, informuje agentura TASS. Protivzdušná obrana podle starosty Sergeje Sobjanina sestřelila 190 ukrajinských bezpilotních letounů. Hlášeni jsou zranění, jejich počet se upřesňuje. Provoz všech velkých moskevských letišť byl z bezpečnostních důvodů přerušen. Při útoku ukrajinského dronu v Belgorodské oblasti zahynul jeden člověk, uvedly místní úřady. Některé útoky, včetně zasažení rafinerie v Moskvě, potvrdil na síti X ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj. Označil je za zcela opodstatněné.

Rutte potvrdil omezení amerického příspěvku do sil NATO, změna platí okamžitě

Omezení příspěvku Spojených států do krizových sil NATO vstoupilo v platnost okamžitě, řekl před dnešním jednáním ministrů obrany Severoatlantické aliance v Bruselu generální tajemník bloku Mark Rutte. Dodal, že ostatní spojenci již zvyšují své příspěvky, aby zaplnili mezery vzniklé po americkém kroku. Rutte zdůraznil, že aliance o amerických plánech věděla dlouho předem. To potvrdil i německý ministr obrany Boris Pistorius, který zároveň uvedl, že proces stažení části amerických sil z Evropy musí být koordinovaný. Bylo by podle něj nebezpečné, kdyby byl příliš rychlý.

Nový předseda a nový směr. Fed čeká zásadní proměna

Nový předseda amerického Federálního rezervního systému (Fed) Kevin Warsh zahájil rozsáhlou rekonstrukci fungování centrální banky. Naráží však na současné ekonomické klima, které nepodporuje zmírňování měnové politiky.

USA a Írán podepsaly rámcovou dohodu o ukončení konfliktu. Co je jejím obsahem?

Spojené státy a Írán podepsaly rámcovou dohodu, která má ukončit současný konflikt a otevřít cestu k širší mírové dohodě. Dokument obsahuje čtrnáct bodů od zastavení bojů přes zrušení sankcí až po závazek Teheránu nevlastnit jadernou zbraň. Mnoho klíčových detailů však zůstává předmětem dalších jednání.

Messi hattrickem zařídil výhru Argentiny, řeší se ale i sporný zákrok

Argentina vstoupila do mistrovství světa 2026 přesvědčivou výhrou 3:0 nad Alžírskem. Hlavní postavou byl Lionel Messi, který při svém 200. reprezentačním startu nastřílel hattrick a znovu posunul historické rekordy. Vedle jeho výkonu se ale po zápase řešil také zákrok, za který mohl vidět červenou kartu.

Vláda Rovníkové Guineje podala demisi. Nepodařilo se jí naplnit stanovené cíle

Vláda Rovníkové Guineje podala demisi. Podle vedení země nedokázala naplnit většinu stanovených cílů. Oznámil to viceprezident Teodoro Nguema Obiang Mangue, syn prezidenta Teodora Obianga Nguemy Mbasoga.

Binance může přijít o povolení v Evropské unii

Největší kryptoburza světa Binance může od příštího měsíce přijít o možnost obsluhovat klienty v Evropské unii. Důvodem má být očekávané odmítnutí její žádosti o licenci podle nových evropských pravidel MiCA. Osud zákazníků Binance v unijních zemích tak zůstává nejistý.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama